Život na Marsu: kako nas nedavna otkrića približavaju preseljenju na Crvenu planetu i koliko će to trajati.
16. avgusta 2019. godine, ekscentrični milijarder i izumitelj Elon Musk tweetao je Nuke Mars! ("Udarimo Mars nuklearnim bombama!"). Mars - i ono što osoba s tim može učiniti - brine čovječanstvo barem od Marsovih hronika Raya Bradburyja. Ali postoji ogromna razlika između fantazija od prije pola vijeka i naših dana: najnovija naučna otkrića prenijela su razgovore o životu na Marsu iz fantastičnih krugova u urede istraživača, pa čak i poslovnih ljudi.
Četvrta planeta Sunčevog sistema je upola manja od Zemlje u radijusu, ali po površini jednaka je svim zemaljskim kontinentima zajedno (srećom nema okeana), plus 2008. NASA-ina istraživačka sonda je tamo pronašla vodu (u oblik leda). Nije iznenađujuće što postoji iskušenje da se naseli planeta, a doslovno u julu 2019. raketni motori za tamošnji let prvi put su mogli u zrak podići Starhopper, prototip koji će se za nekoliko godina pretvoriti u Starship - raketa i svemirska letelica stvorena specijalno za letove do Marsa. Zahvaljujući punoj ponovnoj upotrebi Starship-a (više od stotinu upotreba), troškovi letova do Marsa trebali bi strmoglavo padati.
Istovremeno, prosječna godišnja temperatura na Marsu iznosi -63 stepeni Celzijusa, približno ista kao na antarktičkoj stanici Vostok. Tamo je tako hladno jer je njegova atmosfera 150 puta tanja od zemljine. S tako tankom ljuskom plina efekt staklenika je vrlo slab, zbog čega je hladno. Problem se može riješiti približavanjem klimatskih uslova na Marsu Zemljinoj klimi - taj se proces naziva teraformiranje. U slučaju Marsa, za to je potrebno nekako oštro zagrijati površinu planete koja se čak i u najboljim godinama nalazi 56 miliona kilometara odavde.
Naučnici se prilično teško bore s tim problemom, a nedavno je, u ljeto 2019. godine, predstavljen neobičan način da Crveni planet postane useljiv - za početak, barem djelomično. Ispostavilo se da prozirna kupola od egzotičnog gelastog materijala debljine samo nekoliko centimetara toliko zagrijava zemaljsku imitaciju marsovskog tla u lošem lokalnom osvjetljenju da je u stanju podržati biljni život bez dodatnog zagrijavanja. I ovo je prava senzacija. Kažemo vam šta se uopće može učiniti da ljudi nakon određenog broja godina prođu Marsovim poljima i dive se dva mjeseca odjednom.
Kupole aerogela: staklenici nivoa 80 otkriveni od strane naučnika prije mjesec dana
Idemo direktno na najnovije otkriće. U julu 2019. tim naučnika izveo je jednostavne laboratorijske eksperimente u kojima je stavio analog marsovskog tla u komoru s razrijeđenom atmosferom i marsovskom temperaturom. Tada su zasijale na kupolama lampama dajući 150 vati energije po kvadratnom metru - tačno onoliko koliko sunce daje u prosjeku površini Marsa.
Ispalo je iznenađujuće: bez najmanjeg vanjskog zagrijavanja, površina Marsovskog tla, prekrivena odozgo gelovom kupolom, zagrijala se malo iznad nula stepeni. Kupola, debela samo dva centimetra, dobro propušta vidljivu svjetlost, zagrijavajući tlo, ali vrlo slabo propušta ultraljubičasto, infracrveno zračenje i toplinu. Na Marsu, kao i na Zemlji, ima više nego dovoljno sirovina za njegovu proizvodnju (obični pijesak).
Zagrijavanje tla za 65 stepeni jednostavnom prozirnom kupolom izgleda kao čudo, jer odozdo pod zemljom nema posebnu toplotnu izolaciju, a dio toplote i dalje odlazi na bokove. Odnosno, to je poput prekrivanja smrznutog tla pametno posloženom platnenom krpom - i tada se sve događa samo od sebe. Ali ovdje nema posebnog čuda. Aerogeli su otkriveni 1931. godine, a zapravo je to uobičajeni alkoholni gel, iz kojeg se sav alkohol zagrijava, ostavljajući mrežu kanala ispunjenih zrakom. Njegova toplotna izolacijska svojstva iste debljine i do 7,5 puta su veća od svojstava pjene ili mineralne vune, dok je praktično prozirna. Konvencionalnom stanu napravljenom od njega i na Zemlji, budući da je potpuno proziran, neće biti potrebno grijanje, osim tokom duge polarne noći.
