Gần đây, có rất nhiều kế hoạch liên quan đến sự phát triển của Sao Hỏa và việc bố trí các căn cứ ở đó cho các phi hành gia và những người định cư. Nhưng nếu mọi người thực sự muốn sống ở đó vào một ngày nào đó, Hành tinh Đỏ sẽ phải được cải tạo hoàn toàn. Điều gì là cần thiết cho việc này? Nhân loại luôn mơ ước được bay tới những ngôi sao xa xôi, con người muốn du hành ngoài vũ trụ, sống trên những hành tinh khác. Gần đây, đã có rất nhiều cuộc nói chuyện và viết về các chuyến bay như vậy và triển vọng di cư của con người đến các hành tinh khác, tên lửa đang được chế tạo và các cuộc thám hiểm không gian đang được lên kế hoạch. Hôm nay, tôi muốn xem xét liệu chúng ta có thể biến sao Hỏa thành một Trái đất mới hay không, làm thế nào để tạo địa hình cho Hành tinh Đỏ, và liệu điều đó có khả thi về nguyên tắc hay không.
Đọc thêm: Điều gì có thể ngăn cản chúng ta xâm chiếm sao Hỏa?
Có sự sống trên sao Hỏa không?
Sao Hỏa là một hành tinh đã trở thành tiêu đề của các tin tức và bài báo khoa học gần đây. Sao Hỏa chắc chắn là hành tinh trong hệ mặt trời mà chúng ta chú ý nhất. Điều này không chỉ vì nó khá gần Trái đất (so với các hành tinh khác), mà còn vì những đặc điểm khiến nó có phần giống với hành tinh của chúng ta. Tất nhiên, càng xa càng tốt trên một thiên thể không có sự sống, oxy trong khí quyển và trên đó có những cơn bão cát hoành hành bao phủ toàn bộ bề mặt hành tinh.
Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học đã tìm hiểu rất nhiều về sự tiến hóa của sao Hỏa và các điều kiện trên bề mặt của nó, điều này đã làm thay đổi quan điểm của họ. Trong khi những điều kiện này không mấy thuận lợi. Bây giờ chúng ta biết rằng mặc dù sao Hỏa hiện là một hành tinh rất lạnh, khô và khắc nghiệt, nhưng mọi chuyện không phải lúc nào cũng như vậy. Hơn nữa, các nhà khoa học nhận thấy rằng ngay cả ở hình dạng hiện tại, sao Hỏa và Trái đất cũng có rất nhiều điểm chung. Trước hết, hai hành tinh tương tự nhau về kích thước, độ nghiêng trục, cấu trúc, thành phần và thậm chí cả sự hiện diện của nước trên bề mặt của chúng. Vì lý do này và vì vị trí tương đối gần Trái đất, sao Hỏa được coi là ứng cử viên hàng đầu cho việc định cư của con người trong tương lai. Viễn cảnh này sẽ khả thi nếu có thể biến đổi các điều kiện trên hành tinh phù hợp với nhu cầu của con người (tạo địa hình). Bất chấp những điểm tương đồng đã đề cập, việc biến đổi sao Hỏa thành một hành tinh phù hợp hơn với cuộc sống của con người sẽ gây ra nhiều khó khăn. Thứ nhất, có một bầu khí quyển rất mỏng và không thể xử lý được, bao gồm 96% carbon dioxide, 1,93% argon và 1,89% nitơ, cũng như các dấu vết của oxy và hơi nước.
Tuy nhiên, thay vì kể lại các sự kiện bách khoa về kích thước và thành phần của hành tinh, sẽ thú vị hơn khi nhìn vào quá khứ của sao Hỏa, vì nó có thể giống Trái đất hơn nhiều. Một số nhà khoa học, dựa trên dữ liệu thu thập được từ các tàu thăm dò và tàu lượn trên sao Hỏa, cho rằng nước dưới dạng biển và vùng nước nông từng bao phủ hầu hết Hành tinh Đỏ. Nhưng đó có lẽ là khoảng 4 tỷ năm trước. Kể từ đó, nhiều thứ đã thay đổi, và các nhà khoa học tin rằng sự thay đổi trong bầu khí quyển đã dẫn đến sự biến mất của nước trên hành tinh. Đã từng có thời gian, bầu khí quyển sao Hỏa có thể có thành phần khác và có thể đủ đặc để hỗ trợ một đại dương nước lỏng.
Đọc thêm: Dung lượng trên máy tính của bạn. 5 ứng dụng thiên văn học tốt nhất
Tại sao bầu khí quyển sao Hỏa lại thay đổi nhiều như vậy?
Các cấu trúc cát khổng lồ được quan sát trên bề mặt sao Hỏa không có gì tương tự trên Trái đất và là duy nhất của Hành tinh Đỏ. Họ có thể cho chúng ta biết gì về bầu khí quyển cổ đại của sao Hỏa? Các nhà khoa học cho rằng sự hình thành của chúng là do tác động lên bề mặt của gió và các cơn bão hoành hành trong bầu khí quyển mỏng của hành tinh. Chúng tạo ra các cồn và đá đặc trưng bắt đầu hình thành cách đây 3,7 tỷ năm và chúng ta nghiên cứu ngày nay.
Do đó, nghiên cứu cấu trúc của bề mặt có thể giúp xác định thời điểm sao Hỏa mất phần lớn bầu khí quyển. Nhưng bầu không khí đã đi đâu? Câu hỏi này chủ yếu được các nhà khoa học quan tâm. Vì sao Hỏa nhỏ hơn Trái đất nên lực hấp dẫn của nó yếu hơn, và có lẽ nó sẽ không đủ để giữ bầu khí quyển của hành tinh này. Bức xạ mặt trời (tức là các hạt bay vào không gian từ Mặt trời) có khả năng tước đi phần lớn bầu khí quyển của sao Hỏa. Trên thực tế, bầu khí quyển sao Hỏa vẫn đang tiếp tục mỏng đi dưới ảnh hưởng của bức xạ này.
Đọc thêm: Vũ trụ: Những vật thể không gian khác thường nhất
Nhưng vẫn có nước ở đó - đôi khi có cả chất lỏng!
Đã có và có nước trên sao Hỏa! Những tảng đá màu gỉ sét của sao Hỏa, do đó nó còn được gọi là "Hành tinh Đỏ", minh chứng cho một quá khứ đầy nước. Sao Hỏa được bao phủ bởi các thung lũng sâu, lòng sông khô, hồ nước, đá nhẵn - đá cuội, tương tự như những gì được hình thành trên Trái đất trong môi trường có nước chảy. Các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng thời kỳ ấm và ẩm ướt trên sao Hỏa là tương đối ngắn, nhưng các nghiên cứu cho thấy lớp phủ nước của nó có thể đã tồn tại ở đó lâu hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Chuyến thăm dò của Thử nghiệm Khoa học Hình ảnh Độ phân giải Cao (HiRISE) từ quỹ đạo Sao Hỏa đã cung cấp dữ liệu và hình ảnh cực kỳ chính xác về bề mặt hành tinh, nhờ đó các nhà nghiên cứu đã phân tích các đặc điểm của hơn 200 lòng sông cổ đại. Dựa trên kích thước của các kênh, hình dạng của chúng và tuổi tương đối của địa hình xung quanh, nhóm nghiên cứu kết luận rằng nước đã chảy trên bề mặt sao Hỏa từ 3,8 đến 2 tỷ năm trước.
Một trong những tàu lượn đã ở trên bề mặt sao Hỏa từ năm 2012, Curiosity, đã cung cấp bằng chứng cho thấy sao Hỏa từng có nước. Sử dụng dữ liệu từ Curiosity rover, nhóm NASA xác định rằng chính nước đã gây ra sự lắng đọng của đá trầm tích ở miệng núi lửa Gale. Các lớp đá trầm tích này đã hình thành nền tảng của khối núi Sharp, nằm ở trung tâm của miệng núi lửa. Dữ liệu thu được từ máy thám hiểm cho thấy khoảng 3,8 - 3,3 tỷ năm trước, có rất nhiều suối và hồ tại vị trí này, trầm tích dần dần hình thành các lớp bên dưới của Núi Sharp. Đó là, việc lấp đầy ít nhất các lớp thấp hơn của khối núi đã xảy ra trong khoảng thời gian khoảng 500 triệu năm.
Những nghiên cứu này cho các nhà khoa học lý do để nói rằng nước chắc chắn tồn tại trên bề mặt sao Hỏa, đồng thời bổ sung nhiều kiến thức mới về sự phát triển của các quá trình tiến hóa trên sao Hỏa, cả trong quá khứ và hiện tại. Ngày nay, nước trên sao Hỏa ở dạng băng dưới một lớp đất mỏng trên sao Hỏa. Đôi khi, khi nhiệt độ cho phép (nó xảy ra trên sao Hỏa tăng đến +20 độ C), băng tan cục bộ và nước lỏng chảy xuống các sườn núi đá.
