Livet på Mars: hvordan nylige funn bringer oss nærmere å flytte til den røde planeten og hvor lang tid det vil ta.
16. august 2019 tvitret den eksentriske milliardæren og oppfinneren Elon Musk Nuke Mars! ("La oss slå Mars med atombomber!"). Mars - og hva en person kan gjøre med det - bekymrer menneskeheten i det minste siden Ray Bradburys The Martian Chronicles. Men det er en enorm forskjell mellom fantasiene for et halvt århundre siden og våre dager: de siste vitenskapelige oppdagelsene har overført samtaler om livet på Mars fra fantasikretser til kontorene til forskere og til og med forretningsmenn.
Den fjerde planeten i solsystemet er halvparten av størrelsen på jorden i radius, men i areal er den lik alle jordens kontinenter til sammen (heldigvis er det ingen hav), pluss i 2008 fant NASA-forskningssonden vann der (i form av is). Det er ikke overraskende at det er fristelse til å befolke planeten, og bokstavelig talt i juli 2019 klarte rakettmotorer for en flytur dit for første gang å løfte Starhopper i luften, en prototype som om noen få år vil bli til Starship - en rakett og romfartøy laget spesielt for flyreiser til Mars. Takket være Starships fulle gjenbrukbarhet (mer enn hundre bruksområder), bør kostnadene for flyreiser til Mars stupe.
Samtidig er den gjennomsnittlige årstemperaturen på Mars -63 grader Celsius, omtrent den samme som ved Vostok Antarktis stasjon. Det er så kaldt der fordi atmosfæren er 150 ganger tynnere enn jordens. Med et så tynt gassskall er drivhuseffekten veldig svak, og det er derfor det er kaldt. Problemet kan løses ved å bringe klimaforholdene på Mars nærmere jordens klima - denne prosessen kalles terraforming. I tilfelle Mars er det nødvendig for dette på en eller annen måte å varme opp overflaten på planeten, som selv i de beste årene ligger 56 millioner kilometer herfra.
Forskere kjemper ganske hardt mot dette problemet, og nylig, sommeren 2019, ble det presentert en uvanlig måte å gjøre den røde planeten beboelig på - for en start, i det minste delvis. Det viste seg at en gjennomsiktig kuppel laget av et eksotisk gelmateriale bare et par centimeter tykt, varmer den jordiske etterligningen av marsjord så mye i dårlig lokal belysning at den er i stand til å støtte plantelivet uten ytterligere oppvarming. Og dette er en virkelig sensasjon. Vi forteller deg hva som kan gjøres generelt, slik at folk etter et visst antall år går gjennom marsmarkene og beundrer to måner på en gang.
Airgel-kupler: nivå 80 drivhus oppdaget av forskere for en måned siden
La oss gå rett til den siste oppdagelsen. I juli 2019 gjennomførte et team av forskere enkle laboratorieeksperimenter der de plasserte en analog av marsjord i et kammer med en sjelden atmosfære og mars temperatur. Så skinte de på kuplene med lamper som gir 150 watt energi per kvadratmeter - nøyaktig så mye som solen i gjennomsnitt gir til overflaten av Mars.
Det viste seg overraskende: uten den minste eksterne oppvarmingen ble overflaten av marsjord, dekket ovenfra med en gelkuppel, varm opp litt over null grader. Kuppelen, bare to centimeter tykk, overfører synlig lys godt, varmer jorden, men overfører svært dårlig ultrafiolett, infrarød stråling og varme. Det er mer enn nok råvarer for produksjonen (vanlig sand) på Mars, så vel som på jorden.
Å varme opp bakken med 65 grader med en enkel gjennomsiktig kuppel ser ut som et mirakel, for nedenfra har bakken ingen spesiell varmeisolasjon og noe av varmen går fortsatt til sidene. Det vil si at det er som å dekke frossen mark med en smart ordnet oljeduk - og så skjer alt av seg selv. Men det er ikke noe særlig mirakel her. Aerogels ble oppdaget i 1931, og faktisk er det en vanlig alkoholgel, der all alkohol fordampes fra ved oppvarming, og etterlater et nettverk av luftfylte kanaler. Dens varmeisolasjonsegenskaper med samme tykkelse er opptil 7,5 ganger høyere enn skum eller mineralull, mens den er praktisk talt gjennomsiktig. En konvensjonell bolig laget av den og på jorden, som er fullstendig gjennomsiktig, vil ikke kreve oppvarming, bortsett fra under den lange polare natten.
