Pastaruoju metu yra daug planų, susijusių su Marso plėtra ir astronautų bei naujakurių bazių ten įkūrimu. Bet jei žmonės tikrai norės ten kada nors gyventi, Raudonoji planeta turės būti kruopščiai teraformuota. Ko tam reikia? Žmonija visada svajojo nuskristi į tolimas žvaigždes, žmonės norėjo keliauti kosmose, gyventi kitose planetose. Pastaruoju metu daug kalbama ir rašoma apie tokius skrydžius ir žmonių migracijos į kitas planetas perspektyvas, statomos raketos, planuojamos kosminės ekspedicijos. Šiandien norėčiau pasvarstyti, ar pavyks Marsą paversti nauja Žeme, kaip teraformuoti Raudonąją planetą ir ar tai iš principo įmanoma.
Taip pat skaitykite: Kas gali sutrukdyti mums kolonizuoti Marsą?
Ar Marse yra gyvybės?
Marsas yra planeta, kuri pastaruoju metu buvo mokslo naujienų ir straipsnių antraštėse. Marsas neabejotinai yra Saulės sistemos planeta, kuriai skiriame daugiausiai dėmesio. Taip yra ne tik dėl to, kad ji yra gana arti Žemės (palyginti su kitomis planetomis), bet ir dėl savybių, dėl kurių ji šiek tiek panaši į mūsų planetą. Žinoma, kiek įmanoma ant dangaus kūno, kuriame nėra gyvybės, deguonies atmosferoje ir ant kurio siautėja smėlio audros, dengiančios visą planetos paviršių.
Per pastaruosius kelis dešimtmečius mokslininkai daug sužinojo apie Marso evoliuciją ir sąlygas jo paviršiuje, o tai pakeitė jų požiūrį. Nors šios sąlygos nėra labai palankios. Dabar žinome, kad nors Marsas šiuo metu yra labai šalta, sausa ir nesvetinga planeta, ne visada taip buvo. Be to, mokslininkai pastebėjo, kad net dabartiniu pavidalu Marsas ir Žemė turi daug bendro. Visų pirma, šios dvi planetos yra panašios savo dydžiu, ašies pokrypiu, struktūra, sudėtimi ir netgi vandens buvimu jų paviršiuje. Dėl šios priežasties ir dėl savo santykinio artumo Žemei Marsas laikomas pagrindiniu kandidatu į žmonių apsigyvenimą ateityje. Tokia perspektyva bus įmanoma, jei bus įmanoma pakeisti planetos sąlygas pagal žmogaus poreikius (terraformavimas). Nepaisant minėtų panašumų, Marso pavertimas tinkamesne žmogaus gyvybei planeta sukels daug sunkumų. Pirma, yra labai plona ir nekvėpuojanti atmosfera, kurią sudaro 96% anglies dioksido, 1,93% argono ir 1,89% azoto, taip pat deguonies ir vandens garų pėdsakų.
Tačiau užuot deklamavus enciklopedinius faktus apie planetos dydį ir sudėtį, įdomiau pažvelgti į Marso praeitį, nes kažkada jis galėjo būti daug panašesnis į Žemę. Kai kurie mokslininkai, remdamiesi Marso zondų ir marsaeigių surinktais duomenimis, teigia, kad vanduo jūrų ir sekliųjų vandenų pavidalu kadaise dengė didžiąją Raudonosios planetos dalį. Bet tai tikriausiai buvo maždaug prieš 4 milijardus metų. Nuo to laiko daug kas pasikeitė, ir mokslininkai mano, kad dėl atmosferos pasikeitimo planetoje išnyko vanduo. Kadaise Marso atmosfera galėjo turėti kitokią sudėtį ir tikriausiai buvo pakankamai tanki, kad išlaikytų skysto vandens vandenyną.
Taip pat skaitykite: Vieta jūsų kompiuteryje. 5 geriausios astronomijos programos
Kodėl Marso atmosfera taip pasikeitė?
Marso paviršiuje stebimos milžiniškos smėlio struktūros Žemėje neturi nieko panašaus ir yra būdingos tik Raudonajai planetai. Ką jie gali pasakyti apie senovės Marso atmosferą? Mokslininkai mano, kad jų atsiradimą lėmė vėjų ir uraganų, siautančių plonoje planetos atmosferoje, poveikis paviršiui. Jie sukuria būdingas kopas ir uolas, kurios pradėjo formuotis prieš 3,7 milijardo metų ir kurias tyrinėjame šiandien.
Taigi, paviršiaus struktūros tyrimas gali padėti nustatyti, kada Marsas prarado didžiąją dalį atmosferos. Bet kur dingo atmosfera? Šis klausimas pirmiausia domina mokslininkus. Kadangi Marsas yra mažesnis už Žemę, jo gravitacinė trauka yra silpnesnė ir tikriausiai to nebūtų pakakę išlaikyti planetos atmosferą. Saulės spinduliuotė (ty dalelės, skriejančios į kosmosą iš Saulės) tikriausiai atėmė didžiąją Marso atmosferos dalį. Tiesą sakant, Marso atmosfera vis dar plonėja dėl šios radiacijos.
Taip pat skaitykite: Visata: patys neįprastiausi kosminiai objektai
Bet ten vis tiek yra vandens – kartais net skysčio!
Marse buvo ir yra vandens! Rūdžių spalvos Marso uolos, dėl kurių jis dar vadinamas „Raudonąja planeta“, liudija vandens kupiną praeitį. Marsas padengtas giliais slėniais, sausomis upių vagomis, ežerais, lygiais akmenimis – akmenukais, panašiais į susidariusius Žemėje aplinkoje, kurioje teka vanduo. Mokslininkai jau seniai tikėjo, kad šiltas ir drėgnas laikotarpis Marse buvo palyginti trumpas, tačiau tyrimai rodo, kad jo vandens danga ten galėjo egzistuoti daug ilgiau, nei manyta anksčiau. Iš Marso orbitos kilęs zondas „High Resolution Imaging Science Experiment“ (HiRISE) pateikė duomenis ir itin tikslius planetos paviršiaus vaizdus, kurių dėka mokslininkai išanalizavo daugiau nei 200 senovinių upių vagų ypatybes. Remdamasi kanalų dydžiu, jų forma ir santykiniu aplinkinio reljefo amžiumi, komanda padarė išvadą, kad vanduo Marso paviršiumi tekėjo prieš 3,8–2 milijardus metų.
Vienas iš Marso paviršiuje nuo 2012 metų stovinčių marsaeigių „Curiosity“ jau pateikė įrodymų, kad Marse anksčiau buvo vandens. Naudodama duomenis iš Curiosity rover, komanda NASA nustatė, kad nuosėdinių uolienų nusėdimą Gale krateryje sukėlė vanduo. Šių nuosėdinių uolienų sluoksniai sudarė Sharp kalnų masyvo, esančio kraterio centre, pagrindą. Iš marsaeigio gauti duomenys rodo, kad maždaug prieš 3,8–3,3 milijardo metų šioje vietoje buvo daugybė upelių ir ežerų, kurių nuosėdos palaipsniui suformavo apatinius Sharp kalno sluoksnius. Tai yra, bent jau apatinių kalnų masyvo sluoksnių užpildymas įvyko maždaug per 500 milijonų metų.
Šie tyrimai suteikia mokslininkams pagrindo teigti, kad vanduo Marso paviršiuje tikrai egzistavo, ir prideda daug naujų žinių apie evoliucinių procesų Marse raidą tiek praeityje, tiek dabar. Šiandien vanduo Marse yra ledo pavidalu po plonu Marso dirvožemio sluoksniu. Kartais, kai leidžia temperatūra (būna, kad Marse pakyla iki +20 laipsnių pagal Celsijų), ledas lokaliai tirpsta ir uolėtais šlaitais nuteka skystas vanduo.
Tačiau mokslininkai teigia, kad jie ir toliau tikrina vandens egzistavimo Marse faktus. Vienos nuomonės šiuo klausimu vis dar nėra. Pagrindinis klausimas – dėl kokių priežasčių planeta virsta iš drėgnos ir gana šiltos į dykumą ir šaltą.
Taip pat skaitykite: Svarbiausios ir įdomiausios kosminės misijos 2021 m
Kaip Marsas gali būti teraformuojamas?
Idėjų tam netrūksta. Yra keletas pasiūlymų, kaip Marsą padaryti tinkamu gyventi žmonių kolonistams. Dar 1964 metais Dandridge M. Cole pasisakė už šiltnamio efekto Marse sukūrimą. Tai, jo nuomone, galima padaryti, jei iš išorinės Saulės sistemos dalies atgabensite ledą, susidedantį iš amoniako, o paskui išmesite jį į paviršių. Kadangi amoniakas (NH3) yra galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, jo patekimas į Marso atmosferą ją sutirštės ir padidins pasaulinę temperatūrą. Kadangi amoniaką daugiausia sudaro azotas, jis taip pat gali užpildyti atmosferą vadinamosiomis buferinėmis dujomis, kurios kartu su deguonimi sukurs žmogaus kvėpavimui tinkamą atmosferą.
Kitas siūlomas metodas apima albedo (šviesos atspindžio nuo planetos paviršiaus intensyvumo) mažinimą, tam Marso paviršius turi būti padengtas tamsiomis medžiagomis, kurios padidins saulės šviesos sugertį. Tai gali būti bet kas – nuo Fobo ir Deimo dulkių (du uolėtų Marso palydovų ir tamsiausių Saulės sistemos kūnų) iki ekstremalių kerpių ir tamsių augalų. Vienas aršiausių šio sprendimo šalininkų buvo garsus rašytojas ir mokslininkas Carlas Saganas.
1976 m. NASA oficialiai ėmėsi planetų inžinerijos klausimo. Mokslininkai išsiaiškino, kad fotosintetiniai organizmai, poliarinių ledo dangtelių tirpimas ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas į atmosferą gali būti panaudoti šiltesnei, deguonies turtingai atmosferai sukurti.
1993 m. Marso bendruomenės įkūrėjas daktaras Robertas Zubrinas ir Christopheris P. McKay'us iš NASA kartu parašė dokumentą „Technologiniai Marso formavimo reikalavimai“. Jame jie pasiūlė naudoti veidrodžius, pastatytus planetos orbitoje, kad būtų galima tiesiogiai šildyti jos paviršių. Šie veidrodžiai, esantys netoli ašigalių, gali ištirpdyti ledo sluoksnį ir prisidėti prie visuotinio atšilimo. Tame pačiame dokumente jie teigė, kad Saulės sistemoje surinkti asteroidai gali būti nukreipti į paviršių, sukeldami dulkes ir kaitindami atmosferą. Kodėl reikia naudoti branduolines-elektrines arba branduolines-termines raketas, kad į orbitą paleistumėte visas reikalingas medžiagas.
Naujausi pasiūlymai siūlo sukurti sandarius šiltnamius, kuriuose gyvens cianobakterijų ir dumblių kolonijos, gaminančios deguonį. 2014 m. NASA Techshot Inc. pranešė, kad tokios koncepcijos darbai jau pradėti.
Ateityje NASA ketina nusiųsti nedideles kanistras su ekstremofiliniais fotosintetiniais dumbliais ir melsvadumbliais į marsaeigį, kad išbandytų šį procesą Marso aplinkoje. Jei misija bus sėkminga, NASA ir „Techshot“ ketina pastatyti keletą didelių šiltnamių, skirtų gaminti ir rinkti deguonį būsimiems žmonių skrydžiams į Marsą, o tai sumažins išlaidas ir prailgins misijas, nes sumažins deguonies kiekį, kurį reikia transportuoti.
Nors šie planai nėra susiję su aplinkos ar planetų inžinerija, Eugene'as Bolandas (Techshot Inc. vyriausiasis mokslininkas) mano, kad tai yra žingsnis teisinga kryptimi. Taip pat buvo minčių Marso paviršiuje susprogdinti atomines bombas (Elonas Muskas kažkada buvo šios koncepcijos šalininkas), kurios sukurtų didžiulį kiekį dulkių, kurios blokuotų saulės spindulius ir taip šildytų planetą.
Taip pat skaitykite: Ką Marse veiks atkaklumas ir išradingumas?
Visuotinis atšilimas: ar Marsas gali būti šildomas?
Laimei arba deja, priklausomai nuo jūsų perspektyvos, mes, žmonės, turime daug patirties šildant planetą. Per šimtmetį, kai išmetamas anglies dioksidas, mes netyčia padidinome Žemės paviršiaus temperatūrą naudodami paprastą šiltnamio efektą sukeliantį mechanizmą. Mes išskiriame anglies dioksidą, kuris tikrai gerai praleidžia saulės šviesą ir neleidžia išsklaidyti šilumos spinduliuotės, todėl Žemėje veikia kaip didžiulė nematoma antklodė. Padidėjusi šiluma prisideda prie vandenyno vandens išgaravimo į atmosferą, kuri taip gauna kitą dengiamąjį sluoksnį, kuris padidina temperatūrą, o tai savo ruožtu lemia dar daugiau vandens išgaravimą ir didesnį planetos atmosferos įkaista.
Jei jis veiks Žemėje, galbūt jis veiks ir Marse. Marso atmosfera beveik visiškai išnyko kosmose, tačiau Raudonoji planeta turi didžiulius vandens ledo ir sušalusio anglies dioksido atsargas poliarinėse kepurėse ir tiesiai po planetos paviršiumi.
Jei žmonės galėtų kažkaip sušildyti poliarinius dangtelius, tai į atmosferą galėtų išleisti pakankamai anglies dioksido, kad sukeltų šiltnamio atšilimą. Viskas, ką tuomet turėtume padaryti, tai eiti, stebėti ir šimtmečius laukti, kol fizika padarys savo darbą ir padarys Marsą daug mažiau agresyvia vieta.
Deja, ši paprasta idėja greičiausiai nepasiteisins. Pirmoji problema – šildymo technologijų plėtra. Tam reikalingos konstrukcijos – nuo milžiniškų stulpų iki didžiulio erdvės veidrodžio, kuris sutelktų daugiau šviesos, taigi ir šilumos, sukūrimo, reikalauja radikalių technologijų ir gamybos kosmose šuolių, gerokai viršijančių dabartines žmonijos galimybes. Pavyzdžiui, kosminio veidrodžio atveju mums reikėtų išgauti apie 200 000 tonų aliuminio kažkur kosmose, o šiandien mes galime išgauti... na, nulį tonų aliuminio kosmose.
Palaipsniui ateina skausmingas suvokimas, kad Marse nėra pakankamai CO2, kad sukeltų atšilimo tendenciją. Šiuo metu atmosferos slėgis Marse neviršija vieno procento Žemės atmosferos slėgio. Jei galėtume išgarinti visas Marse esančias CO2 ir H2O molekules į atmosferą, slėgis Raudonojoje planetoje būtų... 2% atmosferos slėgio Žemėje.
Reikėtų dvigubai didesnio atmosferos slėgio, kad ant odos neužvirtų prakaitas, ir dešimt kartų didesnio, kad žmogui neprireiktų skafandro. Ir mes nekalbame apie deguonies trūkumą.
Norint išspręsti lengvai prieinamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų trūkumo problemą, yra keletas radikalių pasiūlymų. Galbūt tam galite naudoti augalus, išskiriančius chlorfluorangliavandenilius, kurie yra tikrai agresyvios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Arba galėtume pritraukti keletą amoniako turtingų kometų iš išorinės saulės sistemos. Amoniakas yra puikios šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir galiausiai skyla į nekenksmingą azotą, kuris sudaro didžiąją dalį mūsų atmosferos.
Darant prielaidą, kad galime įveikti su šiais pasiūlymais susijusius technologinius iššūkius, lieka viena didžiulė kliūtis: magnetinio lauko nebuvimas. Jei neapsaugosime Marso magnetiniu lauku, kiekvieną į atmosferą patekusią molekulę nuneš saulės vėjas.
Tai nebus lengva. Yra daug kūrybingų sprendimų. Galbūt galėtume kosmose pastatyti didžiulį elektromagnetą, kuris nukreiptų saulės vėją. Arba būtų galima apjuosti Marsą superlaidininku ir sukurti dirbtinę magnetosferą. Žinoma, mums labai toli, kad įgyvendintume bent vieną iš šių sprendimų. Taigi ar ateityje kada nors galėsime Marsą teraformuoti ir padaryti jį svetingesnį? Žinoma, moksliniu požiūriu tai įmanoma – neturime esminių fizikos dėsnių, kurie tai užkerta kelią...
Taip pat skaitykite: Kinija taip pat nori tyrinėti kosmosą. Taigi kaip jiems sekasi?
Kodėl visi šie mokslininkai?
Yra dar daugiau Marso reljefo formavimo scenarijų, tačiau didelis klausimas yra, kodėl mes iš tikrųjų apie tai galvojame? Be nuotykių perspektyvos ir idėjos, kad žmonija atgaivina drąsių kosmoso tyrinėjimų erą, yra keletas priežasčių, kodėl Marsui siūloma teraformuoti. Pirma, yra baimė, kad žmonijos poveikis Žemės planetai turės pražūtingų pasekmių ir kad turėsime sukurti „atsarginę svetainę“, jei norime išgyventi ilgą laiką. Jau nekalbant apie tiesioginę naudą, kurią mokslo ir technologijų plėtra gali duoti kiekvienam. Kitos priežastys – galimybė plėsti savo išteklių bazę ir tapti civilizacija, kuri neturi bijoti išteklių išeikvojimo. Kolonija Marse leis kasti Raudonąją planetą, kur gausu mineralų ir vandens ledo, kuriuos galima panaudoti. Bazė Marse taip pat galėtų būti asteroido juostos naudojimo atspirties taškas, kuris leistų mums pasiekti reikiamą kiekį mineralų, kad jų būtų gausu beveik amžinai.
Atmetus akivaizdų žmogaus valios klausimą ir tikrai astronomines išlaidas, būtina suprasti, kad tokie bandymai tęsis tol, kol egzistuos žmonija. Kaip NASA pranešė anksčiau minėtame 1976 m. dokumente: „Nenustatyta jokių esminių, neįveikiamų Marso gebėjimo palaikyti Žemės ekosistemą ribų. Deguonies turinčios atmosferos trūkumas neleistų žmonėms gyventi Marse be išankstinių veiksmų. Esama stipri ultravioletinė paviršiaus spinduliuotė yra papildoma rimta kliūtis. Tinkamą deguonies turinčią atmosferą Marse galima sukurti pasitelkus fotosintetinius organizmus. Tačiau laikas, reikalingas tokiai atmosferai sukurti, gali būti net... keli milijonai metų“.
Kartu mokslininkai sutaria, kad šį laikotarpį galima drastiškai sutrumpinti sukuriant ekstremofilius organizmus, specialiai pritaikytus atšiauriai Marso aplinkai, sukuriant šiltnamio efektą ir tirpdant poliarinius ledo dangčius. Tačiau laikas, kurio prireiks Marsui transformuotis, tikriausiai dar truks šimtmečius ar tūkstantmečius. Tačiau niekas netrukdo pradėti šio proceso dabar, jei pasitaikys galimybė. Mokslinė ir technologinė nauda, kuri atsiras pasirengimo ir parengiamojo darbo rezultatas, gali būti didžiulė.
Taip pat skaitykite:
Kviečiu visus skristi į Marsą!
Laukiame, kol Marse bus išdalinti žemės sklypai.