Tuy nhiên, các nhà khoa học nói rằng họ vẫn tiếp tục xác minh sự thật về sự tồn tại của nước trên sao Hỏa. Vẫn chưa có ý kiến duy nhất về vấn đề này. Câu hỏi chính là những lý do nào dẫn đến sự biến đổi của hành tinh từ ẩm ướt và khá ấm áp thành sa mạc và lạnh giá.
Đọc thêm: Những sứ mệnh không gian quan trọng và thú vị nhất vào năm 2021
Sao Hỏa có thể được địa hình hóa như thế nào?
Không thiếu ý tưởng cho việc này. Có một số đề xuất về cách làm cho sao Hỏa có thể sinh sống được cho những người thuộc địa của con người. Trở lại năm 1964, Dandridge M. Cole ủng hộ việc tạo ra hiệu ứng nhà kính trên sao Hỏa. Điều này, theo ý kiến của ông, có thể được thực hiện nếu bạn cung cấp băng bao gồm amoniac từ phần bên ngoài của hệ mặt trời, và sau đó ném nó lên bề mặt. Vì amoniac (NH3) là một khí nhà kính mạnh, sự xâm nhập của nó vào bầu khí quyển Sao Hỏa sẽ làm nó dày lên và làm tăng nhiệt độ toàn cầu. Vì amoniac bao gồm chủ yếu là nitơ, nó cũng có thể lấp đầy bầu khí quyển bằng cái gọi là khí đệm, kết hợp với oxy sẽ tạo ra bầu không khí thích hợp cho việc thở của con người.
Một phương pháp khác được đề xuất liên quan đến việc giảm albedo (cường độ phản xạ ánh sáng của bề mặt hành tinh), trong đó bề mặt của sao Hỏa phải được bao phủ bởi các vật liệu tối sẽ làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời. Đó có thể là bất cứ thứ gì, từ bụi của Phobos và Deimos (hai mặt trăng đá của sao Hỏa và thiên thể tối nhất trong Hệ Mặt trời) đến địa y cực đoan và thực vật tối. Một trong những người ủng hộ nhiệt thành nhất quyết định này là nhà văn, nhà khoa học nổi tiếng Carl Sagan.
Năm 1976, NASA chính thức đưa ra vấn đề về kỹ thuật hành tinh. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các sinh vật quang hợp, sự tan chảy của các chỏm băng ở hai cực và việc thải khí nhà kính vào bầu khí quyển đều có thể được sử dụng để tạo ra một bầu không khí ấm hơn, giàu oxy hơn.
Năm 1993, người sáng lập cộng đồng sao Hỏa, Tiến sĩ Robert Zubrin và Christopher P. McKay của NASA đã cùng nhau viết bài báo "Yêu cầu công nghệ đối với việc tạo hình sao Hỏa". Trong đó, họ đề xuất sử dụng gương đặt trong quỹ đạo của hành tinh để làm nóng trực tiếp bề mặt của nó. Nằm gần các cực, những tấm gương này có thể làm tan chảy tảng băng và góp phần vào sự nóng lên toàn cầu. Trong cùng một bài báo, họ lập luận rằng các tiểu hành tinh được thu thập trong hệ mặt trời có thể được chuyển hướng để va vào bề mặt, tạo ra bụi và làm nóng bầu khí quyển. Tại sao bạn cần phải sử dụng tên lửa hạt nhân-điện hoặc hạt nhân-nhiệt để phóng tất cả các vật liệu cần thiết lên quỹ đạo.
Nhiều đề xuất gần đây đề xuất việc tạo ra các nhà kính kín, trong đó các đàn vi khuẩn lam và tảo tạo ra oxy sẽ sống. Năm 2014, NASA Techshot Inc. báo cáo rằng công việc về một khái niệm như vậy đã bắt đầu.
Trong tương lai, NASA dự định sẽ gửi những hộp nhỏ chứa tảo quang hợp cực kỳ ưa thích và vi khuẩn lam lên một chiếc rover để kiểm tra quá trình này trong môi trường sao Hỏa. Nếu sứ mệnh thành công, NASA và Techshot dự định xây dựng một số nhà kính lớn để sản xuất và thu thập oxy cho các chuyến bay của con người lên sao Hỏa trong tương lai, điều này sẽ giảm chi phí và kéo dài nhiệm vụ bằng cách giảm lượng oxy phải vận chuyển.