Interessant er faktisk at dette materialet allerede er testet på Mars: Amerikanske rovere bruker airgel slik at de indre instrumentene deres ikke blir overkjølte i løpet av marsnatten, når temperaturen kan falle til -90 grader.
Forskere som har foreslått slike kupler som en måte å en dag flytte til Mars, bemerker at airgel-kupler er lette å transportere over lange avstander. Videre har eksperimenter i jordlaboratorier allerede vist at til og med tomater vokser helt på en analog av marsjorden, hvis temperaturen ville være normal. Det er ikke behov for å bruke mye vann til dem heller: den har ingen steder å fordampe under kuppelen, det vil si at til og med en liten mengde av den vil bli fortært av planter "i en sirkel". For å bekrefte disse forslagene planlegger forfatterne for øvrig å overføre eksperimentene til Antarktis - de tørre dalene i McMurdo, som er ekstremt nær Mars når det gjelder klima og vannløshet.
Musk har rett: Mars kan virkelig bombes - og muligens nyttig (men ikke et faktum)
Den mest radikale måten å løse problemet på, som ofte er tilfellet, ble foreslått av Elon Musk: å bombe Mars-polene med termonukleære bomber. Eksplosjonene skal fordampe karbondioksid, som utgjør det meste av isen i denne planetens polarhetter. CO2 vil skape en drivhuseffekt, det vil si atombomber på den fjerde planeten vil varme opp seriøst og i lang tid.
Det var sant at i 2018 presenterte en studie sponset av NASA et helt annet synspunkt: det er ubrukelig å bombe stolpene. Og generelt er ikke alt Mars karbondioksid nok til å skape en atmosfære som er tett nok til alvorlig oppvarming. I følge beregningene fra den "nasov" vitenskapelige gruppen, etter å ha smeltet de polare hettene på karbondioksid, kan trykket der bare økes 2,5 ganger. Det blir varmere, men det er fremdeles temperaturer i Antarktis - og atmosfæren er 60 ganger tynnere enn vår. Forfatterne av verket nevnte direkte personen hvis synspunkt de kritiserer: Elon Musk. Men dette ser ut til at det ikke plaget ham i det minste.
Selv på Mars kan du finne en kløft som er tusenvis av kilometer lang - og bosette deg i den.
Mars har veldig uvanlige lindringsfunksjoner som ikke finnes på jorden. En av disse er det 4000 kilometer lange canyonsystemet i Mariner Valley, det lengste kjent i solsystemet. Bredden er opptil 200 kilometer, og dybden er opptil 7 kilometer. Dette betyr at atmosfæretrykket på bunnen av kløftene er halvannen ganger høyere, og det er merkbart varmere og fuktigere enn på resten av planeten. Det er over en del av Mariner-dalene at romfartøyer fotograferer ekte tåker fra vanndamp (bildet nedenfor), og i bakken til andre områder - mørke spor etter bekker i sanden, og disse bekkene er mistenkelig lik vann.
Mariner-dalene er ikke brede overalt - noen steder er bredden bare noen få kilometer. Det har lenge vært foreslått å dekke slike steder med en glasskuppel, og tro at dette vil være nok til å beholde varmen og danne en lokal høy temperatur. En aerogelkuppel over et slikt område med vann kan føre til dannelsen av et lokalt relativt varmt klima med egen nedbør og vann. Slike steder kan bygges opp gradvis, og jo større området dekkes med tilstøtende kupler, jo høyere vil gjennomsnittstemperaturen være (mindre varmetap gjennom veggene). Så faktisk kan en slik gradvis, "krypende" terraforming ta et veldig stort område av planeten.
Hva er galt med NASAs beregninger, og hvorfor er forskere allerede ansatt i SpaceX?
Det er en enklere måte å global oppvarming av Mars til jordens temperaturer. Som bemerket av en annen gruppe forskere, har vi allerede prøvd denne metoden på jorden uten å ønske å - slippe ut 37 milliarder tonn karbondioksid i atmosfæren og gradvis øke temperaturen på planeten. Denne banen er klimagasser.
