Zamisel, da bi nekako oblikovali Mars, da bi ga naredili bolj zaživeti, so vizionarske, znanstveno-fantastične sanje. Toda zdaj bi lahko material, imenovan silica airgel, naredil celotno idejo o oblikovanju Marsa na terasi nekoliko manj nemogoče.
Znani ljudje od Carla Sagana do Elona Muska so predlagali segrevanje Marsa in mu vzdušje, trik pa je v zamrznjenem CO2 in vodi v polarnih pokrovčkih planeta. Sagan je dejal, da če bi te kapice nekako izhlapeli, bi potem učinek toplogrednih plinov CO2 naredil vse ostalo. Musk je rekel, da bi z lahkoto in v šali povedal, da bodo atomske bombe, padle na drogove, naredile trik.
Nadaljuje se resno znanstveno delo za raziskovanje ideje, vsaj teoretično. Osrednje vprašanje je, ali ima Mars dovolj CO2 in vode, da ustvari atmosfersko gostoto, podobno Zemlji?
V letu 2018 so znanstveniki z univerze v Koloradu preučevali to vprašanje. Njihov zaključek? Teraformiranje Marsa z našo trenutno tehnologijo ni mogoče, nekaj, za kar se je večina ljudi že počutila gotovo, je res.
„Naši rezultati kažejo, da ni dovolj CO2 Na Marsu, ki je zagotovil pomembno toplogredno segrevanje, so bili plini, ki jih je bilo treba spraviti v ozračje; poleg tega večina CO2 plin ni dostopen in ga ni mogoče hitro uporabiti. Kot rezultat, oblikovanje Marsa ni mogoče z uporabo današnje tehnologije, "je dejal Bruce Jakosky, profesor v Laboratoriju za atmosfero in vesoljsko fiziko na Univerzi v Koloradu v Boulderju.
Toda to je bilo pred letom dni, tehnologija pa se nenehno razvija.
V novi študiji Nature Astronomy trio raziskovalci iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon, Univerza Harvard in Univerze v Edinburghu kažejo, da bi lahko Mars naredili za bivanje, če spremenimo svoje mišljenje in uporabimo novo tehnologijo. Kaj znanstveniki imenujejo Globalna atmosferska modifikacija (GAM,) namesto velikih sanj, da bi celoten rdeči planet naredili za bivanje, kaj če bi se majhne regije lahko preoblikovale?
Ključ njihovega razmišljanja je silikagela.
"Ta regionalni pristop k omogočanju nastanitve Marsa je veliko bolj dosegljiv kot svetovne atmosferske spremembe."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
Silica airgel ni tisto, kar bi morda mislili, da je. Namesto dejanskega gela gre za trden, tog, suh material. Ustvari se z ekstrahiranjem tekočine iz gela s postopkom, imenovanim nadkritično sušenje, enak postopek, ki ga uporabljamo brez kave brez kave.
Raziskovalci, ki stojijo za to novo raziskavo, so uporabili modele in poskuse, da so pokazali, da lahko tanka, 2 do 3 cm (.8 do 1,2 palčna) plast aerogela omogoči prodiranje sončne svetlobe, vendar bi ujela toploto. Gel bi prav tako omogočil dovolj sončne svetlobe za fotosintezo in bi trajno ogrel območje, ki ga pokriva, kar bi omogočilo topljenje vodnega ledu in zamrznjenega CO2. Mogoče je najboljše, da za to ne bi potrebovali vira toplote, ki je lačen.
"Ta regionalni pristop k omogočanju nastanitve Marsa je veliko bolj dosegljiv kot globalne atmosferske spremembe," je dejal Robin Wordsworth, docent za okoljsko znanost in tehniko na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) in oddelek za zemljo in planetarne znanosti. "V nasprotju s prejšnjimi idejami, kako narediti Marsa za bivanje, je to nekaj, kar lahko sistematično razvijamo in preizkušamo z materiali in tehnologijo, ki jih že imamo," je dejal v sporočilu za javnost.
"Majhni otoki habilnosti"
"Mars je poleg Zemlje najbolj naseljen planet v našem Osončju," je povedala Laura Kerber, znanstvena raziskovalka v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon. "Vendar ostaja neprijazen svet mnogih vrst življenja. Sistem za ustvarjanje majhnih otočkov bivalnosti bi nam omogočil preoblikovanje Marsa na nadzorovan in razširljiv način. "
Zračni silicijevi dioksid, ideja o nastanitvi na otoku, se je zgledoval po nečem, kar se že dogaja na Marsovih drogovih.