Mặc dù những kế hoạch này không liên quan đến kỹ thuật môi trường hoặc hành tinh, Eugene Boland (Nhà khoa học trưởng tại Techshot Inc.) tin rằng đây là một bước đi đúng hướng. Cũng có những ý tưởng cho nổ bom nguyên tử trên bề mặt sao Hỏa (Elon Musk từng là người đề xuất ý tưởng này), điều này sẽ tạo ra một lượng bụi khổng lồ có thể chặn tia sáng mặt trời và do đó đốt nóng hành tinh.
Đọc thêm: Sự kiên trì và sự khéo léo sẽ làm được gì trên sao Hỏa?
Trái đất nóng lên: Sao Hỏa có thể được sưởi ấm?
May mắn thay, hoặc không may, tùy thuộc vào góc nhìn của bạn, con người chúng ta có rất nhiều kinh nghiệm trong việc làm ấm hành tinh. Hơn một thế kỷ thải carbon dioxide, chúng ta đã vô tình làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất thông qua một cơ chế nhà kính đơn giản. Chúng ta thải ra khí carbon dioxide, một chất rất tốt trong việc cho ánh sáng mặt trời xuyên qua và ngăn bức xạ nhiệt thoát ra ngoài, vì vậy nó hoạt động giống như một tấm chăn vô hình khổng lồ trên Trái đất. Nhiệt tăng lên góp phần làm bốc hơi nước đại dương vào khí quyển, do đó nhận được một lớp bao phủ khác, làm tăng nhiệt độ, do đó, dẫn đến bốc hơi nhiều nước hơn và làm nóng bầu khí quyển của hành tinh.
Nếu nó hoạt động trên Trái đất, có thể nó sẽ hoạt động trên sao Hỏa. Bầu khí quyển của Sao Hỏa gần như đã biến mất hoàn toàn vào không gian, nhưng Hành tinh Đỏ có trữ lượng khổng lồ băng nước và carbon dioxide đóng băng ở các mũ cực và ngay dưới bề mặt hành tinh.
Nếu con người bằng cách nào đó có thể làm ấm các nắp vùng cực, nó có thể giải phóng đủ carbon dioxide vào khí quyển để gây ra hiện tượng nóng lên của nhà kính. Tất cả những gì chúng ta phải làm sau đó là đi xem và chờ đợi hàng thế kỷ để vật lý làm được điều đó và biến sao Hỏa trở thành một nơi ít hung hãn hơn nhiều.
Thật không may, ý tưởng đơn giản này có thể sẽ không hoạt động. Vấn đề đầu tiên là sự phát triển của công nghệ sưởi ấm. Các thiết kế cần thiết để làm được điều này, từ những cột trụ khổng lồ đến việc tạo ra một tấm gương không gian khổng lồ có thể tập trung nhiều ánh sáng hơn và do đó nhiệt, đòi hỏi những bước nhảy vọt về công nghệ và sản xuất trong không gian, vượt xa khả năng hiện tại của con người. Ví dụ trong trường hợp của một chiếc gương vũ trụ, chúng ta sẽ cần chiết xuất khoảng 200 tấn nhôm ở một nơi nào đó trong không gian, trong khi ngày nay chúng ta có thể chiết xuất… à, không tấn nhôm trong không gian.
Dần dần nhận ra đau đớn rằng không có đủ CO2 trên sao Hỏa để gây ra xu hướng ấm lên. Hiện tại, áp suất khí quyển trên sao Hỏa không vượt quá một phần trăm áp suất khí quyển của Trái đất. Nếu chúng ta có thể làm bay hơi mọi phân tử CO2 và H2O trên sao Hỏa vào bầu khí quyển, áp suất trên Hành tinh Đỏ sẽ bằng… 2% áp suất khí quyển trên Trái đất.
Sẽ cần gấp đôi áp suất khí quyển để ngăn mồ hôi sôi trên da, và gấp mười lần để ngăn một người không cần mặc đồ vũ trụ. Và chúng ta không nói về việc thiếu oxy.
Để giải quyết vấn đề thiếu khí nhà kính sẵn có, có một số đề xuất cấp tiến. Để làm được điều này, bạn có thể sử dụng các loại thực vật thải ra chlorofluorocarbons, đây là loại khí gây hiệu ứng nhà kính. Hoặc chúng ta có thể thu hút một số sao chổi giàu amoniac từ bên ngoài hệ mặt trời. Amoniac là một loại khí nhà kính tuyệt vời và cuối cùng bị phân hủy thành nitơ vô hại, tạo nên phần lớn bầu khí quyển của chúng ta.
Giả sử chúng ta có thể vượt qua những thách thức công nghệ liên quan đến những đề xuất này, vẫn còn một trở ngại to lớn: sự vắng mặt của từ trường. Nếu chúng ta không bảo vệ sao Hỏa bằng từ trường, mọi phân tử đi vào bầu khí quyển sẽ bị gió mặt trời thổi bay.
