Viața pe Marte: modul în care descoperirile recente ne apropie de mutarea pe Planeta Roșie și cât timp va dura.
La 16 august 2019, miliardarul și inventatorul excentric Elon Musk a scris pe Twitter Nuke Mars! („Să lovim Marte cu bombe nucleare!”). Marte - și ce poate face o persoană cu el - îngrijorează omenirea cel puțin de la Cronici marțiene a lui Ray Bradbury. Dar există o diferență uriașă între fanteziile de acum o jumătate de secol și zilele noastre: ultimele descoperiri științifice au transferat conversațiile despre viața de pe Marte de la cercurile fantastice la birourile cercetătorilor și chiar ale oamenilor de afaceri.
Cea de-a patra planetă a sistemului solar are jumătate din dimensiunea Pământului pe rază, dar în zonă este egală cu toate continentele terestre combinate (din fericire, nu există oceane), plus că în 2008 sonda de cercetare NASA a găsit apă acolo (în forma de gheață). Nu este surprinzător faptul că există tentația de a popula planeta și, literalmente, în iulie 2019, motoarele rachete pentru un zbor acolo pentru prima dată au putut să se ridice în aer Starhopper, un prototip care în câțiva ani se va transforma în Starship - o rachetă și o navă spațială creată special pentru zborurile către Marte. Datorită reutilizării complete a Starship (mai mult de o sută de utilizări), costul zborurilor către Marte ar trebui să scadă.
În același timp, temperatura medie anuală pe Marte este de -63 grade Celsius, aproximativ aceeași ca la stația Antarctica Vostok. Acolo este atât de frig, deoarece atmosfera sa este de 150 de ori mai subțire decât a Pământului. Cu o coajă atât de subțire de gaz, efectul de seră este foarte slab, motiv pentru care este rece. Problema poate fi rezolvată prin apropierea condițiilor climatice de pe Marte de climatul Pământului - acest proces se numește terraformare. În cazul lui Marte, pentru aceasta este necesar să încălziți cumva brusc suprafața planetei, care chiar și în cei mai buni ani este situată la 56 de milioane de kilometri de aici.
Oamenii de știință se luptă destul de greu cu această problemă și recent, în vara anului 2019, a fost prezentat un mod neobișnuit de a face Planeta Roșie locuibilă - pentru început, cel puțin parțial. S-a dovedit că o cupolă transparentă realizată dintr-un material exotic de gel cu o grosime de doar câțiva centimetri încălzește imitația terestră a solului marțian atât de mult într-o iluminare locală slabă încât este capabilă să susțină viața plantelor fără încălzire suplimentară. Și aceasta este o senzație reală. Vă spunem ce se poate face în general, astfel încât după un anumit număr de ani oamenii să se plimbe prin câmpurile marțiene și să admire două luni simultan.
Cupole cu aerogel: sere de nivel 80 descoperite de oamenii de știință acum o lună
Să mergem direct la cea mai recentă descoperire. În iulie 2019, o echipă de oameni de știință a efectuat experimente de laborator simple în care au plasat un analog al solului marțian într-o cameră cu o atmosferă rarefiată și temperatura marțiană. Apoi au strălucit pe cupole cu lămpi care dădeau 150 de wați de energie pe metru pătrat - exact cât dă Soarele în medie suprafeței lui Marte.
S-a dovedit surprinzător: fără cea mai mică încălzire externă, suprafața solului marțian, acoperită de sus cu o cupolă de gel, s-a încălzit puțin peste zero grade. Cupola, cu o grosime de doar doi centimetri, transmite bine lumina vizibilă, încălzind solul, dar transmite foarte slab radiația ultravioletă, infraroșie și căldura. Există mai mult decât suficiente materii prime pentru producția sa (nisip obișnuit) pe Marte, precum și pe Pământ.
Încălzirea solului cu 65 de grade cu o cupolă transparentă simplă arată ca un miracol, deoarece de sub sol nu are o izolație termică specială și o parte din căldură se îndreaptă în continuare în lateral. Adică, este ca și cum ai acoperi pământul înghețat cu o pânză de ulei aranjată inteligent - și apoi totul se întâmplă de la sine. Dar nu există un miracol special aici. Aerogelurile au fost descoperite în 1931 și, de fapt, este un gel alcoolic obișnuit, din care tot alcoolul este evaporat prin încălzire, lăsând o rețea de canale umplute cu aer. Proprietățile sale de izolație termică cu aceeași grosime sunt de până la 7,5 ori mai mari decât cele din spumă sau vată minerală, în timp ce este practic transparentă. O locuință convențională făcută din ea și pe Pământ, fiind complet transparentă, nu ar necesita încălzire, cu excepția nopții lungi polare.
Interesant, de fapt, acest material a fost deja testat pe Marte: roverii americani folosesc aerogel, astfel încât instrumentele lor interne să nu se răcească în timpul nopții marțiene, când temperatura poate scădea la -90 grade.
Cercetătorii care au propus astfel de domuri ca modalitate de a se muta într-o zi pe Marte observă că domurile de aerogel sunt ușor de transportat pe distanțe mari. Mai mult, experimentele din laboratoarele terestre au arătat deja că chiar și roșiile cresc complet pe un analog al solului marțian, dacă temperatura ar fi normală. Nici nu este nevoie să cheltuiești multă apă pentru ei: nu are unde să se evapore de sub cupolă, adică chiar și o cantitate mică din ea va fi consumată în mod constant de plante „în cerc”. Apropo, pentru a confirma aceste propuneri, autorii intenționează să transfere experimentele în Antarctica - văile uscate din McMurdo, care sunt extrem de apropiate de Marte în ceea ce privește clima și lipsa de apă.
Musk are dreptate: Marte poate fi într-adevăr bombardat - și posibil util (dar nu este un fapt)
Cel mai radical mod de a rezolva problema, așa cum se întâmplă adesea, a fost propus de Elon Musk: bombardarea polilor de pe Marte cu bombe termonucleare. Exploziile ar trebui să vaporizeze dioxidul de carbon, care constituie cea mai mare parte a gheții din capacele polare ale acestei planete. CO2 va crea un efect de seră, adică din bombardamentele nucleare de pe a patra planetă se va încălzi serios și mult timp.
Este adevărat, în 2018, un studiu sponsorizat de NASA a propus un punct de vedere complet diferit: este inutil să bombardezi stâlpii. Și, în general, tot dioxidul de carbon al lui Marte nu este suficient pentru a crea o atmosferă suficient de densă pentru încălzirea gravă. Conform calculelor grupului științific „nasov”, după ce a topit capacele polare de dioxid de carbon, presiunea de acolo poate fi crescută de doar 2,5 ori. Se va încălzi, dar sunt încă temperaturi din Antarctica - iar atmosfera este de 60 de ori mai subțire decât a noastră. Autorii lucrării au menționat direct persoana al cărei punct de vedere îl critică: Elon Musk. Dar, se pare, acest lucru nu l-a deranjat în niciun caz.
Chiar și pe Marte, puteți găsi un canion lung de mii de kilometri - și vă puteți așeza în el.
Marte are caracteristici de relief foarte neobișnuite, care nu se găsesc pe Pământ. Unul dintre acestea este sistemul de canioane Mariner Valley cu o lungime de 4.000 de kilometri, cel mai lung cunoscut din sistemul solar. Lățimea sa este de până la 200 de kilometri, iar adâncimea sa este de până la 7 kilometri. Acest lucru înseamnă că, în partea de jos a canioanelor, presiunea atmosferică este de o dată și jumătate mai mare și este vizibil mai caldă și mai umedă decât în restul planetei. Peste o parte a văilor Mariner navele spațiale fotografiază ceați reale din vaporii de apă (în imaginea de mai jos) și pe versanții altor zone - urme întunecate de pâraie în nisip, iar aceste pâraie sunt suspect similare cu apa.
Văile Mariner nu sunt largi peste tot - în unele locuri lățimea lor este de doar câțiva kilometri. S-a propus mult timp să acoperim astfel de locuri cu o cupolă de sticlă, crezând că acest lucru va fi suficient pentru a reține căldura și a forma o temperatură locală ridicată. O cupolă de aerogel peste o astfel de zonă cu apă poate duce la formarea unui climat local relativ cald, cu propriile precipitații și apă. Astfel de locuri pot fi construite treptat și cu cât suprafața acoperită cu cupole adiacente este mai mare, cu atât temperatura medie va fi mai mare (pierderi de căldură mai mici prin pereți). Deci, de fapt, o astfel de terraformare treptată, „târâtoare” poate ocupa o zonă foarte mare a planetei.
Ce este în neregulă cu calculele NASA și de ce sunt deja angajați oameni de știință disidenți la SpaceX?
Există o cale mai ușoară de încălzire globală a lui Marte la temperaturile Pământului. După cum a menționat un alt grup de oameni de știință, am încercat deja această metodă pe Pământ, fără să vrem - să emită 37 de miliarde de tone de dioxid de carbon în atmosfera sa și să crească treptat temperatura de pe planetă. Această cale este gazele cu efect de seră.
