Življenje na Marsu: kako nas najnovejša odkritja približajo bližajoči se selitvi

Kazalo:

Življenje na Marsu: kako nas najnovejša odkritja približajo bližajoči se selitvi
Življenje na Marsu: kako nas najnovejša odkritja približajo bližajoči se selitvi
Anonim

Spomnite se, kako je Elon Musk tvitnil: Nuke Mars! ("Udarimo z jedrskimi bombami na Mars!")? Mars - in kaj lahko človek z njim stori - skrbi človeštvo vsaj od The Martian Chronicles Raya Bradburyja. Toda med fantazijami izpred pol stoletja in našimi dnevi obstaja velika razlika: najnovejša znanstvena odkritja so pogovore o življenju na Marsu prenesla iz fantazijskih krogov v pisarne raziskovalcev in celo poslovnežev.

Četrti planet sončnega sistema je polmer velikosti Zemlje v polmeru, vendar je po površini enak vsem zemeljskim celinam skupaj (na srečo tam ni oceanov), leta 2008 pa je raziskovalna sonda NASA tam našla vodo (v obliki ledu). Ni presenetljivo, da obstaja skušnjava, da bi naselili planet, in dobesedno julija 2019 so raketni motorji za prvi let tja lahko v zrak dvignili Starhopper, prototip, ki se bo čez nekaj let spremenil v Starship - raketo in vesoljsko plovilo, ustvarjeno posebej za polete na Mars. Zahvaljujoč ponovni uporabi Starship (več kot sto uporab) bi morali stroški letov na Mars strmo narasti.

Hkrati je povprečna letna temperatura na Marsu -63 stopinj Celzija, približno enaka kot na antarktični postaji Vostok. Tam je tako hladno, ker je njena atmosfera 150 -krat tanjša od Zemljine. Pri tako tanki plinski lupini je učinek tople grede zelo šibek, zato je hladen. Problem je mogoče rešiti tako, da podnebne razmere na Marsu približamo podnebju Zemlje - ta proces se imenuje teraformiranje. V primeru Marsa je za to treba nekako ostro segreti površino planeta, ki se tudi v najboljših letih nahaja 56 milijonov kilometrov od tod.

Znanstveniki se s tem problemom zelo težko borijo, pred kratkim, poleti 2019, pa je bil predstavljen nenavaden način, da je Rdeči planet vseljiv - vsaj za začetek vsaj delno. Izkazalo se je, da prozorna kupola iz eksotičnega gelnega materiala, debelega le nekaj centimetrov, pri slabi lokalni razsvetljavi tako segreje kopensko posnemanje marsovske zemlje, da lahko podpira rastlinsko življenje brez dodatnega ogrevanja. In to je prava senzacija. Povemo vam, kaj je mogoče storiti na splošno, da ljudje po določenem letu hodijo po marsovskih poljih in občudujejo dve luni hkrati.

Image
Image

Airgel kupole: rastlinjaki na ravni 80, ki so jih znanstveniki odkrili pred enim mesecem

Gremo naravnost do najnovejšega odkritja. Julija 2019 je skupina znanstvenikov izvedla preproste laboratorijske poskuse, v katerih so analog marsovske zemlje postavili v komoro z redko atmosfero in temperaturo Marsa. Nato so na kupolah zasijali s svetilkami, ki dajejo 150 vatov energije na kvadratni meter - točno toliko, kolikor sonce v povprečju daje površini Marsa.

Izkazalo se je presenetljivo: brez najmanjšega zunanjega segrevanja se je površina marsovske zemlje, pokrita od zgoraj z gel kupolo, segrela tik nad nič stopinj. Kupola, debela le dva centimetra, dobro prenaša vidno svetlobo, z njo segreva zemljo, zelo slabo pa prenaša ultravijolično, infrardeče sevanje in toploto. Na Marsu, pa tudi na Zemlji je surovin za njegovo proizvodnjo (navadnega peska) več kot dovolj.

Ogrevanje tal za 65 stopinj s preprosto prozorno kupolo je videti kot čudež, saj z dna zemlje ni posebne toplotne izolacije in nekaj toplote gre še vedno ob straneh. Se pravi, kot da pokrijete zamrznjeno zemljo s pametno razporejeno krpo - in potem se vse zgodi samo od sebe. Toda tu ni posebnega čudeža. Aerogeli so bili odkriti leta 1931 in v resnici gre za običajen alkoholni gel, iz katerega pri segrevanju izhlapi ves alkohol, ki zapusti mrežo kanalov, napolnjenih z zrakom. Njegove toplotnoizolacijske lastnosti z enako debelino so do 7,5 -krat večje od lastnosti pene ali mineralne volne, medtem ko je praktično prozorna. Običajno stanovanje iz njega in na Zemlji, ki je popolnoma prozorno, ne bi zahtevalo ogrevanja, razen v dolgi polarni noči.

Zanimivo je, da je v resnici ta material že preizkušen na Marsu: ameriški roverji uporabljajo aerogel, da se njihovi notranji instrumenti med marsovsko nočjo, ko se lahko temperatura spusti na -90 stopinj, ne ohladijo.

Image
Image

Raziskovalci, ki so predlagali takšne kupole, da bi se nekega dne preselili na Mars, ugotavljajo, da je kupole z aerogeli enostavne za transport na dolge razdalje. Poleg tega so poskusi v kopenskih laboratorijih že pokazali, da tudi paradižnik popolnoma raste na analogu marsovskih tal, če bi bila temperatura normalna. Tudi zanje ni treba porabiti veliko vode: izpod kupole nima kam izhlapevati, se pravi, celo majhno količino bodo rastline "v krogu" nenehno porabljale. Mimogrede, za potrditev teh predlogov avtorji nameravajo poskuse prenesti na Antarktiko - suhe doline McMurda, ki so po podnebju in brez vode zelo blizu Marsa.

Mošus ima prav

Najbolj radikalen način za rešitev problema, kot se pogosto dogaja, je predlagal Elon Musk: bombardiranje polov Marsa s termonuklearnimi bombami. Eksplozije bi morale upariti ogljikov dioksid, ki predstavlja večino ledu v polarnih pokrovih tega planeta. CO2 bo ustvaril učinek tople grede, se pravi, da se bo zaradi jedrskih bombnih napadov na četrtem planetu resno in dolgo segreval.

Res je, leta 2018 je študija, ki jo je sponzorirala NASA, predstavila popolnoma drugačno stališče: neuporabno je bombardiranje polov. In na splošno ves ogljikov dioksid na Marsu ni dovolj za ustvarjanje dovolj goste atmosfere za resno segrevanje. Po izračunih znanstvene skupine "nasov" se lahko tlak tam, ko je stopil polarne kape ogljikovega dioksida, dvigne le 2,5 -krat. Segrelo se bo, a vseeno so temperature na Antarktiki - in ozračje je 60 -krat tanjše od našega. Avtorji dela so neposredno omenili osebo, katere stališče kritizirajo: Elona Muska. A zdi se, da ga to niti najmanj ni motilo.

Tudi na Marsu lahko najdete kanjon dolg več tisoč kilometrov - in se naselite v njem

Mars ima zelo nenavadne reliefne značilnosti, ki jih na Zemlji ni. Eden od teh je 4.000 kilometrov dolg sistem kanjona Mariner Valley, najdaljši znan v sončnem sistemu. Njegova širina je do 200 kilometrov, globina pa do 7 kilometrov. To pomeni, da je na dnu kanjonov atmosferski tlak enkrat in pol višji in je opazno toplejši in vlažnejši kot na preostalem delu planeta. Na delu marinarskih dolin vesoljska plovila fotografirajo prave megle iz vodne pare (slika spodaj) in na pobočjih drugih območij - temne sledi potokov v pesku, ti potoki pa so sumljivo podobni vodi.

Image
Image

Del doline Mariner, znan kot labirint noči

Vseh deset tisoč kvadratnih kilometrov na fotografiji je pokritih z jutranjo meglo - precej redek pojav za Mars.

Doline Mariner niso povsod široke - ponekod je njihova širina le nekaj kilometrov. Že dolgo je bilo predlagano, da se takšna mesta pokrijejo s stekleno kupolo, saj verjamejo, da bo to dovolj za ohranjanje toplote in oblikovanje lokalne visoke temperature. Kupola aerogela nad takšnim območjem z vodo lahko povzroči nastanek lokalnega razmeroma toplega podnebja z lastnimi padavinami in vodo. Takšna mesta se lahko gradijo postopoma, in večja kot je površina, pokrita s stikajočimi se kupolami, višja bo povprečna temperatura (manj toplotnih izgub skozi stene). Tako lahko v resnici tako postopno, »plazeče« teraformiranje zavzame zelo veliko površino planeta.

Kaj je narobe z Nasinimi izračuni in zakaj se različni znanstveniki že najemajo pri SpaceX?

Obstaja lažji način za globalno segrevanje Marsa do zemeljskih temperatur. Kot je zapisala druga skupina znanstvenikov, smo to metodo že poskusili na Zemlji, ne da bi želeli - v njeno atmosfero izpustiti 37 milijard ton ogljikovega dioksida in postopoma zvišati temperaturo na planetu. Ta pot so toplogredni plini.

Seveda na Marsu ni premoga, ki bi lahko pri sežiganju ustvaril učinek tople grede. In CO2 ni najučinkovitejši toplogredni plin. Obstaja veliko boljših kandidatov, od katerih je najbolj obetaven SF6. Njegova molekula je sestavljena iz enega atoma žvepla, okoli katerega štrli šest atomov fluora. Zaradi svoje "prostornosti" molekula odlično prestreže ultravijolično in infrardeče sevanje, hkrati pa dobro prenaša vidno svetlobo. Glede na učinek tople grede, ki ga povzroča, je 34.900 -krat večji od ogljikovega dioksida. To pomeni, da bi le milijon ton te snovi dalo enak učinek tople grede kot desetine milijard ton CO2, ki jih danes oddaja človeštvo.

Image
Image

Temne črte v pesku se v toplih letnih časih podaljšajo, v hladnih pa krajše, zato nekateri znanstveniki menijo, da je to moker pesek iz površinskih vodnih tokov.

Poleg tega je plin SF6 zelo trden - njegova življenjska doba v ozračju je od 800 do 3200 let, odvisno od zunanjih pogojev. To pomeni, da vam ni treba skrbeti za njeno razpadanje v atmosferi Marsa: ko bo proizveden, bo tam ostal zelo dolgo. Poleg tega je plin neškodljiv za ljudi in vse žive organizme. Pravzaprav je na Marsu precej uporaben, saj ne prestreza UV žarkov nič slabše od ozona, ki ga še ni.

Po izračunih lahko v približno 100 letih vbrizgavanje super toplogrednih plinov te vrste dvigne temperature na planetu za desetine stopinj.

Zanimivo je, da je bilo malo prej s podporo NASA izvedeno še eno znanstveno delo, ki je opisalo prav takšen scenarij - teraformiranje Marsa zaradi toplogrednih plinov, ki jih je ustvaril človek, z večjo učinkovitostjo. Eden od avtorjev tega dela je bila Marina Marinova, ki je dolgo delala za NASA, danes pa se je zaposlila v SpaceX. Še več, Elon Musk ga je omenil kot soavtorja in kritiziral delo, ki govori o pomanjkanju CO2 na Marsu, ki naj bi mu preprečilo, da bi se spremenilo v planet s temperaturami blizu Zemlje.

Pomembna značilnost tako močnega učinka tople grede: po segrevanju tal z Marsa je treba CO2, ki je vezan v njem, sprostiti v ozračje, kar še poveča ogrevanje planeta.

Image
Image

Kdaj bo Mars dejansko videti kot Zemlja?

Čeprav lahko SF6 resnično spremeni celoten planet, je treba jasno razumeti, da se to ne bo zgodilo jutri. Po izračunih morate za to porabiti milijarde kilovatnih ur na leto - in jih porabiti na Marsu, pri čemer iz bogatih s fluorom in sivo zemljo izdelate isti plin SF6. To pomeni, da bodo morali tisti, ki se želijo teraformirati, na planetu zgraditi celotno 500 -megavatno jedrsko elektrarno, avtomatizirane proizvodne zmogljivosti, ki nenehno sproščajo plin SF6 v ozračje. Ta postopek bo po sto letih dela dal oprijemljive rezultate. No, ali malo hitreje z zelo velikimi naložbami v ustanovitev tovarn.

Ves ta čas bodo morali ljudje, ki opravljajo svoje dejavnosti in preučujejo Mars, nekje živeti. Očitno je, da bodo najboljša rešitev za lokalno preobrazbo planeta v krajih njihovega posedanja kupole aerogelov. To pomeni, da bo po potrebi teraformiranje potekalo na dva načina hkrati: lokalno - za sedanje koloniste s pomočjo kupolov - in globalno - za planet kot celoto.

Kdo že lahko živi na Marsu - in zakaj je to pomembno

Jablane na Rdečem planetu v bližnji prihodnosti ne bodo zacvetele, vendar lahko rastlina na prostem dejansko pride prej, kot si mislimo.

Image
Image

Chanthoria elegans

Leta 2012 je nemška vesoljska agencija izvedla poskus z arktičnim lišajem Xanthoria elegans. Držal ga je pri tlaku 150 -krat nižjem od zemeljskega - brez kisika, pri temperaturah Marsa. Kljub odtujenosti okolja je lišaj ne le preživel, ampak tudi ni izgubil sposobnosti uspešne fotosinteze (v obdobjih, ki posnemajo dnevne svetlobe).

To pomeni, da lahko v številnih regijah Marsa - v istih dolinah mornarjev - živijo že danes takšni organizmi v ekvatorialni coni. In po začetku proizvodnje plina SF6 na Marsu se bo njihovo ozemlje začelo hitro širiti. Tako kot drugi lišaji tudi elegantna Xanthoria proizvaja kisik med fotosintezo. Pravzaprav je izpust lišajev na zemeljski zemlji pred približno 1,2 milijarde let (0,7 milijarde let pred višjimi rastlinami) omogočil, da je zemeljsko ozračje močno dvignilo vsebnost kisika na raven današnjega kopenskega visokogorja. Najverjetneje bodo na Marsu lišaji imeli enako funkcijo - pripraviti ozračje, da bi v njem lažje živela bolj zapletena bitja. Morda ljudje.

Priporočena: