Livet på Mars: hvordan nylige opdagelser bringer os tættere på at flytte til den røde planet, og hvor lang tid det vil tage.
Den 16. august 2019 tweetede den excentriske milliardær og opfinder Elon Musk Nuke Mars! ("Lad os ramme Mars med atombomber!"). Mars - og hvad en person kan gøre med det - bekymrer menneskeheden i det mindste siden Ray Bradburys The Martian Chronicles. Men der er en enorm forskel mellem fantasierne for et halvt århundrede siden og vores dage: de seneste videnskabelige opdagelser har overført samtaler om livet på Mars fra fantasicirkler til forskere og endda forretningsmænd.
Solsystemets fjerde planet er halvt så stor som Jordens størrelse i radius, men i areal er den lig med alle jordens kontinenter tilsammen (heldigvis er der ingen oceaner), plus i 2008 fandt NASA-forskningssonden vand der (i form af is). Det er ikke overraskende, at der er en fristelse til at befolke planeten, og bogstaveligt talt i juli 2019 var raketmotorer til en flyvning der for første gang i stand til at løfte Starhopper i luften, en prototype, der om få år vil blive til Starship - en raket og rumfartøj oprettet specielt til flyvninger til Mars. Takket være Starship's fulde genanvendelighed (mere end hundrede anvendelser) burde omkostningerne ved fly til Mars styrt ned.
På samme tid er den gennemsnitlige årstemperatur på Mars -63 grader Celsius, omtrent den samme som ved Vostok Antarktis station. Det er så koldt der, fordi dets atmosfære er 150 gange tyndere end jordens. Med en sådan tynd gasskal er drivhuseffekten meget svag, hvorfor det er koldt. Problemet kan løses ved at bringe klimaforholdene på Mars tættere på jordens klima - denne proces kaldes terraforming. I tilfælde af Mars er det nødvendigt for dette på en eller anden måde at opvarme planetens overflade på en eller anden måde, som selv i de bedste år ligger 56 millioner kilometer herfra.
Forskere kæmper ganske hårdt med dette problem, og for nylig blev der i sommeren 2019 præsenteret en usædvanlig måde at gøre den røde planet beboelig på - i det mindste delvist til en start. Det viste sig, at en gennemsigtig kuppel lavet af et eksotisk gelmateriale, der kun var et par centimeter tykt, varmer den jordbaserede efterligning af marsjord så meget i dårlig lokal belysning, at den er i stand til at understøtte plantelivet uden yderligere opvarmning. Og dette er en ægte fornemmelse. Vi fortæller dig, hvad der generelt kan gøres, så folk efter et bestemt antal år går gennem Marsmarkerne og beundrer to måner på én gang.
Airgel-kupler: niveau 80 drivhuse opdaget af forskere for en måned siden
Lad os gå direkte til den seneste opdagelse. I juli 2019 gennemførte et team af forskere enkle laboratorieeksperimenter, hvor de placerede en analog af Marsjord i et kammer med en sjælden atmosfære og Mars temperatur. Derefter skinnede de på kuplerne med lamper, der giver 150 watt energi pr. Kvadratmeter - nøjagtigt så meget som solen i gennemsnit giver Mars overflade.
Det viste sig overraskende: uden den mindste eksterne opvarmning blev overfladen af Marsjorden, der var dækket ovenfra med en gelkuppel, opvarmet lidt over nul grader. Kuppelen, kun to centimeter tyk, transmitterer synligt lys godt, opvarmer jorden, men transmitterer meget dårligt ultraviolet, infrarød stråling og varme. Der er mere end nok råvarer til dets produktion (almindeligt sand) på Mars såvel som på Jorden.
Opvarmning af jorden med 65 grader med en simpel gennemsigtig kuppel ligner et mirakel, fordi nedenfra jorden ikke har nogen særlig varmeisolering, og noget af varmen går stadig til siderne. Det vil sige, det er som at dække den frosne jord med en klogt arrangeret viskestykke - og så sker alt af sig selv. Men der er ikke noget særligt mirakel her. Aerogels blev opdaget i 1931, og faktisk er det en almindelig alkoholgel, hvorfra al alkohol fordampes ved opvarmning og efterlader et netværk af luftfyldte kanaler. Dens varmeisoleringsegenskaber med samme tykkelse er op til 7,5 gange højere end skum eller mineraluld, mens den er praktisk gennemsigtig. En konventionel bolig lavet af den og på Jorden, der er fuldstændig gennemsigtig, ville ikke kræve opvarmning undtagen under den lange polare nat.