Nó sẽ không được dễ dàng. Có nhiều giải pháp sáng tạo. Chúng ta có thể chế tạo một nam châm điện khổng lồ trong không gian để làm lệch hướng gió mặt trời. Hoặc có thể tạo ra một chất siêu dẫn trên sao Hỏa và tạo ra một từ quyển nhân tạo. Tất nhiên, chúng ta còn rất xa mới thực hiện được ít nhất một trong những giải pháp này. Vậy liệu chúng ta có thể tạo địa hình sao Hỏa trong tương lai và khiến nó trở nên hiếu khách hơn không? Tất nhiên, từ quan điểm khoa học thì điều đó có thể xảy ra - chúng ta không có định luật vật lý cơ bản nào ngăn cản điều đó ...
Đọc thêm: Trung Quốc cũng háo hức khám phá không gian. Vậy họ đang làm như thế nào?
Tại sao tất cả các nhà khoa học này?
Thậm chí còn có nhiều kịch bản về địa hình hóa sao Hỏa, nhưng câu hỏi lớn là tại sao chúng ta lại thực sự nghĩ về nó? Ngoài viễn cảnh phiêu lưu và ý tưởng rằng nhân loại đang hồi sinh kỷ nguyên khám phá không gian táo bạo, có một số lý do tại sao sao Hỏa đang được đề xuất thành địa hình. Đầu tiên, đó là nỗi sợ rằng tác động của con người lên hành tinh Trái đất sẽ gây ra những hậu quả thảm khốc, và chúng ta sẽ phải tạo ra một "địa điểm dự phòng" nếu chúng ta muốn tồn tại lâu dài. Chưa kể đến những lợi ích trực tiếp mà sự phát triển của khoa học công nghệ có thể mang lại cho mọi người. Các lý do khác là khả năng mở rộng cơ sở tài nguyên của chúng ta và trở thành một nền văn minh không sợ cạn kiệt tài nguyên. Một thuộc địa trên sao Hỏa sẽ cho phép khai thác trên Hành tinh Đỏ, nơi có nhiều khoáng chất và nước đá và có thể được sử dụng. Một căn cứ trên sao Hỏa cũng có thể là điểm khởi đầu cho việc sử dụng vành đai tiểu hành tinh, cho phép chúng ta tiếp cận với lượng khoáng chất phù hợp để chúng dồi dào gần như mãi mãi.
Bỏ qua câu hỏi hiển nhiên về ý chí của con người và chi phí thực sự của thiên văn, cần phải hiểu rằng những nỗ lực đó sẽ tiếp tục miễn là nhân loại còn tồn tại. Như NASA đã báo cáo trong bài báo nói trên năm 1976: “Không có giới hạn cơ bản, không thể vượt qua đối với khả năng hỗ trợ hệ sinh thái của Trái đất của sao Hỏa đã được xác định. Việc thiếu bầu khí quyển chứa oxy sẽ ngăn cản con người sống trên sao Hỏa nếu không có hành động trước. Bức xạ cực tím mạnh hiện có của bề mặt là một trở ngại nghiêm trọng bổ sung. Việc tạo ra một bầu khí quyển chứa oxy thích hợp trên sao Hỏa có thể đạt được với sự trợ giúp của các sinh vật quang hợp. Tuy nhiên, thời gian cần thiết để tạo ra một bầu khí quyển như vậy có thể lên tới… vài triệu năm ”.
Đồng thời, các nhà khoa học đồng ý rằng khoảng thời gian này có thể được rút ngắn đáng kể bằng cách tạo ra các sinh vật cực ưa thích nghi đặc biệt với môi trường khắc nghiệt của sao Hỏa, tạo ra hiệu ứng nhà kính và làm tan chảy các chỏm băng ở vùng cực. Tuy nhiên, thời gian cần thiết để sao Hỏa biến đổi có lẽ vẫn sẽ là hàng thế kỷ hoặc hàng thiên niên kỷ. Tuy nhiên, không có gì ngăn cản chúng ta bắt đầu quá trình này ngay bây giờ, nếu có cơ hội. Các lợi ích về khoa học và công nghệ, sẽ xuất hiện từ kết quả của công việc chuẩn bị và sơ bộ, có thể rất lớn.
Đọc thêm:
Tôi mời tất cả mọi người bay lên sao Hỏa!
Chúng tôi đang chờ đợi các lô đất được phân phối trên sao Hỏa.