HOGYAN TEHETJüK FEL A MARSOT?

Send

A folyamatos „Területformálás végleges útmutatója” sorozatunk részeként a Space Magazine örömmel mutatja be útmutatót a terepformáló Marsra. Jelenleg számos terv az, hogy űrhajósokat és állandóan telepeseket helyezzen a Vörös Bolygóra. De ha tényleg ott akarunk élni, akkor teljes bolygófelújítást kell végeznünk. Mire lesz szüksége?

Annak ellenére, hogy nagyon hideg és nagyon száraz éghajlat van - nem is beszélve a csekély légkörről - a Földnek és a Marsnak sok közös vonása van. Ide tartoznak a méret, a dőlés, a szerkezet, az összetétel és akár a víz jelenléte a felületeken is. Emiatt a Marsot az emberi település fő jelöltjének tekintik; egy kilátás, amely magában foglalja a környezet átalakítását az emberi igények kielégítésére (más néven: tereprendezés).

Ennek ellenére nagyon sok olyan különbség van, amelyek miatt a Marson élés, a sok ember körében egyre növekvő foglalkoztatás (rád nézve, Elon Musk és Bas Lansdorp!) Jelentős kihívást jelent. Ha a bolygón élnénk, meglehetősen erősen függnünk kell technológiánktól. És ha meg akarjuk változtatni a bolygót az ökológiai tervezéssel, akkor sok idő, erőfeszítés és megaton erőforrás igényelne!

A Marson való élet sok kihívást jelent. A kezdőknek rendkívül vékony és nem lélegző légkör van. Míg a Föld légköre 78% nitrogént, 21% oxigént és nyomokban tartalmaz más gázokat, addig a Mars légköre 96% szén-dioxidból, 1,93% argonból és 1,89% nitrogénből, nyomnyi mennyiségű oxigénből és vízből áll.

A Mars légköri nyomása szintén 0,4 - 0,87 kPa között mozog, ami megegyezik a Föld tengeri szintjének körülbelül 1% -ával. A vékony légkör és a Naptól való nagyobb távolság hozzájárul a Mars hideg környezetéhez is, ahol a felszíni hőmérséklet átlagosan 210 K (-63 ° C / -81,4 ° F). Ehhez adjuk azt a tényt, hogy a Marsnak nincs magnetoszférája, és láthatja, hogy a felületet miért érinti sokkal nagyobb sugárzás, mint a Földét.

A Mars felszínén a sugárzás átlagos dózisa napi körülbelül 0,67 milliszievert (mSv), ami körülbelül egyötöde annak, amit egy év alatt az emberek a Földnek kitennek. Ennélfogva, ha az emberek a Marson akarnak élni sugárzásvédelem, túlnyomásos kupolák, palackozott oxigén és védőöltözet nélkül, akkor komoly változásokat kell végrehajtani. Alapvetően fel kellene melegítenünk a bolygót, meg kell sűríteni a légkört, és meg kell változtatnunk a légkör összetételét.

Példák a fikcióba:

1951-ben Arthur C. Clarke írta az első regényt, amelyben a Mars tereprendezését fikcióként mutatták be. címmel A Mars homokja, a történet magában foglalja a marsi telepesek melegítését a bolygón azáltal, hogy a Mars holdfobóit második napvá alakítják, és olyan növényeket termesztenek, amelyek lebontják a marsi homokot az oxigén felszabadítása céljából.

1984-ben James Lovelock és Michael Allaby írta, amit sokan a teraszformálás egyik legbefolyásosabb könyvének tartanak. címmel A Mars zöldebbé tétele, a regény a bolygók kialakulását és fejlődését, az élet eredetét és a Föld bioszféráját vizsgálja. A könyvben bemutatott terepformáló modellek valójában a jövőbeni vitákat árnyékolták a tereprendezés céljaival kapcsolatban.

1992-ben kiadta Frederik Pohl Az Oort bányászata, egy olyan tudományos fantasztikus történet, amelyben a Marsot az Oort felhőjéből eltérített üstökösök segítségével terepképezik. Az 1990-es évek során Kim Stanley Robinson kiadta híres filmjét Mars-trilógia – Vörös Mars, Zöld Mars, Kék Mars - amely arra összpontosít, hogy a Mars több generáció során átalakuljon virágzó emberi civilizációvá.

2011-ben Yu Sasuga és Kenichi Tachibana készítették a manga sorozatot Terra Formars, egy sorozat, amely a 21. században zajlik, és ahol a tudósok megpróbálják lassan melegíteni a Marsot. És 2012-ben Kim Stanley Robinson kiadta 2312, egy olyan történet, amely egy Naprendszerben zajlik, ahol több bolygót teraszizáltak - beleértve a Marsot (amely óceánokkal rendelkezik).

Javasolt módszerek:

Az elmúlt évtizedekben számos javaslat született arról, hogy a Mars hogyan változtatható meg az emberi gyarmatosítók számára. 1964-ben Dandridge M. Cole kiadta a „Szigetek az űrben: A Planetoidok kihívása, az úttörő munka” című kiadványát, amelyben az üvegházhatást okozó hatás kiváltását javasolta a Marson. Ez abból állt, hogy ammónia-jégot importáltak a külső Naprendszerből, majd azt a felületre ütköztették.

Mivel az ammónia (NH3) erőteljes üvegházhatást okozó gáz, annak bevezetése a marsi atmoszférába meghosszabbítja a légkört és megemeli a globális hőmérsékletet. Mivel az ammónia többségében nitrogénből áll, biztosíthatja a szükséges puffergázt, amely oxigéngázzal kombinálva lélegző légkört teremt az emberek számára.

Egy másik módszer az albedo redukcióval kapcsolatos, ahol a Mars felületét sötét anyagokkal borítják, hogy növeljék az elnyelt napfény mennyiségét. Ez lehet a Phobos és Deimos (a Naprendszer két legsötétebb teste) porától a sötét színű zuzmókig és növényekig terjedő por. Ennek egyik legnagyobb támogatója a híres író és tudós, Carl Sagan volt.

1973-ban Sagan az Icarus folyóiratban egy cikket tett közzé, amely a „Planetary Engineering on Mars” címet viseli, és két szcenáriót javasolt a Mars felszínének elsötétítésére. Ezek között szerepelt az alacsony albedóanyag szállítása és / vagy a sötét növények ültetése a sarki jégsapkákra annak biztosítása érdekében, hogy több hőt szívjanak fel, megolvadjanak és a bolygót „Föld-szerűbb körülményekké” alakítsák.

1976-ban a NASA hivatalosan foglalkozott a bolygómérnöki kérdéssel egy „A Mars alkalmazhatóságáról: megközelítés a bolygó-ökoszintézishez” című tanulmányban. A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a fotoszintetikus organizmusok, a sarki jégsapkák olvadása és az üvegházhatású gázok bevezetése felhasználhatók egy melegebb, oxigén- és ózonban gazdag légkör létrehozására.

Christopher McKay, planetológus 1982-ben írta a „Terraforming Mars” című dokumentumot A Brit Interplanetary Society folyóirat. Ebben McKay megvitatta az önszabályozó marsi bioszféra kilátásait, amely magában foglalta mind az ehhez szükséges módszereket, mind az etikát. Ez volt az első alkalom, amikor a közzétett cikk címében használták a terraforming szót, és ezentúl válik a preferált kifejezés.

Ezt 1984-ben követte James Lovelock és Michael Allaby könyve, A Mars zöldebbé tétele. Ebben Lovelock és Allaby ismertették, hogyan melegíthető fel a Mars a klorofluor-szénhidrogének (CFC-k) behozatalával a globális felmelegedés kiváltására.

1993-ban a Mars Society alapítója, Dr. Robert M. Zubrin és Christopher P. McKay, a NASA Ames Kutatóközpontja a „Technológiai követelmények a Terraformáló Marsra” című közleményt írta. Javasolták az orbitális tükrök használatát a Mars felszínének közvetlen melegítésére. A pólusok közelében elhelyezett tükrök képesek lesznek szublimálni a CO-t₂ jéglap és hozzájárul a globális felmelegedéshez.

Ugyanebben a cikkben érveltek a Naprendszerből begyűjtött aszteroidák használatának lehetőségéről, amelyeket úgy irányítottak, hogy a felületre hatjanak, felrobbantják a port és felmelegítsék a légkört. Mindkét esetben a nukleáris-elektromos vagy nukleáris-termikus rakéták használatát támogatják, hogy az összes szükséges anyagot / aszteroidát körüli pályára vonják.

Hosszú távú éghajlat-stabilizátorként javasolt a fluorvegyületek - „szuper üvegházhatású gázok” - is, amelyek üvegházhatása több ezer alkalommal erősebb, mint a CO 2 használata. 2001-ben a Caltech Geológiai és Bolygótudományi Tanszékének tudóscsoportja készítette ezeket az ajánlásokat a „A Mars melegben tartása új szuper üvegházhatású gázokkal” című szakaszában.

Ahol ez a tanulmány rámutatott, hogy a kezdeti fluortermékeknek a Földbõl kell származniuk (és rendszeresen ki kell tölteni), azt állították, hogy a fluortartalmú ásványi anyagokat a Marson is lehet bányászni. Ez azon a feltevésen alapul, hogy az ilyen ásványok ugyanolyan gyakoriak a Marson (egy szárazföldi bolygó), amely lehetővé tenné az önfenntartó folyamatot a kolóniák létrehozása után.

Javasolt továbbá a metán és más szénhidrogének behozatala a külső Naprendszerből - amelyek bőségesen állnak a Szaturnusz holdi Titánján -. Az in situ erőforrás-hasznosítás lehetősége is van, köszönhetően a Curiosity rovernek a föld alatti forrásra mutató metán „tízszeres tüskéjének” felfedezéséből. Ha ezeket a forrásokat bányászni lehet, akkor a metánt még nem is kell importálni.

A legújabb javaslatok között szerepel egy lezárt biodomdom létrehozása, amely oxigéntermelő cianobaktériumok és algák kolóniáit foglalkoztatja a marsi talajon. 2014-ben a NASA Institute for Advanced Concepts (NAIC) programja és a Techshot Inc. megkezdte a „Mars Ecopoiesis Test Bed” elnevezésű koncepció kidolgozását. A jövőben a projekt szándékában áll extrémofil fotoszintézis algákból és cianobaktériumokból kis kannákat küldeni egy rover-misszió fedélzetén, hogy megvizsgálják a folyamatot egy marsi környezetben.

Ha ez sikeresnek bizonyul, a NASA és a Techshot több nagy biodomdot szándékozik építeni az oxigén előállításához és betakarításához a Marsba irányuló jövőbeli emberi missziókhoz - ez csökkentené a költségeket és meghosszabbítja a küldetéseket a szállítandó oxigén mennyiségének csökkentésével. Noha ezek a tervek nem jelentenek ökológiai vagy bolygómérnököt, Eugene Boland (a Techshot Inc. fő tudósa) kijelentette, hogy egy lépés ebben az irányban:

„Az ökopoézis az élet egy új helyen történő elindításának fogalma; Pontosabban: az élet támogatására képes ökoszisztéma létrehozása. Ez a fizikai, kémiai és biológiai eszközökkel történő „tereprendezés” kezdeményezésének koncepciója, ideértve az ökoszisztémát építő úttörő szervezetek bevezetését is. Ez lesz az első nagyobb ugrás a laboratóriumi vizsgálatokból a kísérleti (az analitikailag ellentétben álló) bolygónk in situ megvalósításához. a bolygóbiológiát, az ökopóniát és a terepformációt leginkább érdeklő kutatások. ”

Lehetséges előnyök:

A kaland perspektíva és az emberiség gondolata mellett, amely ismét a merész űrkutatás korszakára indul, számos oka van annak, hogy a Mars kialakítását javasolják. A kezdők számára aggodalomra ad okot, hogy az emberiségnek a Föld bolygóra gyakorolt hatása nem fenntartható, és hogy kibővítenünk kell és létre kell hoznunk egy „tartalék helyet”, ha hosszú távon túl akarjuk élni.

Ez az iskola mindazonáltal olyan tényeket idéz, mint a Föld növekvő népessége - amely a század közepére várhatóan eléri a 9,6 milliárd dollárt -, valamint azt a tényt, hogy 2050-re a világ népességének körülbelül kétharmadát várhatóan nagyobb városokban élik. Ráadásul súlyos éghajlatváltozás várható, amely - a NASA által kiszámított forgatókönyvek szerint - 2100-ig az élet tarthatatlanná válhat a bolygó egyes részein.

Más okok hangsúlyozzák, hogy a Mars miként fekszik a Napunk „Goldilocks zónájában” (más néven „lakható övezet”), és egykor lakható bolygó volt. Az elmúlt évtizedekben olyan felszíni missziók, mint a NASA Mars Science Laboratory (MSL) és annak Kíváncsiság A rover sok bizonyítékot fedez fel, amelyek a Mars múltjában létező folyó vízre mutatnak (valamint a szerves molekulák létezésére).

Ezen túlmenően a NASA A Mars légköre és az illékony EvolutioN misszió (MAVEN) (és más pályarendezők) kiterjedt információkat szolgáltattak a Mars korábbi légköréről. Megállapították, hogy körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt a Mars bőséges felszíni vizekkel és vastagabb légkörrel rendelkezik. A Mars magnetoszférájának elvesztése miatt - amelyet a bolygó belsejének nagy hatása vagy gyors lehűlése okozhatott - a légkört lassan eltávolították.

Ergo, ha a Mars valaha is lakható volt és „földszerű”, akkor valószínű, hogy egy nap ismét lehet. És ha az emberiség valóban új világot keres, amelybe települhet, akkor csak akkor van értelme, hogy olyan legyen, amelyben a lehető legjobban van közös a Földdel. Ezen túlmenően azt is vitatják, hogy saját bolygónk éghajlatának megváltoztatásával kapcsolatos tapasztalataink hasznosíthatóak lennének a Marson.

Az ipari gépekre, a szénre és a fosszilis tüzelőanyagokra támaszkodva évszázadokon keresztül mérhető hatással volt a Föld környezetére. És mivel ez a modernizáció és fejlesztés szándékos következménye volt a Földön; a Marson a fosszilis tüzelőanyagok égetése és a szennyezés rendszeres kibocsátása a levegőbe pozitív hatást gyakorolna.

További okok közé tartozik az erőforrás-bázis kibővítése és a „hiány utáni” társadalommá válás. A Marson lévő kolónia lehetővé tenné a bányászati műveleteket a Vörös Bolygón, ahol mind ásványi anyagok, mind a vízjég bőséges és betakarítható. A Marson található bázis átjáróként szolgálhat az aszteroida övhez is, amely elegendő ásványi anyagot biztosíthat nekünk ahhoz, hogy határozatlan ideig tartson bennünket.

Kihívások:

Kétségtelen, hogy a Mars formálódásának esélye a problémák részarányával jár, amelyek mindegyike különösen ijesztő. A kezdőknek meglehetősen sok erőforrás szükséges ahhoz, hogy a Mars környezetét valamely ember számára fenntarthatóvá alakítsák. Másodszor, aggodalomra ad okot, hogy minden meghozott intézkedésnek nem kívánt következményei lehetnek. Harmadszor, mekkora időbe telik.

Például, amikor olyan koncepciókról van szó, amelyek üvegházhatású gázok bevezetését kérik a melegítés kiváltására, a szükséges mennyiségek meglepően nagyok. A 2001. évi Caltech-tanulmány, amely felszólította a fluorvegyületek bevezetését, rámutatott, hogy a déli sarkú szén-dioxid-gleccserek szublimálásához körülbelül 39 millió tonna CFC-t kell bevezetni a Mars légkörébe - ez háromszorosa a Földön 1972 között termelt mennyiségnek. és 1992.

A fotolízis a CFC-k bomlását is elkezdené bevezetésük pillanatában, ami miatt a veszteségek pótlására évente további 170 kilotonna szükséges. És végül, a CFC-k bevezetése megsemmisítené a marsi ózon keletkezett ózonját, amely aláásná a sugárzásnak a felülethez való védelme érdekében tett erőfeszítéseket.

A NASA 1976. évi megvalósíthatósági tanulmánya rávilágított arra is, hogy bár a Mars felszíni átalakítása szárazföldi szervezetekkel lehetséges, emellett felismerte, hogy a megkövetelt időkeretek jelentősek lesznek. Amint azt a tanulmány kimondja:

„A Mars földi ökológiájának támogatására való képességének alapvető, megkerülhetetlen korlátozását nem azonosítják. Az oxigéntartalmú légkör hiánya megakadályozná a Mars emberileg történő szabad élését. A jelenlegi erős ultraibolya felület besugárzás további fő akadályt jelent. Megfelelő oxigén- és ózontartalmú légkör létrehozása a Marson fotoszintetikus organizmusok felhasználásával megvalósítható. Idő lehet azonban egy ilyen légkör létrehozásához több millió év alatt.”

A tanulmány folytatja, hogy ezt drasztikusan lehet csökkenteni, ha kifejezetten a durva marsi környezethez adaptált extremofil szervezeteket hozunk létre, üvegházhatást hozunk létre és megolvasztjuk a sarki jégsapkákat. A Mars átalakításához szükséges időtartam azonban valószínűleg évszázadok vagy évezredek nagyságrendű lesz.

És természetesen ott van az infrastruktúra problémája. A Naprendszer más bolygóiról vagy holdaiból származó források begyűjtéséhez nagy űrhajó-flottát kellene igénybe venni, és fejlett meghajtórendszerekkel kell felszerelni őket, hogy ésszerű idő alatt el lehessen menni. Jelenleg nincs ilyen meghajtórendszer, és a hagyományos módszerek - az ionmotoroktól kezdve a kémiai hajtóanyagokig - nem elég gyorsak és gazdaságosak.

A szemléltetésül a NASA Új láthatár A misszió több mint 11 évet vett igénybe ahhoz, hogy történelmi találkozása Plutonával a Kuiper-övezetben történjen, hagyományos rakéták és gravitációs segítő módszer alkalmazásával. Közben a Hajnal Az ionos meghajtásra támaszkodó misszió majdnem négy évbe telt, hogy elérje Vesta-t az aszteroida övben. Egyik módszer sem praktikus a Kuiper-övezetbe történő ismételt kirándulásokhoz, valamint a jeges üstökösök és aszteroidák visszahúzásához, és az emberiségnek semmi közel van a hajók számához, amelyre szükségünk lenne erre.

Másrészt az in situ út megindításához - amely gyárakat vagy bányászati tevékenységeket von maga után a CO 2, metán vagy CFC-tartalmú ásványok levegőbe történő kibocsátására - több nehéz teherbírású rakéta szükséges, hogy az összes gépet eljuttassák a Vörös bolygó. Ennek költségei megrontanák a mai űrprogramokat. És miután összegyűjtötték őket a felszínre (akár robot, akár emberi dolgozók), ezeket a műveleteket évszázadok óta folyamatosan kell végezni.

Számos kérdés merül fel a tereprendezés etikájával kapcsolatban. Alapvetõen az, hogy más bolygók megváltoztatása az emberi igényekhez való megfelelõbbé tétele érdekében felveti a természetes kérdést, hogy mi történne az ott élõ életformákkal. Ha a Marsnak valójában őshonos mikrobiális élete van (vagy bonyolultabb életformáival), amelyre sok tudós állítja, akkor az ökológia megváltoztatása befolyásolhatja vagy akár meg is törölheti ezeket az életformákat. Röviden: a jövőbeli gyarmatosítók és földi mérnökök ténylegesen genocidot követnek el.

Ezen érvek összessége alapján el kell gondolkodni, hogy milyen előnyökkel járna a Mars formatervezése. Noha a Naprendszer erőforrásainak kiaknázására hosszú távon van értelme, a rövid távú haszon sokkal kevésbé kézzelfogható. Alapvetően a más világokból származó betakarított erőforrások nem gazdaságilag életképesek, ha sokkal kevesebbet tudsz itt kinyerni otthon. És a veszély miatt, ki akar menni?

De amint azt a MarsOne-hez hasonló vállalkozások megmutatták, rengeteg ember létezik, akik hajlandóak egyirányú kirándulást készíteni a Marsra, és a Föld „elsõ hullámaként” viselkednek a félelmetes felfedezők számára. Ezenkívül a NASA és más űrügynökségek nagyon hangosan szóltak a Vörös Bolygó felfedezésének vágyában, amely magában foglalja a 2030-as évekre végrehajtott missziókat. És amint a különféle közvélemény-kutatások azt mutatják, az állami támogatások mögött vannak ezek a lelkesedések, még akkor is, ha drasztikusan megnövelt költségvetést jelent.

Miért csinálja? Miért tereppel a Mars emberi felhasználásra? Mert ott van? Biztos. De ennél is fontosabb, mert szükség lehet rá. És a vágy és a gyarmatosítás vágya is ott van. És az egyes eljárásokkal járó nehézségek ellenére, nem hiányzik a javasolt módszerek, amelyeket mérlegeltek és megvalósíthatóak voltak. Végül csak sok időre van szükség, sok elkötelezettség, sok erőforrás és sok más vigyázzon arra, hogy ne visszavonhatatlanul károsítsuk a már létező életformákat.

De természetesen, ha a legrosszabb előrejelzéseink megvalósulnak, végül azt tapasztalhatjuk, hogy kevés választásunk van, csak hogy otthont készítsünk valahol a Naprendszerben. Ahogy ez a század előrehalad, valószínűleg a Mars vagy a mellszobor lesz!

Sok érdekes cikket írtunk a tereprendezésről itt a Space Magazine-ban. Itt található a végleges útmutatás a terepformáláshoz: teher alakíthatjuk-e a Holdot? - tegyük-e fel Marsot? -, hogyan tereppeljük a Vénust? -

Vannak olyan cikkeink is, amelyek feltérképezik a terepformálás radikálisabb oldalát, például a Could We Terraform Jupiter ?, Can Terraform The Sun? És We are Terraform A Black Hole?

A csillagászat szereplőinek jó epizódjai is vannak a témában, például a 96. epizód: Humans to Mar, 3. rész - Terraforming Mars

További információkért nézd meg a NASA Quest Terraforming Mars programját! és a NASA útja a Marsra.

És ha tetszik a videó, látogasson el a Patreon oldalra, és derítse ki, hogyan lehet ezeket a videókat korán beszerezni, miközben segít minket, hogy még több nagyszerű tartalmat nyújtsunk neked!