Interessant nok er dette materiale allerede testet på Mars: Amerikanske rovere bruger airgel, så deres interne instrumenter ikke bliver overkølet i løbet af Mars-natten, når temperaturen kan falde til -90 grader.
Forskere, der har foreslået sådanne kupler som en måde at en dag flytte til Mars, bemærker, at airgelkupler er lette at transportere over lange afstande. Desuden har eksperimenter i jordbaserede laboratorier allerede vist, at selv tomater vokser fuldstændigt på en analog af Marsjorden, hvis temperaturen ville være normal. Der er heller ikke behov for at bruge meget vand til dem: det har ingen steder at fordampe fra under kuplen, det vil sige, selv en lille mængde af det vil konstant blive forbrugt af planter "i en cirkel". Forresten planlægger forfatterne for at bekræfte disse forslag at overføre eksperimenterne til Antarktis - de tørre dale i McMurdo, som er ekstremt tæt på Mars med hensyn til klima og vandløshed.
Musk har ret: Mars kan faktisk bombes - og muligvis nyttigt (men ikke en kendsgerning)
Den mest radikale måde at løse problemet på, som det ofte er tilfældet, blev foreslået af Elon Musk: at bombe Mars-polerne med termonukleære bomber. Eksplosionerne skal fordampe kuldioxid, som udgør det meste af isen i denne planets polarhætter. CO2 vil skabe en drivhuseffekt, det vil sige atombomber på den fjerde planet opvarmes alvorligt og i lang tid.
Sandt nok fremsatte en undersøgelse sponsoreret af NASA i 2018 et helt andet synspunkt: det er nytteløst at bombe polerne. Og generelt er al Mars 'kuldioxid ikke nok til at skabe en atmosfære, der er tæt nok til seriøs opvarmning. Ifølge beregningerne fra den "videnskabelige gruppe" nasov ", efter at have smeltet de polære hætter af kuldioxid, kan trykket der kun hæves 2,5 gange. Det bliver varmere, men det er stadig temperaturer i Antarktis - og atmosfæren er 60 gange tyndere end vores. Forfatterne af arbejdet nævnte direkte den person, hvis synspunkt de kritiserer: Elon Musk. Men det ser ud til, at det ikke generede ham i det mindste.
Selv på Mars kan du finde en kløft tusindvis af kilometer lang - og slå dig ned i den.
Mars har meget usædvanlige lindringsfunktioner, der ikke findes på Jorden. En af disse er det 4.000 kilometer lange Mariner Valley-kløftesystem, det længste kendte i solsystemet. Dens bredde er op til 200 kilometer, og dens dybde er op til 7 kilometer. Dette betyder, at atmosfærisk tryk i bunden af kløfterne er halvanden gange højere, og der er mærkbart varmere og mere fugtigt end på resten af planeten. Det er over en del af Mariner-dale, at rumfartøjer fotograferer ægte tåger fra vanddamp (billedet nedenfor) og på skråningerne i andre områder - mørke spor af vandløb i sandet, og disse vandløb ligner mistænkeligt vand.
Mariner-dalene er ikke brede overalt - nogle steder er bredden kun få kilometer. Det har længe været foreslået at dække sådanne steder med en glaskuppel, idet man mener, at dette vil være nok til at bevare varmen og danne en lokal høj temperatur. En aerogelkuppel over et sådant område med vand kan føre til dannelsen af et lokalt relativt varmt klima med sin egen nedbør og vand. Sådanne steder kan opbygges gradvist, og jo større området er dækket af tilstødende kupler, jo højere vil gennemsnitstemperaturen være (mindre varmetab gennem væggene). Så faktisk kan en sådan gradvis, "krybende" terraformning optage et meget stort område af planeten.
Hvad er der galt med NASAs beregninger, og hvorfor er forskere allerede ansat hos SpaceX?
Der er en lettere måde at global opvarmning af Mars til Jordens temperaturer på. Som bemærket af en anden gruppe forskere, har vi allerede prøvet denne metode på Jorden uden at ønske at - udsende 37 milliarder tons kuldioxid i sin atmosfære og gradvist øge temperaturen på planeten. Denne sti er drivhusgasser.