Zanimljivo je da je zapravo ovaj materijal već testiran na Marsu: američki roveri koriste aerogel kako se njihovi unutrašnji instrumenti ne bi prehladili tokom Marsovske noći, kada temperatura može pasti na -90 stepeni.
Istraživači koji su predložili takve kupole kao način da se jednog dana presele na Mars napominju da se kupole aerogela lako prenose na velike udaljenosti. Štoviše, eksperimenti u kopnenim laboratorijama već su pokazali da čak i paradajz u potpunosti raste na analognom Marsovom tlu, ako bi temperatura bila normalna. Ni za njih ne treba trošiti puno vode: ona nema kamo ispariti ispod kupole, odnosno biljke će je čak i malu količinu neprestano trošiti "u krug". Inače, kako bi potvrdili ove prijedloge, autori planiraju prenijeti eksperimente na Antarktiku - suve doline McMurda, koje su izuzetno blizu Marsa u pogledu klime i bezvodnosti.
Musk je u pravu: Mars se zaista može bombardirati - i možda korisno (ali ne i činjenica)
Najradikalniji način rješavanja problema, kao što je to često slučaj, predložio je Elon Musk: bombardiranje polova Marsa termonuklearnim bombama. Eksplozije bi trebale ispariti ugljen-dioksid, koji čini većinu leda u polarnim kapama ove planete. CO2 će stvoriti efekt staklene bašte, odnosno od nuklearnih bombaških napada na četvrtoj planeti zagrijat će se ozbiljno i dugo.
Istina, 2018. godine, koju je sponzorirala NASA, iznijelo se potpuno drugačije gledište: beskorisno je bombardirati polove. I uopšte, sav Marsov ugljen-dioksid nije dovoljan da stvori atmosferu dovoljno gustu za ozbiljno zagrijavanje. Prema proračunima znanstvene grupe "nasov", nakon topljenja polarnih kapa ugljen-dioksida, tamošnji pritisak može se povisiti samo 2,5 puta. Bit će toplije, ali i dalje su temperature na Antarktiku - a atmosfera je 60 puta rjeđa od naše. Autori djela direktno su spomenuli osobu čije stanovište kritiziraju: Elona Muska. Ali to mu, izgleda, nije ni najmanje smetalo.
Čak i na Marsu možete pronaći kanjon dugačak hiljadama kilometara - i smjestiti se u njemu.
Mars ima vrlo neobična reljefna obilježja koja nema na Zemlji. Jedan od njih je 4.000 kilometara dug kanjon Mariner Valley, najduži poznati u Sunčevom sistemu. Širina mu je do 200 kilometara, a dubina do 7 kilometara. To znači da je na dnu kanjona atmosferski pritisak jedan i po puta veći i osjetno je topliji i vlažniji nego na ostatku planete. Preko dijela marinskih dolina svemirske letjelice fotografiraju stvarne magle iz vodene pare (slika dolje), a na padinama drugih područja - tamni tragovi potoka u pijesku, a ti su potoci sumnjivo slični vodi.
Doline Mariner nisu svugdje široke - na nekim mjestima njihova širina iznosi samo nekoliko kilometara. Dugo se već predlaže da se takva mjesta pokriju staklenom kupolom, vjerujući da će to biti dovoljno za zadržavanje topline i stvaranje lokalne visoke temperature. Kupola aerogela nad takvim područjem s vodom može dovesti do stvaranja lokalne relativno tople klime sa vlastitim padavinama i vodom. Takva mjesta mogu se graditi postepeno, a što je veća površina pokrivena prislonjenim kupolama, to će biti veća prosječna temperatura (manji gubitak toplote kroz zidove). Dakle, zapravo, tako postepeno, "puzanje" teraformiranja može zauzeti vrlo veliko područje planete.
Šta nije u redu s NASA-inim proračunima i zašto su protivni naučnici već angažirani u SpaceX-u?
Postoji lakši način za globalno zagrijavanje Marsa do Zemljine temperature. Kao što je primijetila druga grupa naučnika, mi smo već pokušali ovu metodu na Zemlji, a da to nismo htjeli - emitirajući 37 milijardi tona ugljen-dioksida u svoju atmosferu i postepeno povećavajući temperaturu na planeti. Ovaj put su staklenički plinovi.
Naravno, na Marsu nema ugljena koji može stvoriti efekt staklene bašte ako se sagori. A CO2 nije najefikasniji staklenički plin. Postoje mnogo bolji kandidati, od kojih najviše obećava SF6. Njegova molekula sastoji se od jednog atoma sumpora oko kojeg strši šest atoma fluora. Zbog svoje "glomaznosti", molekula savršeno presijeca i ultraljubičasto i infracrveno zračenje, dok dobro prenosi vidljivu svjetlost. U pogledu snage efekta staklene bašte koji on izaziva, on je 34.900 puta veći od ugljičnog dioksida. Odnosno, samo milion tona ove supstance dalo bi isti efekat staklene bašte kao desetine milijardi tona CO2 koje danas emitira čovječanstvo.
Pored toga, SF6 plin je vrlo izdržljiv - njegov životni vijek u atmosferi je od 800 do 3200 godina, ovisno o vanjskim uvjetima. To znači da ne trebate brinuti zbog njegovog propadanja u atmosferi Marsa: kad se jednom stvori, ostat će tamo vrlo dugo. Osim toga, plin je neškodljiv za ljude i sve žive organizme. U stvari, na Marsu je to prilično korisno, jer presreće UV zrake ne lošije od ozona, kojeg još nema.
Prema proračunima, za oko 100 godina ubrizgavanje super-stakleničkih plinova ove vrste može povisiti temperature na planeti za desetine stepeni.
Zanimljivo je da je nešto ranije, uz podršku NASA-e, izveden još jedan naučni rad koji je opisao upravo takav scenarij - teraformiranje Marsa zbog plinova stakleničke bašte povećane efikasnosti. Jedna od autorica ovog djela bila je Marina Marinova, koja je dugo radila za NASA-u, a danas je dobila posao u SpaceX-u. Štoviše, sam Elon Musk nazvao ga je koautorom, kritizirajući rad koji govori o nedostatku CO2 na Marsu, navodno sprečavajući da se pretvori u planetu s temperaturama blizu Zemlje.
Važna karakteristika takvog supermoćnog efekta staklenika: nakon zagrijavanja marsovskog tla, CO2 vezan u njemu trebao bi se ispuštati u atmosferu, što dodatno povećava zagrijavanje planete.
Kada će Mars zapravo izgledati poput Zemlje?
Iako SF6 zaista može transformirati cijelu planetu, mora se jasno shvatiti da se to neće dogoditi sutra. Prema proračunima, za to trebate potrošiti milijarde kilovat-sati godišnje - i potrošiti ih na Marsu, praveći isti SF6 plin iz tla bogatog fluorom i sivim tlom. Odnosno, oni koji žele teraformirati morat će izgraditi cijelu nuklearnu elektranu od 500 megavata na planeti, automatizirane proizvodne pogone koji neprestano ispuštaju SF6 plin u atmosferu. Ovaj proces će dati opipljive rezultate nakon sto godina rada. Pa, ili malo brže sa vrlo velikim ulaganjima u stvaranje tvornica.
Sve ovo vrijeme ljudi koji pružaju svoje aktivnosti i proučavaju Mars moraju negdje živjeti. Očigledno je da će najbolje rješenje za lokalnu transformaciju planete u mjestima njihovog naseljavanja biti kupole od aerogela. To jest, ako je potrebno, teraformiranje će se odvijati na dva načina odjednom: lokalno - za sadašnje koloniste uz pomoć kupola - i globalno - za planetu u celini.
Tko već može živjeti na Marsu - i zašto je to važno
Stabla jabuka na Crvenoj planeti neće cvjetati u bliskoj budućnosti, ali vegetacija na otvorenom može tamo zapravo doći prije nego što mislimo.
Još 2012. njemačka zrakoplovna agencija provela je eksperiment s arktičkim lišajevima Xanthoria elegans. Bio je pod pritiskom 150 puta nižim od Zemljinog - bez kisika, na Marsovim temperaturama. Uprkos vanzemaljskoj prirodi okoline, lišajevi ne samo da su preživjeli, već i nisu izgubili sposobnost uspješne fotosinteze (tokom perioda koji oponašaju dnevno svjetlo).
To znači da u brojnim regijama Marsa - istim dolinama moreplovaca - takvi organizmi u ekvatorijalnoj zoni već danas mogu živjeti. A nakon početka proizvodnje SF6 plina na Marsu, teritorij pogodan za njih počet će se brzo širiti. Poput ostalih lišajeva, elegantna Xanthoria proizvodi kiseonik tokom fotosinteze. Zapravo, upravo je puštanje lišajeva na zemaljsko zemljište prije otprilike 1,2 milijarde godina (0,7 milijardi godina prije viših biljaka) omogućilo zemaljskoj atmosferi da naglo podigne sadržaj kiseonika na nivo današnjih kopnenih planina. Najvjerovatnije će na Marsu lišajevi imati istu funkciju - da pripremaju atmosferu tako da bi u njoj bilo lakše živjeti složenijim bićima.
Možda ljudi.
