Lewe op Mars: hoe onlangse ontdekkings ons nader bring aan die rooi planeet en hoe lank dit sal duur.
Op 16 Augustus 2019 het die eksentrieke miljardêr en uitvinder Elon Musk Nuke Mars getwiet! ("Kom ons tref Mars met kernbomme!"). Mars - en wat 'n mens daarmee kan doen - maak die mensdom minstens bekommerd sedert The Bradian Chronicles van Ray Bradbury. Maar daar is 'n groot verskil tussen die fantasieë van 'n halfeeu gelede en ons dae: die jongste wetenskaplike ontdekkings het gesprekke oor die lewe op Mars van fantasiekringe oorgedra na die kantore van navorsers en selfs sakemanne.
Die vierde planeet van die sonnestelsel is die helfte so groot as die aarde in radius, maar in oppervlakte is dit gelyk aan al die vastelande van die aarde saam (gelukkig is daar geen oseane nie), en in 2008 het die NASA-ondersoekson daar water gevind (in die vorm van ys). Dit is nie verbasend dat daar 'n versoeking is om die planeet te bevolk nie, en letterlik in Julie 2019 kon vuurpylenjins vir die eerste keer daarheen vlieg Starhopper die lug in, 'n prototipe wat oor 'n paar jaar in Starship sal verander - 'n vuurpyl en ruimtetuig wat spesifiek geskep is vir vlugte na Mars. Danksy die volle herbruikbaarheid van Starship (meer as honderd gebruike) behoort die koste van vlugte na Mars te daal.
Terselfdertyd is die gemiddelde jaarlikse temperatuur op Mars -63 grade Celsius, ongeveer dieselfde as by die Vostok Antarktiese stasie. Dit is so koud omdat die atmosfeer 150 keer dunner is as die aarde. Met so 'n dun dop gas is die kweekhuiseffek baie swak, daarom is dit koud. Die probleem kan opgelos word deur die klimaatstoestande op Mars nader aan die Aarde se klimaat te bring - hierdie proses word terraforming genoem. In die geval van Mars is dit nodig om die aardoppervlak op een of ander manier skerp te verhit, wat selfs in die beste jare 56 miljoen kilometer van hier af is.
Wetenskaplikes beveg hierdie probleem redelik hard, en onlangs, in die somer van 2019, is 'n ongewone manier aangebied om die Rooi Planeet bewoonbaar te maak - ten minste gedeeltelik om te begin. Dit het geblyk dat 'n deursigtige koepel van 'n eksotiese gelmateriaal van slegs 'n paar sentimeter dik die aardse nabootsing van Marsgrond so warm maak in swak plaaslike beligting dat dit die plantlewe kan ondersteun sonder ekstra verhitting. En dit is 'n ware sensasie. Ons vertel u wat oor die algemeen gedoen kan word, sodat mense na 'n sekere aantal jare deur die Marsveld loop en twee mane tegelykertyd bewonder.
Airgel-koepels: vlak 80 kweekhuise wat 'n maand gelede deur wetenskaplikes ontdek is
Kom ons gaan direk na die mees onlangse ontdekking. In Julie 2019 het 'n span wetenskaplikes eenvoudige laboratoriumeksperimente gedoen waarin hulle 'n analoog van Mars-grond in 'n kamer met 'n seldsame atmosfeer en Mars-temperatuur geplaas het. Toe skyn hulle op die koepels met lampe wat 150 watt energie per vierkante meter gee - presies soveel as wat die son gemiddeld aan die oppervlak van Mars gee.
Dit blyk verbasend te wees: sonder die geringste verwarming van buite word die oppervlak van die Marsgrond, van bo af bedek met 'n gelkoepel, effens bo nul. Die koepel, slegs twee sentimeter dik, dra sigbare lig goed deur en verhit die grond, maar dra baie sleg ultraviolet, infrarooi straling en hitte oor. Daar is meer as genoeg grondstowwe vir die produksie daarvan (gewone sand) op Mars sowel as op die aarde.
Die verhitting van die grond met 65 grade met 'n eenvoudige deursigtige koepel lyk na 'n wonderwerk, want van onder af het die grond geen spesiale hitte-isolasie nie en sommige van die hitte gaan steeds na die kante. Dit wil sê, dit is soos om die bevrore grond met 'n slim geordende oliedoek te bedek - en dan gebeur alles vanself. Maar hier is geen wonderwerk nie. Aerogels is in 1931 ontdek, en in werklikheid is dit 'n gewone alkoholgel, waaruit alle alkohol verdamp word deur verhitting, wat 'n netwerk lugkanale verlaat. Die termiese isolasie-eienskappe met dieselfde dikte is tot 7,5 keer hoër as dié van skuim of mineraalwol, terwyl dit feitlik deursigtig is. 'N Konvensionele woning wat daaruit en op die aarde gemaak word, wat heeltemal deursigtig is, benodig nie verhitting nie, behalwe gedurende die lang poolnag.
Dit is interessant dat hierdie materiaal in werklikheid reeds op Mars getoets is: Amerikaanse rovers gebruik airgel sodat hul interne instrumente nie gedurende die Marsnag, wanneer die temperatuur tot -90 grade kan daal, nie oorgekoel word nie.
Navorsers wat sulke koepels voorgestel het as 'n manier om eendag na Mars te verhuis, merk op dat airgelkoepels maklik oor lang afstande vervoer kan word. Daarbenewens het eksperimente in landlaboratoriums reeds getoon dat selfs tamaties op 'n analoog van die Marsgrond groei, as die temperatuur normaal sou wees. Daar hoef ook nie veel water vir hulle uitgegee te word nie: dit het nêrens om onder die koepel te verdamp nie, dit wil sê, selfs 'n klein hoeveelheid daarvan sal voortdurend "in 'n sirkel" deur plante verbruik word. Terloops, om hierdie voorstelle te bevestig, beplan die skrywers om die eksperimente na Antarktika oor te dra - die droë valleie van McMurdo, wat klimaat en waterloosheid baie naby aan Mars is.
Musk is reg: Mars kan inderdaad gebombardeer word - en moontlik nuttig (maar nie 'n feit nie)
Die mees radikale manier om die probleem op te los, soos gewoonlik die geval is, is deur Elon Musk voorgestel: om die pole van Mars met termonukleêre bomme te bombardeer. Die ontploffings moet koolstofdioksied verdamp, wat die grootste deel van die ys in die poolkappe van hierdie planeet uitmaak. CO2 sal 'n kweekhuiseffek skep, dit wil sê van kernbomaanvalle op die vierde planeet sal dit ernstig en vir 'n lang tyd opwarm.
In 2018 het 'n studie wat deur NASA geborg is, 'n heel ander standpunt voorgehou: dit is nutteloos om die pale te bombardeer. En in die algemeen is al die koolstofdioksied van Mars nie genoeg om 'n atmosfeer te skep wat dig genoeg is vir ernstige verwarming nie. Volgens die berekeninge van die "nasov" wetenskaplike groep, nadat die polêre kepse koolstofdioksied gesmelt is, kan die druk daar slegs 2,5 keer verhoog word. Dit sal warmer word, maar dit is steeds Antarktiese temperature - en die atmosfeer is 60 keer dunner as ons s'n. Die outeurs van die werk noem die persoon wie se standpunt hulle kritiseer: Elon Musk. Maar dit, blyk dit, het hom nie die minste gepla nie.
Selfs op Mars kan u 'n kloof van duisende kilometers lank vind - en u daarin vestig.
Mars het baie ongewone verligtingskenmerke wat nie op die aarde voorkom nie. Een daarvan is die Mariner Valley-kloofstelsel van 4000 kilometer, die langste wat in die sonnestelsel bekend is. Sy breedte is tot 200 kilometer en sy diepte tot 7 kilometer. Dit beteken dat die lugdruk onderaan die klowe anderhalf keer hoër is en dat dit opmerklik warmer en vogtiger is as op die res van die planeet. Dit is oor 'n deel van die Mariner-valleie dat ruimtetuie regte mis van waterdamp afneem (hieronder afgebeeld) en op die hange van ander gebiede - donker spore van strome in die sand, en hierdie strome is verdag soos water.
Die Mariner-valleie is nie oral wyd nie - op sommige plekke is die breedte slegs enkele kilometers. Daar is lankal voorgestel dat sulke plekke met 'n glaskoepel bedek word, en glo dat dit genoeg sal wees om hitte te behou en 'n plaaslike hoë temperatuur te vorm. 'N Airgel-koepel oor so 'n gebied met water kan lei tot die vorming van 'n plaaslike relatiewe warm klimaat met sy eie neerslag en water. Sulke plekke kan geleidelik opgebou word, en hoe groter die oppervlakte bedek met aangrensende koepels, hoe hoër sal die gemiddelde temperatuur wees (minder hitteverlies deur die mure). Dus, so 'n geleidelike, "kruipende" terraformasie kan 'n baie groot gebied van die planeet inneem.
Wat is verkeerd met die berekeninge van NASA en waarom is daar al afwykende wetenskaplikes by SpaceX gehuur?
Daar is 'n makliker manier om aardverwarming van die aarde tot die Aarde se temperatuur te verhef. Soos opgemerk deur 'n ander groep wetenskaplikes, het ons hierdie metode al op die aarde probeer, sonder om te wil - 37 miljard ton koolstofdioksied in sy atmosfeer uit te stoot en die temperatuur geleidelik te verhoog. Hierdie pad is kweekhuisgasse.
Natuurlik is daar geen steenkool op Mars wat 'n kweekhuiseffek kan veroorsaak as dit verbrand word nie. En CO2 is nie die doeltreffendste kweekhuisgas nie. Daar is baie beter kandidate, waarvan SF6 die belowendste is. Die molekule daarvan bestaan uit een swawelatoom, waarom ses fluooratome uitsteek. As gevolg van die "lywigheid", onderskep die molekule ultraviolet- en infrarooi-straling perfek, terwyl dit sigbare lig goed oordra. In terme van die sterkte van die kweekhuiseffek wat dit veroorsaak, is dit 34.900 keer groter as koolstofdioksied. Dit wil sê, net 'n miljoen ton van hierdie stof sal dieselfde kweekhuiseffek gee as die tientalle miljarde ton CO2 wat die mensdom vandag uitstoot.
Boonop is SF6-gas baie taai - sy lewensduur in die atmosfeer is 800 tot 3200 jaar, afhangend van eksterne toestande. Dit beteken dat u u nie hoef te bekommer oor die verval daarvan in die Mars-atmosfeer nie: sodra dit vervaardig is, sal dit baie lank daar bly. Daarbenewens is die gas skadeloos vir mense en alle lewende organismes. In werklikheid is dit op Mars nogal handig, want dit onderskep UV-strale nie erger as osoon nie, wat nog nie daar is nie.
Volgens berekeninge, kan die inspuiting van super-kweekhuisgasse van hierdie soort in ongeveer 100 jaar die temperatuur op die planeet met tien grade verhoog.
Dit is interessant dat 'n bietjie vroeër, met die ondersteuning van NASA, 'n ander wetenskaplike werk uitgevoer is wat presies so 'n scenario beskryf het - die tervorming van Mars as gevolg van mensgemaakte kweekhuisgasse van verhoogde doeltreffendheid. Een van die skrywers van hierdie werk was Marina Marinova, wat lank by NASA gewerk het, en vandag het sy 'n werk by SpaceX gekry. Boonop het Elon Musk self daarna verwys as 'n medeskrywer, en kritiseer die werk wat spreek van die gebrek aan CO2 op Mars, en beweer dat dit verhinder het om in 'n planeet met temperature naby die aarde te verander.
'N Belangrike kenmerk van so 'n uiters kragtige kweekhuiseffek: na die opwekking van die Marsgrond moet die CO2 wat daarin gebind is, in die atmosfeer vrygestel word, wat die verhitting van die planeet verder verhoog.
Wanneer sal Mars eintlik op die aarde lyk?
Alhoewel SF6 inderdaad die hele planeet kan transformeer, moet dit duidelik verstaan word dat dit nie more sal gebeur nie. Volgens berekeninge moet u hiervoor miljarde kilowatt-uur per jaar spandeer en dit op Mars spandeer en dieselfde SF6-gas maak uit 'n grond ryk aan fluoor- en grysgrond. Diegene wat wil terraformeer, moet 'n hele kernkragaanleg van 500 megawatt op die planeet bou, outomatiese produksiefasiliteite wat voortdurend SF6-gas in die atmosfeer vrystel. Hierdie proses sal na honderd jaar se werk tasbare resultate lewer. Wel, of 'n bietjie vinniger met baie groot beleggings in die oprigting van fabrieke.
Al hierdie tyd sal mense wat hul aktiwiteite verskaf en Mars studeer, êrens moet woon. Dit is voor die hand liggend dat die beste oplossing vir die plaaslike transformasie van die planeet op die plekke van hul nedersetting airgel-koepels sal wees. Dit wil sê, indien nodig, gaan terformasie op twee maniere tegelyk verloop: plaaslik - vir die huidige koloniste met behulp van koepels - en wêreldwyd - vir die planeet as geheel.
Wie kan al op Mars woon - en waarom dit saak maak
Appelbome op die Rooi Planeet sal nie in die nabye toekoms blom nie, maar buite-plantegroei kom dalk vroeër daar as wat ons dink.
In 2012 het die Duitse lugvaartagentskap 'n eksperiment met die arktiese korstmos Xanthoria elegans gedoen. Hy is 150 keer laer as die aarde gehou - sonder suurstof, by Mars-temperature. Ten spyte van die uitheemse aard van die omgewing, het die korstmos nie net oorleef nie, maar ook nie die vermoë verloor om suksesvol te fotosintetiseer nie (gedurende periodes wat daglig ure naboots).
Dit beteken dat sulke organismes in die ekwatoriale sone vandag in 'n aantal streke van Mars - dieselfde valleie van die seevaarders - kan leef. En na die aanvang van die produksie van SF6-gas op Mars, sal die gebied wat geskik is vir hulle vinnig begin uitbrei. Soos ander korstmos, produseer die elegante Xanthoria suurstof tydens fotosintese. Eintlik was dit die vrystelling van ligene op die aarde se land ongeveer 1,2 miljard jaar gelede (0,7 miljard jaar voor hoër plante) wat die atmosfeer van die aarde in staat gestel het om die suurstofinhoud skerp te verhoog tot op die hedendaagse landelike hooglande. Waarskynlik sal ligene op Mars dieselfde funksie hê - om die atmosfeer voor te berei sodat dit makliker sal wees vir meer komplekse wesens om daarin te woon.
Miskien mense.