Selvfølgelig er der ikke noget kul på Mars, der kan skabe en drivhuseffekt, hvis det brændes. Og CO2 er ikke den mest effektive drivhusgas. Der er meget bedre kandidater, hvoraf den mest lovende er SF6. Dens molekyle består af et svovlatom, omkring hvilket seks fluoratomer stikker ud. På grund af dets "ujævnhed" opfanger molekylet perfekt både ultraviolet og infrarød stråling, mens det synlige lys transmitteres godt. Med hensyn til styrken af den drivhuseffekt, den forårsager, er den 34.900 gange større end kuldioxid. Det vil sige, at kun en million tons af dette stof ville give den samme drivhuseffekt som de snesevis af milliarder tons CO2, der udledes af menneskeheden i dag.
Derudover er SF6-gas meget holdbar - dens levetid i atmosfæren er fra 800 til 3200 år afhængigt af eksterne forhold. Dette betyder, at du ikke behøver at bekymre dig om dets forfald i Mars-atmosfæren: når den først er produceret, forbliver den der i meget lang tid. Derudover er gassen uskadelig for mennesker og alle levende organismer. Faktisk på Mars er det ret nyttigt, fordi det opfanger UV-stråler ikke værre end ozon, som endnu ikke er der.
Ifølge beregninger kan injektionen af super-drivhusgasser af denne type om cirka 100 år hæve temperaturerne på planeten med titusinder af grader.
Det er interessant, at lidt tidligere, med støtte fra NASA, blev der udført endnu et videnskabeligt arbejde, der beskrev netop et sådant scenario - terradannelsen af Mars på grund af menneskeskabte drivhusgasser med øget effektivitet. En af forfatterne til dette arbejde var Marina Marinova, der arbejdede for NASA i lang tid, og i dag fik hun et job hos SpaceX. Desuden omtalte Elon Musk det selv som en medforfatter og kritiserede det arbejde, der taler om manglen på CO2 på Mars, angiveligt forhindrede det i at blive til en planet med temperaturer tæt på Jorden.
Et vigtigt træk ved en sådan superkraftig drivhuseffekt: Efter opvarmning af Marsjorden skal CO2 bundet i den frigives i atmosfæren og yderligere øge opvarmningen af planeten.
Hvornår vil Mars faktisk se ud som Jorden?
Mens SF6 faktisk kan transformere hele planeten, skal det forstås klart, at dette ikke vil ske i morgen. Ifølge beregninger skal du bruge dette til milliarder af kilowattimer om året - og bruge dem på Mars og fremstille den samme SF6-gas fra en jord rig på fluor og grå jord. Det vil sige, at de, der ønsker at terraformere, bliver nødt til at bygge et helt atomkraftværk på 500 megawatt på planeten, automatiserede produktionsfaciliteter, der konstant frigiver SF6-gas i atmosfæren. Denne proces vil give håndgribelige resultater efter hundrede års arbejde. Nå, eller lidt hurtigere med meget store investeringer i oprettelse af fabrikker.
Al denne tid bliver folk, der leverer deres aktiviteter og studerer Mars, nødt til at bo et sted. Det er indlysende, at den bedste løsning til lokal transformation af planeten på stederne for deres bosættelse vil være airgel kupler. Hvis det er nødvendigt, vil terraformering foregå på to måder på én gang: lokal - for de nuværende kolonister ved hjælp af kupler - og global - for planeten som helhed.
Hvem kan allerede leve på Mars - og hvorfor det betyder noget
Æbletræer på den røde planet blomstrer ikke i den nærmeste fremtid, men udendørs vegetation kan faktisk komme der før, end vi tror.
Tilbage i 2012 gennemførte det tyske luftfartsagentur et eksperiment med den arktiske lav Xanthoria elegans. Han blev holdt ved et tryk 150 gange lavere end Jordens - uden ilt ved Mars-temperaturer. På trods af miljøets fremmede natur overlevede lichen ikke kun, men mistede heller ikke evnen til at fotosyntetere med succes (i perioder, der efterligner dagslys).
Dette betyder, at sådanne organismer i ækvatorialzonen allerede kan leve i dag i en række regioner på Mars - de samme søfarende dale. Og efter starten af produktionen af SF6-gas på Mars, vil det egnede område for dem begynde at ekspandere hurtigt. Som andre lav producerer den elegante Xanthoria ilt under fotosyntese. Faktisk var det frigivelsen af lav på jordens jord for ca. 1,2 milliarder år siden (0,7 milliarder år før højere planter), der gjorde det muligt for jordens atmosfære kraftigt at hæve iltindholdet til niveauet i nutidens jordiske højland. Mest sandsynligt vil lav have den samme funktion på Mars - at forberede atmosfæren, så det ville være lettere for mere komplekse skabninger at leve i den.
Måske folk.