Selvfølgelig er det ingen kull på Mars som kan skape en drivhuseffekt hvis de brennes. Og CO2 er ikke den mest effektive klimagassen. Det er mye bedre kandidater, hvorav den mest lovende er SF6. Molekylet består av ett svovelatom, rundt hvilket seks fluoratomer stikker ut. På grunn av sin "bulk" avskjærer molekylet perfekt både ultrafiolett og infrarød stråling, mens den overfører synlig lys godt. Når det gjelder styrken på drivhuseffekten den forårsaker, er den 34.900 ganger større enn karbondioksid. Det vil si at bare en million tonn av dette stoffet ville gi samme drivhuseffekt som de titalls milliarder tonn CO2 som menneskene slipper ut i dag.
I tillegg er SF6-gass veldig seig - levetiden i atmosfæren er fra 800 til 3200 år, avhengig av eksterne forhold. Dette betyr at du ikke trenger å bekymre deg for dets forfall i Mars-atmosfæren: når den først er produsert, vil den forbli der i veldig lang tid. I tillegg er gassen ufarlig for mennesker og alle levende organismer. Faktisk, på Mars, er det ganske nyttig, fordi det avlytter UV-stråler ikke verre enn ozon, som ikke er der ennå.
I følge beregninger kan injeksjon av super-klimagasser av denne typen om 100 år øke temperaturene på planeten med titalls grader.
Det er interessant at litt tidligere, med støtte fra NASA, ble det utført et annet vitenskapelig arbeid som beskrev akkurat et slikt scenario - terrorforming av Mars på grunn av menneskeskapte klimagasser med økt effektivitet. En av forfatterne av dette arbeidet var Marina Marinova, som jobbet lenge for NASA, og i dag fikk hun jobb i SpaceX. Videre refererte Elon Musk selv til det som en medforfatter, og kritiserte arbeidet som snakker om mangelen på CO2 på Mars, angivelig forhindret det fra å bli til en planet med temperaturer nær Jorden.
Et viktig trekk ved en så superkraftig drivhuseffekt: Etter oppvarming av marsjord, bør CO2 bundet i den slippes ut i atmosfæren, noe som ytterligere øker oppvarmingen av planeten.
Når vil Mars faktisk se ut som jorden?
Mens SF6 virkelig kan transformere hele planeten, må det forstås tydelig at dette ikke vil skje i morgen. I følge beregninger må du bruke dette milliarder av kilowatt-timer i året for å bruke dette på Mars, og lage den samme SF6-gassen fra en jord rik på fluor og grå jord. Det vil si at de som ønsker å terraforme må bygge et helt atomkraftverk på 500 megawatt på planeten, automatiserte produksjonsanlegg som stadig slipper SF6-gass ut i atmosfæren. Denne prosessen vil gi håndgripelige resultater etter hundre års arbeid. Vel, eller litt raskere med veldig store investeringer i etablering av fabrikker.
Hele denne tiden må folk som tilbyr aktiviteter og studerer Mars bo et sted. Det er åpenbart at den beste løsningen for lokal transformasjon av planeten på stedene deres bosetning vil være airgel-kupler. Om nødvendig vil terrorforming fortsette på to måter samtidig: lokal - for de nåværende kolonistene ved hjelp av kupler - og global - for planeten som helhet.
Hvem kan allerede leve på Mars - og hvorfor det betyr noe
Epletrær på den røde planeten vil ikke blomstre i nær fremtid, men utendørs vegetasjon kan faktisk komme dit før vi tror.
Tilbake i 2012 gjennomførte det tyske luftfartsbyrået et eksperiment med den arktiske laven Xanthoria elegans. Han ble holdt et trykk 150 ganger lavere enn jordens - uten oksygen, ved mars temperaturer. Til tross for miljøets fremmede natur overlevde laven ikke bare, men mistet heller ikke evnen til å lykkes med fotosyntetisering (i perioder som etterligner dagslys).
Dette betyr at slike organismer i ekvatorialsonen allerede kan leve i dag i en rekke regioner på Mars - de samme sjødalene. Og etter starten av produksjonen av SF6-gass på Mars, vil territoriet som passer for dem begynne å utvide seg raskt. Som andre lav, produserer den elegante Xanthoria oksygen under fotosyntese. Egentlig var det frigjøring av lav på jordens land for rundt 1,2 milliarder år siden (0,7 milliarder år før høyere planter) som tillot jordas atmosfære å heve oksygeninnholdet kraftig til nivået i dagens terrestriske høyland. Mest sannsynlig vil lav på Mars ha samme funksjon - å forberede atmosfæren slik at det vil være lettere for mer komplekse skapninger å leve i den.
Kanskje folk.
