Život na Marse: ako nás najnovšie objavy približujú k bezprostrednému pohybu

Obsah:

Život na Marse: ako nás najnovšie objavy približujú k bezprostrednému pohybu
Život na Marse: ako nás najnovšie objavy približujú k bezprostrednému pohybu
Anonim

Pamätajte si, ako Elon Musk tweetoval: Nuke Mars! („Zasiahneme Mars jadrovými bombami!“)? Mars - a čo s ním človek dokáže - znepokojuje ľudstvo prinajmenšom od filmu Marťanské kroniky od Raya Bradburyho. Existuje však obrovský rozdiel medzi fantáziami pred polstoročím a našimi dneškami: najnovšie vedecké objavy preniesli rozhovory o živote na Marse z kruhov fantázie do kancelárií výskumníkov a dokonca aj podnikateľov.

Štvrtá planéta slnečnej sústavy má v polomere polovičnú veľkosť Zeme, ale rozlohou je rovnaká ako všetky zemské kontinenty dohromady (našťastie tam nie sú žiadne oceány), plus v roku 2008 tam výskumná sonda NASA našla vodu (vo forme ľadu). Nie je prekvapujúce, že existuje pokušenie osídliť planétu, a doslova v júli 2019 sa raketovým motorom na prvý let tam podarilo zdvihnúť do vzduchu Starhopper, prototyp, ktorý sa o niekoľko rokov zmení na Starship - raketa a vesmírna loď vytvorená špeciálne pre lety na Mars. Vďaka plnej znovupoužiteľnosti Starship (viac ako sto použití) by mali náklady na lety na Mars klesnúť.

Priemerná ročná teplota na Marse je zároveň -63 stupňov Celzia, približne rovnaká ako na antarktickej stanici Vostok. Je tam taká zima, pretože jej atmosféra je 150 -krát tenšia ako atmosféra Zeme. Pri takom tenkom plynovom plášti je skleníkový efekt veľmi slabý, a preto je chladný. Problém je možné vyriešiť priblížením klimatických podmienok na Marse k podnebiu Zeme - tento proces sa nazýva terraformovanie. V prípade Marsu je na to potrebné nejako prudko zahriať povrch planéty, ktorá sa aj v najlepších rokoch nachádza 56 miliónov kilometrov odtiaľto.

Vedci s týmto problémom bojujú dosť tvrdo a nedávno, v lete 2019, bol predstavený neobvyklý spôsob, ako urobiť Červenú planétu obývateľnou - na začiatok aspoň čiastočne. Ukázalo sa, že priehľadná kupola vyrobená z exotického gélového materiálu hrubého iba niekoľko centimetrov ohrieva pozemskú imitáciu marťanskej pôdy natoľko pri zlom miestnom osvetlení, že je schopná podporovať život rastlín bez dodatočného zahrievania. A to je skutočná senzácia. Hovoríme vám, čo sa dá vo všeobecnosti urobiť, aby po určitom počte rokov ľudia prechádzali marťanskými poliami a obdivovali dva mesiace naraz.

Image
Image

Aerogélové kupoly: skleníky na úrovni 80, ktoré vedci objavili pred mesiacom

Poďme rovno k najnovšiemu objavu. V júli 2019 tím vedcov uskutočnil jednoduché laboratórne experimenty, v ktorých umiestnil analóg marťanskej pôdy do komory so vzácnou atmosférou a teplotou Marsu. Potom zažiarili na kupolách lampami, ktoré dali 150 wattov energie na meter štvorcový - presne toľko, koľko slnko v priemere dáva povrchu Marsu.

Ukázalo sa to prekvapivo: bez najmenšieho vonkajšieho zahrievania sa povrch marťanskej pôdy, pokrytý zhora gélovou kupolou, zahrial tesne nad nula stupňov. Dóm hrubý iba dva centimetre dobre prenáša viditeľné svetlo, zahrieva ním pôdu, ale veľmi zle prenáša ultrafialové, infračervené žiarenie a teplo. Surovín na jeho výrobu (obyčajný piesok) je na Marse, ako aj na Zemi viac než dosť.

Zahrievanie pôdy o 65 stupňov jednoduchou priehľadnou kupolou vyzerá ako zázrak, pretože zo spodnej časti pôdy neexistuje žiadna špeciálna tepelná izolácia a časť tepla predsa len ide do strán. To znamená, že je to ako prikrytie zamrznutej zeme šikovne naaranžovanou handričkou - a potom sa všetko stane samo. Ale žiadny zvláštny zázrak tu nie je. Aerogély boli objavené v roku 1931 a v skutočnosti ide o bežný alkoholový gél, z ktorého sa zahrievaním odparuje všetok alkohol a zanecháva sieť vzduchom naplnených kanálov. Jeho tepelnoizolačné vlastnosti s rovnakou hrúbkou sú až 7,5 -krát vyššie ako u peny alebo minerálnej vlny, pričom sú prakticky priehľadné. Konvenčný príbytok z neho a na Zemi, ktorý je úplne priehľadný, by okrem dlhej polárnej noci nepotreboval vykurovanie.

