A közelmúltban sok terv van a Mars fejlesztésével és űrhajósok és telepesek bázisainak elhelyezésével kapcsolatban. De ha az emberek egyszer valóban ott akarnak élni, akkor a Vörös Bolygót alaposan terraformálni kell. Mi kell ehhez? Az emberiség mindig is arról álmodott, hogy távoli csillagokra repüljön, az emberek a világűrben akartak utazni, más bolygókon élni. Az utóbbi időben rengeteg szó esik és írnak az ilyen repülésekről és az emberiség más bolygókra való migrációjának kilátásairól, rakétákat építenek, űrexpedíciókat terveznek. Ma azon szeretnék gondolkodni, hogy vajon sikerül-e új Földet csinálni a Marsból, hogyan lehet terraformálni a Vörös Bolygót, és hogy ez elvileg lehetséges-e.
Olvassa el még: Mi akadályozhat meg bennünket abban, hogy kolonizáljuk a Marsot?
Van élet a Marson?
A Mars egy olyan bolygó, amely az utóbbi időben a tudományos hírek és cikkek címoldalára került. A Mars egyértelműen az a bolygó a Naprendszerben, amelyre a legtöbb figyelmet fordítunk. Ez nem csak azért van így, mert meglehetősen közel van a Földhöz (más bolygókhoz képest), hanem olyan jellemzői miatt is, amelyek valamelyest hasonlítanak bolygónkhoz. Természetesen lehetőség szerint egy élettől, oxigéntől mentes égitesten a légkörben, és amelyen tomboló homokviharok borítják a bolygó teljes felszínét.
Az elmúlt néhány évtizedben a tudósok sokat tanultak a Mars evolúciójáról és a felszínén uralkodó körülményekről, ami megváltoztatta szemléletüket. Bár ezek a feltételek nem túl kedvezőek. Ma már tudjuk, hogy bár a Mars jelenleg nagyon hideg, száraz és barátságtalan bolygó, ez nem mindig volt így. Sőt, a tudósok észrevették, hogy a Mars és a Föld még jelenlegi formájában is sok közös vonást mutat. Először is, a két bolygó méretében, tengelyhajlásában, szerkezetében, összetételében és még a víz felszínén való jelenlétében is hasonló. Emiatt és a Földhöz való viszonylagos közelsége miatt a Mars a jövőbeni emberi letelepedés első számú jelöltje. Ez a perspektíva akkor lesz lehetséges, ha lehetséges a bolygó viszonyait az emberi szükségleteknek megfelelően átalakítani (terraformálás). Az említett hasonlóságok ellenére a Mars emberi életre alkalmasabb bolygóvá alakítása sok nehézséget fog okozni. Először is, van egy nagyon vékony és nem lélegző atmoszféra, amely 96% szén-dioxidból, 1,93% argonból és 1,89% nitrogénből, valamint nyomokban oxigénből és vízgőzből áll.
A bolygó méretével és összetételével kapcsolatos enciklopédikus tények felolvasása helyett azonban érdekesebb a Mars múltjára tekinteni, hiszen egykor sokkal inkább a Földre hasonlíthatott. Egyes tudósok a Mars-szondák és roverek által gyűjtött adatok alapján azt sugallják, hogy egykor tengerek és sekély víz formájában borította be a Vörös Bolygó nagy részét. De ez valószínűleg körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt volt. Azóta sok minden megváltozott, és a tudósok úgy vélik, hogy a légkör változása a víz eltűnéséhez vezetett a bolygón. Valamikor régen a marsi légkör más összetételű lehetett, és valószínűleg elég sűrű volt ahhoz, hogy egy folyékony vízből álló óceánt is eltartson.
Olvassa el még: Hely a számítógépen. 5 legjobb csillagászati alkalmazás
Miért változott meg ennyire a marsi légkör?
A Mars felszínén megfigyelt óriás homokszerkezeteknek semmi hasonló nincs a Földön, és csak a Vörös Bolygóra jellemzőek. Mit árulnak el nekünk a Mars ősi légköréről? A tudósok feltételezik, hogy kialakulásukat a bolygó vékony légkörében tomboló szelek és hurrikánok felszínére gyakorolt becsapódása okozta. Jellegzetes dűnéket és sziklákat hoznak létre, amelyek 3,7 milliárd éve kezdtek kialakulni, és amelyeket ma tanulmányozunk.
Így a felszín szerkezetének tanulmányozása segíthet meghatározni, hogy a Mars mikor veszítette el légkörének nagy részét. De hova lett a hangulat? Ez a kérdés elsősorban a tudósokat érdekli. Mivel a Mars kisebb, mint a Föld, a gravitációs vonzereje gyengébb, és valószínűleg nem lett volna elég a bolygó légkörének megtartásához. A napsugárzás (vagyis a Napból az űrbe zúduló részecskék) valószínűleg megfosztotta a Mars légkörének nagy részét. Valójában a marsi légkör továbbra is vékonyodik e sugárzás hatására.
Olvassa el még: Univerzum: A legszokatlanabb űrobjektumok
De még mindig van ott víz – néha még folyadék is!
Volt és van víz a Marson! A Mars rozsdás színű sziklái, amelyek miatt „vörös bolygónak” is nevezik, vízzel teli múltról tanúskodnak. A Marsot mély völgyek, száraz folyómedrek, tavak, sima kövek - kavicsok borítják, amelyek hasonlóak a Földön olyan környezetben keletkezettekhez, ahol víz folyik. A tudósok régóta azt hitték, hogy a meleg és nedves időszak a Marson viszonylag rövid volt, de a tanulmányok azt mutatják, hogy a víztakaró sokkal hosszabb ideig létezhetett, mint azt korábban gondolták. A Mars pályájáról készült High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) szonda adatokat és rendkívül pontos képeket szolgáltatott a bolygó felszínéről, aminek köszönhetően a kutatók több mint 200 ősi folyómeder jellegzetességeit elemezték. A csatornák mérete, alakja és a környező terep relatív kora alapján a csapat arra a következtetésre jutott, hogy a víz 3,8 és 2 milliárd évvel ezelőtt folyt a Mars felszínén.
Az egyik 2012 óta a Mars felszínén tartózkodó marsjáró, a Curiosity már bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a Marson korábban is volt víz. A Curiosity rover adatait felhasználva a csapat NASA megállapították, hogy a víz okozta az üledékes kőzetek lerakódását a Gale-kráterben. Ezeknek az üledékes kőzeteknek a rétegei képezték az alapját a Sharp-hegység masszívumának, amely a kráter közepén található. A rovertől kapott adatok arra utalnak, hogy körülbelül 3,8 és 3,3 milliárd évvel ezelőtt ezen a helyen számos patak és tó volt, amelyek üledékei fokozatosan alkották a Mount Sharp alsó rétegeit. Vagyis a hegymasszívum legalább alsó rétegeinek feltöltődése körülbelül 500 millió év alatt történt.
Ezek a tanulmányok okot adnak a tudósoknak arra, hogy kijelenthessék, hogy víz határozottan létezett a Mars felszínén, és sok új ismeretet adnak a Mars evolúciós folyamatainak alakulásáról mind a múltban, mind a jelenben. Ma a Marson a víz jég formájában van egy vékony marsi talajréteg alatt. Néha, amikor a hőmérséklet engedi (előfordul, hogy a Marson +20 Celsius-fokra emelkedik), a jég helyben elolvad, és folyékony víz folyik le a sziklás lejtőkön.
A tudósok azonban azt mondják, hogy továbbra is igazolják a víz létezésének tényeit a Marson. Még mindig nincs egységes vélemény ebben a kérdésben. A fő kérdés az, hogy mi az oka annak, hogy a bolygó párásból és meglehetősen melegből sivataggá és hideggé változott.
Olvassa el még: A legfontosabb és legérdekesebb űrmissziók 2021-ben
Hogyan lehet terraformálni a Marsot?
Ehhez ötletekben nincs hiány. Számos javaslat született arra vonatkozóan, hogyan tegyék lakhatóvá a Marsot az emberi telepesek számára. Dandridge M. Cole még 1964-ben szorgalmazta üvegházhatás létrehozását a Marson. Véleménye szerint ez megtehető, ha a Naprendszer külső részéből ammóniából álló jeget szállítanak, majd a felszínre dobják. Mivel az ammónia (NH3) erős üvegházhatású gáz, a marsi légkörbe jutása megsűríti azt és növeli a globális hőmérsékletet. Mivel az ammónia főként nitrogénből áll, a légkört úgynevezett puffergázzal is megtöltheti, amely oxigénnel kombinálva emberi légzésre alkalmas légkört hoz létre.
Egy másik javasolt módszer az albedó (a bolygó felszínéről visszaverődő fény intenzitása) csökkentését foglalja magában, amihez a Mars felszínét sötét anyagokkal kell lefedni, amelyek növelik a napfény elnyelését. Ez bármi lehet, a Phobos és Deimos (a Mars két sziklás holdja és a Naprendszer legsötétebb testei) porától a szélsőséges zuzmókig és sötét növényekig. Ennek a döntésnek az egyik leglelkesebb támogatója a híres író és tudós, Carl Sagan volt.
1976-ban a NASA hivatalosan is felvette a bolygótervezés kérdését. A tudósok felfedezték, hogy a fotoszintetikus organizmusok, a sarki jégsapkák olvadása és az üvegházhatású gázok légkörbe kerülése egyaránt felhasználható melegebb, oxigénben gazdag légkör létrehozására.
1993-ban a marsi közösség alapítója, Dr. Robert Zubrin és Christopher P. McKay, a NASA munkatársa közösen írták a "Technological Requirements for Terraforming Mars" című tanulmányt. Ebben a bolygó pályáján elhelyezett tükrök használatát javasolták a felszín közvetlen felmelegítésére. A sarkok közelében található tükrök megolvaszthatják a jégtakarót, és hozzájárulhatnak a globális felmelegedéshez. Ugyanebben a cikkben azzal érveltek, hogy a Naprendszerben összegyűlt aszteroidákat át lehet irányítani, hogy elérjék a felszínt, felrúgva a port és felmelegítve a légkört. Miért kell atom-elektromos vagy nukleáris-termikus rakétákat használni, hogy minden szükséges anyagot pályára állíts?
Az újabb javaslatok zárt üvegházak létrehozását javasolják, amelyekben oxigént termelő cianobaktériumok és algák kolóniái élnek majd. 2014-ben a NASA Techshot Inc. beszámolt arról, hogy egy ilyen koncepció kidolgozása már megkezdődött.
A NASA a jövőben kisméretű extremofil fotoszintetikus algákat és cianobaktériumokat tartalmazó tartályokat kíván küldeni egy rover fedélzetére, hogy tesztelje ezt a folyamatot a marsi környezetben. Ha a küldetés sikeres lesz, a NASA és a Techshot több nagy üvegházat szándékozik építeni, hogy oxigént állítsanak elő és gyűjtsenek a jövőbeni emberi Mars-repülésekhez, ami csökkenti a költségeket és meghosszabbítja a küldetéseket azáltal, hogy csökkenti a szállítandó oxigén mennyiségét.
Bár ezek a tervek nem tartalmaznak környezet- vagy bolygótervezést, Eugene Boland (a Techshot Inc. vezető tudósa) úgy véli, hogy ez egy lépés a helyes irányba. Voltak ötletek atombombák felrobbantására is a Mars felszínén (Elon Musk egykor ennek a koncepciónak a híve volt), ami hatalmas mennyiségű port hozna létre, amely elzárná a napsugarakat, és így felmelegítené a bolygót.
Olvassa el még: Mit fog tenni a kitartás és a találékonyság a Marson?
Globális felmelegedés: fűthető a Mars?
Szerencsére vagy sajnos, az ön nézőpontjától függően, nekünk, embereknek sok tapasztalatunk van a bolygó felmelegítésében. A szén-dioxid-kibocsátás egy évszázada során egy egyszerű üvegházhatású mechanizmus révén akaratlanul is megnöveltük a Föld felszíni hőmérsékletét. Szén-dioxidot bocsátunk ki, ami nagyon jól átengedi a napfényt, és megakadályozza a hősugárzás kiszabadulását, ezért úgy működik, mint egy hatalmas láthatatlan takaró a Földön. A megnövekedett hő hozzájárul az óceánok vizének a légkörbe való elpárologtatásához, amely így újabb fedőréteget kap, ami megnöveli a hőmérsékletet, ami viszont még több víz elpárologásához és a bolygó légkörének nagyobb melegedéséhez vezet.
Ha működik a Földön, akkor talán a Marson is. A Mars légköre szinte teljesen eltűnt az űrben, de a Vörös Bolygó hatalmas vízjég- és fagyott szén-dioxid-tartalékokkal rendelkezik a sarki sapkákban és közvetlenül a bolygó felszíne alatt.
Ha az emberek valahogyan fel tudnák melegíteni a sarki sapkákat, akkor az üvegházhatású felmelegedéshez elegendő szén-dioxidot bocsáthatna ki a légkörbe. Csak annyit kellene tennünk, hogy nézzük és várjuk évszázadokig, hogy a fizika megtegye a dolgát, és sokkal kevésbé agresszív hellyé tegye a Marsot.
Sajnos ez az egyszerű ötlet valószínűleg nem fog működni. Az első probléma a fűtéstechnika fejlődése. Az ehhez szükséges tervek, az óriási oszlopoktól a hatalmas űrtükör megalkotásáig, amely több fényt és ezáltal hőt fókuszálna, radikális technológiai és gyártási ugrásokat igényel az űrben, ami messze meghaladja az emberiség jelenlegi képességeit. Egy űrtükör esetében például körülbelül 200 000 tonna alumíniumot kellene kitermelnünk valahol az űrben, míg ma már… nos, nulla tonna alumíniumot tudunk kivonni az űrben.
Fokozatosan jön a fájdalmas felismerés, hogy nincs elég CO2 a Marson ahhoz, hogy felmelegedést idézzen elő. Jelenleg a Marson a légköri nyomás nem haladja meg a Föld légköri nyomásának egy százalékát. Ha a Marson minden szén-dioxid- és vízmolekulát el tudnánk párologtatni a légkörbe, akkor a Vörös Bolygó nyomása a Föld légköri nyomásának… 2%-a lenne.
Kétszer akkora légköri nyomásra lenne szükség ahhoz, hogy az izzadság ne forrjon fel a bőrön, és tízszer akkora, hogy az embernek ne kelljen szkafanderre. És nem az oxigénhiányról beszélünk.
A könnyen hozzáférhető üvegházhatású gázok hiányának problémájának megoldására számos radikális javaslat létezik. Talán ehhez olyan növényeket használhat, amelyek klór-fluor-szénhidrogéneket bocsátanak ki, amelyek valóban agresszív üvegházhatású gázok. Vagy vonzhatnánk néhány ammóniában gazdag üstököst a külső Naprendszerből. Az ammónia kiváló üvegházhatású gáz, és végül ártalmatlan nitrogénné bomlik, amely légkörünk legnagyobb részét alkotja.
Feltételezve, hogy le tudjuk küzdeni az ezekkel a javaslatokkal kapcsolatos technológiai kihívásokat, marad egy kolosszális akadály: a mágneses tér hiánya. Ha nem védjük meg mágneses térrel a Marsot, akkor minden molekulát, amely a légkörbe kerül, elfújja a napszél.
Nem lesz könnyű. Sok kreatív megoldás létezik. Lehet, hogy képesek leszünk egy hatalmas elektromágnest építeni az űrben, hogy eltereljük a napszelet. Vagy lehetséges lenne szupravezetővel felövezni a Marsot, és mesterséges magnetoszférát létrehozni. Természetesen nagyon messze vagyunk attól, hogy legalább egy ilyen megoldást megvalósítsunk. Tehát képesek leszünk valaha terraformálni a Marsot a jövőben, és vendégszeretetesebbé tenni? Persze tudományos szempontból lehetséges - nincsenek alapvető fizikatörvényeink, amelyek ezt megakadályoznák...
Olvassa el még: Kína is szívesen fedezi fel az űrt. Szóval hogy állnak?
Miért ez a sok tudós?
Még több forgatókönyv létezik a Mars terraformálására, de a nagy kérdés az, hogy miért gondolunk rá valójában? A kalandok kilátásain és azon az elgondoláson túl, hogy az emberiség a merész űrkutatás korszakát eleveníti fel, több oka is van annak, hogy miért javasolják a Mars terraformálását. Először is, attól tartanak, hogy az emberiségnek a Földre gyakorolt hatása katasztrofális következményekkel fog járni, és „tartalékhelyet” kell létrehoznunk, ha hosszú távon túl akarunk élni. Nem beszélve azokról a közvetlen előnyökről, amelyeket a tudomány és a technika fejlődése mindenki számára hozhat. További okok az erőforrásbázisunk bővítésének lehetősége és olyan civilizációvá válás, amelynek nem kell tartania az erőforrások kimerülésétől. A Marson található kolónia lehetővé teszi a bányászatot a Vörös Bolygón, ahol bőséges ásványi anyagok és vízjég található, és felhasználhatók. Egy marsi bázis kiindulópontként is szolgálhat az aszteroidaöv használatához, amely megfelelő mennyiségű ásványianyaghoz juthatna ahhoz, hogy szinte örökre bőségben legyen.
Eltekintve az emberi akarat nyilvánvaló kérdésétől és a valóban csillagászati költségektől, meg kell értenünk, hogy az ilyen próbálkozások mindaddig folytatódnak, amíg az emberiség létezik. Ahogy a NASA a fent említett 1976-os tanulmányában beszámolt: „Nem azonosítottak alapvető, áthághatatlan korlátokat a Mars azon képességének, hogy támogassa a Föld ökoszisztémáját. Az oxigéntartalmú légkör hiánya megakadályozná, hogy az emberek előzetes intézkedés nélkül éljenek a Marson. További komoly akadályt jelent a felület meglévő erős ultraibolya sugárzása. A megfelelő oxigéntartalmú légkör kialakítása a Marson a fotoszintetikus szervezetek segítségével valósítható meg. Azonban egy ilyen légkör létrehozásához szükséges idő akár több millió év is lehet."
Ugyanakkor a tudósok egyetértenek abban, hogy ez az időszak drasztikusan lerövidíthető, ha kifejezetten a marsi zord környezethez alkalmazkodó extremofil organizmusokat hoznak létre, üvegházhatást keltenek és megolvasztják a sarki jégsapkákat. A Mars átalakulásához azonban valószínűleg még évszázadok vagy évezredek szükségesek. Azonban semmi sem akadályoz bennünket abban, hogy ha lehetőség adódik, most elkezdjük ezt a folyamatot. A tudományos és technológiai előnyök, amelyek az előkészítés és az előmunkálatok eredményeként jelentkeznek, óriásiak lehetnek.
Olvassa el még:
Mindenkit meghívok, hogy repüljön a Marsra!
Várjuk a kiosztandó telkeket a Marson.