Za razliko od Zemlje je CO2 na Marsu zamrznjen, ujet na polov. Medtem ko so tu na Zemlji drogovi vodni led, so Marsovski drogovi kombinacija vodnega ledu in CO2 ledu. Kljub temu, da je zamrznjen, CO2 kljub temu omogoča, da sončna svetloba prodre med lovanjem toplote.
Slike Marsovih polov kažejo, kako se to dogaja.
Na tej sliki ledu na Marsu je CO2 ujel sončno toploto. Tako se poleti ustvarijo majhni žepi topline, ki se pokažejo kot črne stopljene lise v ledu.
"Začeli smo razmišljati o tem toplogrednem učinku toplogrednih plinov in o tem, kako bi ga lahko izkoristili za ustvarjanje bivalnih okolij na Marsu v prihodnosti," je dejal Wordsworth. "Začeli smo razmišljati o tem, s kakšnimi materiali bi se lahko zmanjšala toplotna prevodnost, a kljub temu oddajajo čim več svetlobe."
Kot se izkaže, silikatni aegel ustreza računu. Prvič je bil izumljen leta 1931 in je eden najbolj visokoizolacijskih materialov, kar jih je bilo kdajkoli izdelanih. To je zato, ker gre za zelo porozen material, ki je skoraj v celoti izdelan iz zraka. Gre za približno 99,8% zraka, kot je toplotno okno.
Aerogeli iz silicijevega dioksida so 97 odstotkov porozni, kar pomeni, da se svetloba premika skozi material, vendar medsebojno povezani nanoplasti iz silicijevega dioksida lovijo infrardeče sevanje in močno upočasnijo prevodnost toplote. Ti aerogeli se danes uporabljajo v več inženirskih aplikacijah, vključno z Nasinimi Mars Exploration Rovers. Uporabljajo jih za ogrevanje občutljive elektronike.
"Silica airgel je obetaven material, saj je njegov učinek pasiven," je dejal Kerber. "Za dolgotrajno ogrevanje območja ne bi potrebovali velikih količin energije ali vzdrževanja gibljivih delov."
Raziskovalci so postavili poskuse, da bi posnemali razmere na Marsu. Eksperimentirali so z dvema vrstama silikagela: delci in ploščice. Ugotovili so, da sta oba učinkovita pri zvišanju temperature. Obe sta bili učinkoviti tudi pri preprečevanju nevarnega UV sevanja.
Njihovi rezultati kažejo, da je 2 cm ali več plast aerogela zmanjšalo UVC sevanje na manj kot 0,5%. UVC je UV-sevanje z večjo energijo in je lahko še posebej škodljivo. Na Zemlji skoraj nobeno merljivo UVC sevanje ne doseže površine zaradi ozona, molekularnega kisika in vodne pare v zgornji atmosferi.
"Če se razprostrite na dovolj velikem območju, ne bi potrebovali nobene druge tehnologije ali fizike, potrebovali bi samo plast tega materiala na površini, pod njim pa bi imeli stalno tekočo vodo," je dejal Wordsworth. "Iz tega izhaja cel kup fascinantnih inženirskih vprašanj."
Precej enostavno si je zamisliti nekakšno obliko kupole iz silikagela. Bilo bi dovolj toplo, da bi bilo mogoče bivati in bi tudi preprečilo UV. Lahko bi bil podoben rastlinjaku na Zemlji, kjer je voda ostala tekoča in rastline bi lahko gojile.
Očitno je treba opraviti še veliko dela in raziskav. Wordsworth in drugi raziskovalci nameravajo preizkusiti aerogele silicijevega dioksida na lokacijah, podobnih Marsu, tukaj na Zemlji. Ciljajo na suho dolino v Čilu in na Antarktiki.
Wordsworth je jasen v enem: inženirstvo Marsa ni samo tehnično in inženirsko vprašanje. To je tudi etično in filozofsko vprašanje.
Če na Marsu živi že nekaj mikrobov, morda nekje pod površjem, kaj pa z njimi? Bi morali to storiti? Ali imamo pravico?
"Če boste omogočili življenje na Marsovski površini, ali ste prepričani, da tam že ni življenja? Če obstaja, kako bomo krmarili po tem, "je vprašal Wordsworth. "V trenutku, ko se bomo odločili za ljudi na Marsu, so ta vprašanja neizogibna."
Viri:
- Raziskovalni članek: Omogočanje življenjske dobe Marsovca s silikagelom z uporabo toplogrednih toplogrednih učinkov
- Sporočilo za javnost: Pomemben način, kako narediti Mars za bivanje
- Sporočilo za javnost: Oblikovanje Marsa ni mogoče z uporabo današnje tehnologije
- Wikipedia: Airgel
- Vesoljski časopis: Ali bi morali oblikovati Mars?