Je zaujímavé, že v skutočnosti bol tento materiál už testovaný na Marse: americké rovery používajú aerogél, aby sa ich vnútorné nástroje počas marťanskej noci, keď teplota môže klesnúť až na -90 stupňov, neprechladili.

Image
Image

Vedci, ktorí navrhli takéto kupoly ako spôsob, ako sa jedného dňa presťahovať na Mars, poznamenávajú, že aerogelové kupoly sa dajú ľahko prepravovať na dlhé vzdialenosti. Experimenty v suchozemských laboratóriách už ukázali, že dokonca aj paradajky rastú úplne na analógii marťanskej pôdy, ak by bola teplota normálna. Nie je potrebné ani pre nich míňať veľa vody: spod kupoly sa nemá kde vypariť, to znamená, že dokonca aj jej malé množstvo budú rastliny „v kruhu“neustále konzumovať. Mimochodom, aby sa potvrdili tieto návrhy, autori plánujú preniesť experimenty na Antarktídu - suché údolia McMurdo, ktoré sú z hľadiska klímy a bezvodosti mimoriadne blízko Marsu.

Musk má pravdu

Najradikálnejší spôsob riešenia problému, ako sa často stáva, navrhol Elon Musk: bombardovať póly Marsu termonukleárnymi bombami. Explózie by mali odpariť oxid uhličitý, ktorý tvorí väčšinu ľadu v polárnych čiapkach tejto planéty. CO2 vytvorí skleníkový efekt, to znamená, že z jadrových bombových útokov na štvrtej planéte sa bude vážne a dlho otepľovať.

Je pravda, že v roku 2018 štúdia sponzorovaná NASA predložila úplne iný uhol pohľadu: je zbytočné bombardovať póly. A vôbec, všetok oxid uhličitý na Marse nestačí na vytvorenie atmosféry dostatočne hustej na vážne oteplenie. Podľa výpočtov vedeckej skupiny „nasov“po roztavení polárnych čiapok oxidu uhličitého je možné tlak tam zvýšiť iba 2,5 -krát. Bude sa otepľovať, ale stále sú to teploty v Antarktíde - a atmosféra je 60 -krát tenšia ako tá naša. Autori diela priamo spomenuli osobu, ktorej uhol pohľadu kritizujú: Elona Muska. Ale zdá sa, že mu to ani najmenej neprekážalo.

Aj na Marse môžete nájsť kaňon dlhý tisíce kilometrov - a usadiť sa v ňom

Mars má veľmi neobvyklé reliéfne vlastnosti, ktoré sa na Zemi nenachádzajú. Jedným z nich je 4000 kilometrov dlhý kaňonový systém Mariner Valley, najdlhší známy v slnečnej sústave. Jeho šírka je až 200 kilometrov a hĺbka až 7 kilometrov. To znamená, že na dne kaňonov je atmosférický tlak jedenapolkrát vyšší a je tu zreteľne teplejšie a vlhkejšie ako na zvyšku planéty. Nad časťou údolí Mariner je to, že kozmická loď fotografuje skutočné hmly z vodnej pary (na obrázku nižšie) a na svahoch iných oblastí - tmavé stopy po prúdoch v piesku a tieto prúdy sú podozrivo podobné vode.

Image
Image

Časť údolia Mariner známa ako Labyrint noci

Všetkých desaťtisíc kilometrov štvorcových na fotografii je pokrytých rannou hmlou - pre Mars dosť zriedkavým javom.

Údolia Mariner nie sú všade široké - na niektorých miestach je ich šírka len niekoľko kilometrov. Dlho sa navrhovalo pokryť takéto miesta sklenenou kupolou v domnení, že to bude stačiť na udržanie tepla a vytvorenie lokálnej vysokej teploty. Aerogélová kupola nad takouto oblasťou s vodou môže viesť k vytvoreniu miestneho relatívne teplého podnebia s vlastnými zrážkami a vodou. Také miesta je možné budovať postupne a čím väčšia je plocha pokrytá priľahlými kupolami, tým vyššia bude priemerná teplota (menšie tepelné straty stenami). Takže v skutočnosti taký postupný, „plazivý“terraforming môže zaberať veľmi veľkú plochu planéty.

Čo je zlé na výpočtoch NASA a prečo sú už nesúhlasní vedci najatí v SpaceX?

Existuje jednoduchší spôsob globálneho otepľovania Marsu na teploty Zeme. Ako poznamenala iná skupina vedcov, túto metódu sme už vyskúšali na Zemi bez toho, aby sme chceli - vypúšťať do jej atmosféry 37 miliárd ton oxidu uhličitého a postupne zvyšovať teplotu na planéte. Táto cesta je skleníkovými plynmi.

Na Marse samozrejme nie je žiadne uhlie, ktoré by v prípade spaľovania mohlo vytvárať skleníkový efekt. A CO2 nie je najefektívnejším skleníkovým plynom. Existuje oveľa lepší kandidáti, z ktorých najsľubnejší je SF6. Jeho molekula pozostáva z jedného atómu síry, okolo ktorého trčí šesť atómov fluóru. Molekula vďaka svojej „objemnosti“dokonale zachytáva ultrafialové aj infračervené žiarenie a zároveň dobre prenáša viditeľné svetlo. Pokiaľ ide o silu skleníkového efektu, ktorý spôsobuje, je 34 900 krát väčší ako oxid uhličitý. To znamená, že iba milión ton tejto látky by poskytlo rovnaký skleníkový efekt ako desiatky miliárd ton CO2, ktoré dnes ľudstvo vypúšťa.

Image
Image

Tmavé pruhy v piesku sa v teplých obdobiach predlžujú a v chladných obdobiach sa skracujú, a preto ich niektorí vedci považujú za mokrý piesok z vodných tokov v blízkosti povrchu.

Plyn SF6 je navyše veľmi húževnatý - jeho životnosť v atmosfére je od 800 do 3 200 rokov, v závislosti od vonkajších podmienok. To znamená, že sa nemusíte obávať jeho rozpadu v atmosfére Marsu: keď bude vyrobený, zostane tam veľmi dlho. Plyn je navyše neškodný pre ľudí a všetky živé organizmy. V skutočnosti je na Marse veľmi užitočný, pretože zachytáva UV lúče nie horšie ako ozón, ktorý tam ešte nie je.

Podľa výpočtov môže injekcia super-skleníkových plynov tohto typu za približne 100 rokov zvýšiť teploty na planéte o desiatky stupňov.

Je zaujímavé, že o niečo skôr, s podporou NASA, bola vykonaná ďalšia vedecká práca, ktorá opisovala presne taký scenár - terraformovanie Marsu v dôsledku umelých skleníkových plynov so zvýšenou účinnosťou. Jednou z autoriek tejto práce bola Marina Marinova, ktorá dlho pracovala pre NASA a dnes získala prácu v SpaceX. Sám Elon Musk ho navyše označil za spoluautora a kritizoval dielo, ktoré hovorí o nedostatku CO2 na Marse, údajne mu bránilo zmeniť sa na planétu s teplotami blízkymi Zemi.

Dôležitá vlastnosť takého super-silného skleníkového efektu: po zahriatí marťanskej pôdy by sa v nej viazaný CO2 mal uvoľniť do atmosféry, čím sa ďalej zvýši zahrievanie planéty.

Image
Image

Kedy bude Mars skutočne vyzerať ako Zem?

Aj keď SF6 môže skutočne transformovať celú planétu, musí byť zrejmé, že zajtra sa to nestane. Podľa výpočtov na to musíte minúť miliardy kilowatthodín ročne - a minúť ich na Marse, pričom z bohatej na fluór a sivú pôdu vyrobíte rovnaký plyn SF6. To znamená, že tí, ktorí chcú terraformovať, budú musieť na planéte postaviť celú 500 megawattovú jadrovú elektráreň, automatizované výrobné zariadenia, ktoré neustále uvoľňujú plyn SF6 do atmosféry. Tento proces poskytne hmatateľné výsledky po sto rokoch práce. Alebo trochu rýchlejšie s veľmi veľkými investíciami do vytvárania tovární.

Po celú dobu budú musieť ľudia, ktorí poskytujú svoje aktivity a študujú Mars, niekde žiť. Je zrejmé, že najlepším riešením pre miestnu transformáciu planéty v miestach ich osídlenia budú aerogélové kupoly. To znamená, že v prípade potreby bude terraformovanie prebiehať dvoma spôsobmi naraz: lokálne - pre súčasných kolonistov pomocou kupol - a globálne - pre planétu ako celok.

Kto už môže žiť na Marse - a prečo je to dôležité

Jablkové stromy na Červenej planéte v blízkej budúcnosti nekvitnú, ale vonkajšia vegetácia tam môže prísť v skutočnosti skôr, ako si myslíme.

Image
Image

Хanthoria elegans

Ešte v roku 2012 uskutočnila Nemecká letecká agentúra experiment s arktickým lišajníkom Xanthoria elegans. Bol držaný pri tlaku 150 -krát nižšom ako je tlak Zeme - bez kyslíka, pri marťanských teplotách. Napriek odcudzeniu prostredia lišajník nielen prežil, ale nestratil ani schopnosť úspešne fotosyntetizovať (v obdobiach, ktoré napodobňujú denné hodiny).

To znamená, že v mnohých oblastiach Marsu - rovnakých údoliach námorníkov - už dnes môžu také organizmy v rovníkovej zóne žiť. A po začatí výroby plynu SF6 na Marse sa územie, ktoré je pre nich vhodné, začne rýchlo rozširovať. Rovnako ako ostatné lišajníky, elegantná Xanthoria produkuje kyslík počas fotosyntézy. V skutočnosti to bolo uvoľnenie lišajníkov na zemskej zemi asi pred 1,2 miliardami rokov (0,7 miliardy rokov pred vyššími rastlinami), ktoré umožnili zemskej atmosfére prudko zvýšiť obsah kyslíka na úroveň dnešnej pozemskej vysočiny. S najväčšou pravdepodobnosťou budú mať na Marse lišajníky rovnakú funkciu - pripraviť atmosféru tak, aby sa v nej komplexnejším tvorom žilo jednoduchšie. Možno ľudia.

Odporúča: