Život na Marsu: kako nas nedavna otkrića približavaju preseljenju na Crveni planet i koliko će trebati.
16. kolovoza 2019. godine ekscentrični milijarder i izumitelj Elon Musk tweetao je Nuke Mars! ("Udarimo Mars nuklearnim bombama!"). Mars - i što osoba s tim može učiniti - brine čovječanstvo barem od Marsovih kronika Raya Bradburyja. No, postoji ogromna razlika između maštarija od prije pola stoljeća i naših dana: najnovija znanstvena otkrića prenijela su razgovore o životu na Marsu iz fantastičnih krugova u urede istraživača, pa čak i poslovnih ljudi.
Četvrti planet Sunčevog sustava upola je manji od Zemlje u radijusu, ali po površini jednak je svim zemaljskim kontinentima zajedno (srećom nema oceana), plus 2008. NASA-ina istraživačka sonda je tamo pronašla vodu (u oblik leda). Nije iznenađujuće što postoji napast da se naseli planet, a doslovno u srpnju 2019. raketni motori za tamošnji let prvi su put mogli u zrak podići Starhopper, prototip koji će se za nekoliko godina pretvoriti u Starship - raketa i svemirska letjelica stvorena posebno za letove do Marsa. Zahvaljujući punoj ponovnoj upotrebi Starship-a (više od stotinu namjena), troškovi letova do Marsa trebali bi strmoglavo padati.
Istodobno, prosječna godišnja temperatura na Marsu iznosi -63 stupnjeva Celzijevih, otprilike ista kao na antarktičkoj postaji 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 uvjeta na Marsu Zemljinoj klimi - taj se proces naziva teraformiranje. U slučaju Marsa, za to je potrebno nekako oštro zagrijati površinu planeta, koja se čak i u najboljim godinama nalazi 56 milijuna kilometara odavde.
Znanstvenici 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 lošoj lokalnoj rasvjeti da je u stanju podržati biljni život bez dodatnog zagrijavanja. I ovo je prava senzacija. Kažemo vam što se uopće može učiniti da se nakon određenog broja godina ljudi prošeću Marsovim poljima i dive se dva mjeseca odjednom.
Kupole zračnog jastuka: staklenici na razini 80 koji su znanstvenici otkrili prije mjesec dana
Idemo izravno na najnovije otkriće. U srpnju 2019. tim znanstvenika proveo je jednostavne laboratorijske pokuse u kojima su smjestili analog marsovskog tla u komoru s razrijeđenom atmosferom i marsovskom temperaturom. Tada su zasjale na kupolama svjetiljkama dajući 150 vati energije po četvornom metru - točno 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 stupnjeva. 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 stupnjeva jednostavnom prozirnom kupolom izgleda kao čudo, jer odozdo zemlja nema posebnu toplinsku izolaciju, a dio topline i dalje odlazi na bočne strane. 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 svojstva toplinske izolacije iste debljine i do 7,5 puta su veća od svojstava pjene ili mineralne vune, dok je praktički prozirna. Konvencionalnom stanu napravljenom od njega i na Zemlji, budući da je potpuno proziran, ne treba grijanje, osim tijekom duge polarne noći.
Zanimljivo je da je zapravo ovaj materijal već ispitan na Marsu: američki roveri koriste aerogel kako se njihovi unutarnji instrumenti ne bi prehladili tijekom Marsovske noći, kada temperatura može pasti na -90 stupnjeva.
Istraživači koji su predložili takve kupole kao način da se jednog dana presele na Mars primjećuju da se kupole aerogela lako prenose na velike udaljenosti. Štoviše, eksperimenti u kopnenim laboratorijima već su pokazali da čak i rajčice rastu u potpunosti na analogu Marsovskog tla, 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 pokuse na Antarktiku - suhe doline McMurda, koje su izuzetno blizu Marsa u pogledu klime i bezvodnosti.
Musk je u pravu: Mars se doista 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 ugljični dioksid, koji čini većinu leda u polarnim kapama ovog planeta. CO2 će stvoriti efekt staklenika, odnosno od nuklearnih bombaških napada na četvrtom planetu zagrijat će se ozbiljno i dugo.
Istina, 2018. godine studija koju je sponzorirala NASA iznijela je potpuno drugačije stajalište: beskorisno je bombardirati polove. I općenito, sav Marsov ugljični dioksid nije dovoljan da stvori atmosferu dovoljno gustu za ozbiljno zagrijavanje. Prema izračunima znanstvene skupine "nasov", nakon topljenja polarnih kapa ugljičnog dioksida, tamošnji tlak može se povisiti samo 2,5 puta. Zagrijat će, ali još uvijek su temperature na Antarktiku - a atmosfera je 60 puta rjeđa od naše. Autori djela izravno su spomenuli osobu čije stajalište kritiziraju: Elona Muska. No to ga, čini se, nije ni najmanje smetalo.
Čak i na Marsu možete pronaći kanjon dug tisućama kilometara - i smjestiti se u njemu.
Mars ima vrlo neobična reljefna obilježja koja nema na Zemlji. Jedan od njih je 4000 kilometara dugačak sustav kanjona Mariner Valley, najduži poznat u Sunčevom sustavu. Širina mu je do 200 kilometara, a dubina do 7 kilometara. To znači da je na dnu kanjona atmosferski tlak jedan i pol puta veći i osjetno je toplije i vlažnije nego na ostatku planeta. Preko dijela marinskih dolina letjelice fotografiraju stvarne magle iz vodene pare (slika dolje), a na padinama drugih područja - tamne tragove potoka u pijesku, a ti su potoci sumnjivo slični vodi.
Doline Mariner nisu svugdje široke - njihova je širina ponegdje samo nekoliko kilometara. Dugo se 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 s vlastitim oborinama i vodom. Takva se mjesta mogu postupno graditi, a što je veća površina pokrivena prislonjenim kupolama, to će prosječna temperatura biti veća (manji gubitak topline kroz zidove). Dakle, zapravo, tako postupno, "puzanje" teraformiranja može zauzeti vrlo veliko područje planeta.
Što nije u redu s NASA-inim izračunima i zašto su protivni znanstvenici već angažirani u SpaceX-u?
Postoji lakši način za globalno zagrijavanje Marsa do Zemljine temperature. Kao što je primijetila druga skupina znanstvenika, ovu smo metodu već isprobali na Zemlji, a da nismo htjeli - emitirati 37 milijardi tona ugljičnog dioksida u njezinu atmosferu i postupno povećavati temperaturu na planetu. Ovaj put su staklenički plinovi.
Naravno, na Marsu nema ugljena koji može stvoriti efekt staklenika ako se izgori. A CO2 nije najučinkovitiji staklenički plin. Postoje puno bolji kandidati, od kojih je najperspektivniji SF6. Njegova se molekula sastoji 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 staklenika koji on uzrokuje, on je 34.900 puta veći od ugljičnog dioksida. Odnosno, samo milijun tona ove tvari dalo bi isti efekt staklenika kao deseci milijardi tona CO2 koje danas emitira čovječanstvo.
Uz to, SF6 plin je vrlo izdržljiv - životni vijek u atmosferi mu je od 800 do 3200 godina, ovisno o vanjskim uvjetima. To znači da ne trebate brinuti o njegovom raspadanju u atmosferi Marsa: kad se jednom stvori, ostat će tamo vrlo dugo. Osim toga, plin je bezopasan za ljude i sve žive organizme. Zapravo je na Marsu prilično korisno, jer presreće UV zrake ne gore od ozona, kojeg još nema.
Prema izračunima, za otprilike 100 godina ubrizgavanje super stakleničkih plinova ove vrste može povisiti temperature na planetu za desetke stupnjeva.
Zanimljivo je da je nešto ranije, uz potporu NASA-e, izveden još jedan znanstveni rad koji je opisao upravo takav scenarij - teraformiranje Marsa zbog umjetnih stakleničkih plinova povećane učinkovitosti. Jedna od autorica ovog djela bila je Marina Marinova, koja je dugo radila za NASA-u, a danas se zaposlila u SpaceX-u. Štoviše, sam Elon Musk pozvao se na njega kao na koautora, kritizirajući rad koji govori o nedostatku CO2 na Marsu, navodno sprečavajući da se pretvori u planet s temperaturama blizu Zemlje.
Važna značajka takvog supermoćnog efekta staklenika: nakon zagrijavanja marsovskog tla, u njemu vezan CO2 trebao bi se ispuštati u atmosferu, što dodatno povećava zagrijavanje planeta.
Kada će Mars zapravo izgledati poput Zemlje?
Iako SF6 doista može transformirati čitav planet, mora se jasno razumjeti da se to neće dogoditi sutra. Prema izračunima, 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 na planeti izgraditi cijelu nuklearnu elektranu od 500 megavata, automatizirane proizvodne pogone koji neprestano ispuštaju SF6 plin u atmosferu. Ovaj će postupak dati opipljive rezultate nakon sto godina rada. Pa, ili malo brže uz vrlo velika ulaganja u stvaranje tvornica.
Sve to vrijeme ljudi koji pružaju svoje aktivnosti i proučavaju Mars morat će negdje živjeti. Očito je da će najbolje rješenje za lokalnu transformaciju planeta u mjestima njihova naselja 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 planet u cjelini.
Tko već može živjeti na Marsu - i zašto je to važno
Stabla jabuka na Crvenom planetu 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. Držao ga je pod tlakom 150 puta nižim od Zemljinog - bez kisika, na Marsovim temperaturama. Unatoč vanzemaljskoj prirodi okoliša, lišajevi su ne samo preživjeli, već i nisu izgubili sposobnost uspješne fotosinteze (tijekom razdoblja koja oponašaju dnevno svjetlo).
To znači da u brojnim područjima 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 kisik tijekom fotosinteze. Zapravo, upravo je puštanje lišajeva na zemaljsko kopno prije otprilike 1,2 milijarde godina (0,7 milijardi godina prije viših biljaka) omogućilo zemaljskoj atmosferi da naglo podigne sadržaj kisika na razinu današnjih kopnenih planina. Najvjerojatnije će na Marsu lišajevi imati istu funkciju - pripremati atmosferu tako da bi složenija bića u njoj mogla lakše živjeti.
Možda ljudi.