Desigur, pe Marte nu există cărbune care să poată crea un efect de seră dacă este ars. Iar CO2 nu este cel mai eficient gaz cu efect de seră. Există candidați mult mai buni, dintre care cel mai promițător este SF6. Molecula sa este formată dintr-un atom de sulf, în jurul căruia ies șase atomi de fluor. Datorită „voluminozității” sale, molecula interceptează perfect atât radiațiile ultraviolete, cât și radiațiile infraroșii, în timp ce transmite bine lumina vizibilă. În ceea ce privește puterea efectului de seră pe care îl provoacă, este de 34.900 de ori mai mare decât dioxidul de carbon. Adică, doar un milion de tone din această substanță ar da același efect de seră ca și zecile de miliarde de tone de CO2 emise de omenire astăzi.
În plus, gazul SF6 este foarte tenace - durata sa de viață în atmosferă este de la 800 la 3200 de ani, în funcție de condițiile externe. Aceasta înseamnă că nu trebuie să vă faceți griji cu privire la decăderea acesteia în atmosfera marțiană: odată produsă, va rămâne acolo pentru o perioadă foarte lungă de timp. În plus, gazul este inofensiv pentru oameni și pentru toate organismele vii. De fapt, pe Marte, este destul de util, deoarece interceptează razele UV nu mai rele decât ozonul, care nu este încă acolo.
Conform calculelor, în aproximativ 100 de ani, injecția de gaze cu efect de seră de acest tip poate crește temperaturile de pe planetă cu zeci de grade.
Este interesant faptul că puțin mai devreme, cu sprijinul NASA, a fost efectuată o altă lucrare științifică, care a descris doar un astfel de scenariu - terraformarea lui Marte datorită gazelor cu efect de seră produse de om cu o eficiență sporită. Una dintre autorele acestei lucrări a fost Marina Marinova, care a lucrat mult timp pentru NASA, iar astăzi s-a angajat la SpaceX. Mai mult decât atât, Elon Musk însuși s-a referit la el ca la un coautor, criticând lucrarea care vorbește despre lipsa de CO2 pe Marte, presupunându-i că ar împiedica transformarea acestuia într-o planetă cu temperaturi apropiate de Pământ.
O caracteristică importantă a unui astfel de efect de seră super-puternic: după încălzirea solului marțian, CO2 legat în acesta ar trebui să fie eliberat în atmosferă, sporind și mai mult încălzirea planetei.
Când va arăta Marte de fapt ca Pământul?
În timp ce SF6 poate într-adevăr transforma întreaga planetă, trebuie înțeles clar că acest lucru nu se va întâmpla mâine. Conform calculelor, pentru aceasta trebuie să cheltuiți miliarde de kilowatti-oră pe an - și să-i cheltuiți pe Marte, producând același gaz SF6 dintr-un sol bogat în fluor și sol gri. Adică, cei care doresc să se terraformeze vor trebui să construiască o întreagă centrală nucleară de 500 megawați pe planetă, instalații automatizate de producție care să elibereze constant gaz SF6 în atmosferă. Acest proces va da rezultate tangibile după o sută de ani de muncă. Ei bine, sau puțin mai repede cu investiții foarte mari în crearea fabricilor.
În tot acest timp, oamenii care își asigură activitățile și studiază Marte vor trebui să trăiască undeva. Este evident că cea mai bună soluție pentru transformarea locală a planetei în locurile de așezare a acestora vor fi domurile de aerogel. Adică, dacă este necesar, terraformarea va avea loc în două moduri simultan: local - pentru coloniștii actuali cu ajutorul domurilor - și global - pentru planeta în ansamblu.
Cine poate trăi deja pe Marte - și de ce contează
Pomii de pe planeta roșie nu vor înflori în viitorul apropiat, dar vegetația în aer liber ar putea veni acolo mai repede decât credem.
În 2012, Agenția Aerospatială Germană a efectuat un experiment cu lichenul arctic Xanthoria elegans. El a fost ținut la o presiune de 150 de ori mai mică decât a Pământului - fără oxigen, la temperaturi marțiene. În ciuda naturii străine a mediului, lichenul nu numai că a supraviețuit, dar nu și-a pierdut capacitatea de a fotosinteza cu succes (în perioadele care imită orele de lumină).
Aceasta înseamnă că, într-o serie de regiuni de pe Marte - aceleași văi ale navigatorilor - astfel de organisme din zona ecuatorială pot trăi deja astăzi. Și după începerea producției de gaz SF6 pe Marte, teritoriul potrivit pentru ei va începe să se extindă rapid. La fel ca și alți licheni, elegantul Xanthoria produce oxigen în timpul fotosintezei. De fapt, eliberarea lichenilor pe pământul în urmă cu aproximativ 1,2 miliarde de ani (cu 0,7 miliarde de ani înainte de plantele superioare) a permis atmosferei terestre să ridice brusc conținutul de oxigen la nivelul zonelor de munte terestre actuale. Cel mai probabil, pe Marte, lichenii vor avea aceeași funcție - de a pregăti atmosfera astfel încât să fie mai ușor pentru creaturi mai complexe să trăiască în ea.
Poate oameni.
