Ideja Marsa da nekako oblikuje Mars kako bi ga učinili ugodnijim vizionarski je znanstveni fantastični san. Ali sada, materijal nazvan silica airgel može učiniti čitavu ideju o oblikovanju Marsa malo manje nemogućom.
Istaknuti ljudi od Carla Sagana do Elona Muska predložili su zagrijavanje Marsa i atmosferu, a trik leži u smrznutom CO2 i vodi u polarnim kapama planeta. Sagan je rekao da ako bi te kapice mogle nekako ispariti, tada bi efekt stakleničkih plinova s CO2 učinio ostalo. Musk je rekao, pomalo i šaljivo, da će atomska bomba bačena na stupove učiniti trik.
Nastavlja se ozbiljan znanstveni rad kako bi se istražila ideja, barem teoretski. Glavno je pitanje ima li Mars dovoljno CO2 i vode za stvaranje atmosferske gustoće slične Zemlji?
Znanstvenici sa Sveučilišta u Koloradu su u 2018. godini proučavali to pitanje. Njihov zaključak? Teraformiranje Marsa nije moguće s našom trenutnom tehnologijom, nešto što se većina ljudi već osjećala sigurno je istina.
„Naši rezultati sugeriraju da nema dovoljno CO2 preostali na Marsu za pružanje značajnog zagrijavanja staklenika bili su plin koji je stavljen u atmosferu; pored toga, većina CO2 plin nije dostupan i ne može ga se lako mobilizirati. Kao rezultat toga, oblikovanje Marsa nije moguće uporabom suvremene tehnologije ", rekao je Bruce Jakosky, profesor u Laboratoriji za fiziku atmosfere i svemira na Sveučilištu Colorado, Boulder.
Ali to je bilo prije godinu dana, a tehnologija se neprestano razvija.
U novom istraživanju Nature Astronomy, trio istraživači iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon, Sveučilište Harvard i Sveučilište u Edinburghu, sugeriraju da bi Mars mogao biti useljiv ako promijenimo svoje mišljenje i uporabimo novu tehnologiju. Umjesto da veliki snovi o cjelovitosti crvenog planeta učine useljivim, ono što znanstvenici nazivaju Globalna atmosferska modifikacija (GAM), što ako se male regije mogu transformirati?
Ključ njihovog načina razmišljanja je silikagela.
"Ovaj regionalni pristup omogućavanju nastanka Marsa mnogo je ostvariviji od globalnih modifikacija atmosfere."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson Škola inženjerskih i primijenjenih znanosti
Silica airgel nije ono što možda mislite da jest. Umjesto stvarnog gela, to je čvrst, čvrst, suh materijal. Stvoreno je ekstrahiranjem tekućine iz gela postupkom zvanim nadkritično sušenje, a isti postupak koristi i kafu bez kofeina.
Istraživači koji stoje iza ove nove studije koristili su modele i eksperimente kako bi pokazali da tanak, 2 do 3 cm (.8 do 1.2 inčni) sloj aerogela može omogućiti sunčevoj svjetlosti da prodre, ali bi zadržao toplinu. Gel bi također omogućio dovoljno sunčeve svjetlosti za fotosintezu i trajno bi zagrijao područje koje je prekrilo, omogućujući topljenje vodenog leda i smrznutog CO2. Možda je najbolje od toga da vam to ne bi bio potreban izvor topline koja pati od energije.
"Ovaj regionalni pristup omogućavanju nastanka Marsa mnogo je ostvariviji od globalnih modifikacija atmosfere", rekao je Robin Wordsworth, docent za nauku o okolišu i inženjerstvo na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) i Odjel za Zemlju i planetarne znanosti. "Za razliku od prethodnih ideja da se Mars učini useljivim, ovo je nešto što se može sustavno razvijati i testirati s materijalima i tehnologijom koje već imamo", rekao je u priopćenju za javnost.
„Mali otoci nastanjivanja“
"Mars je osim Zemlje najnaseljeniji planet u našem Sunčevom sustavu", rekla je Laura Kerber, znanstvena suradnica u NASA-inom laboratoriju za mlazni pogon. "Ali to je neprijateljski svijet za mnoge vrste života. Sustav stvaranja malih otoka naseljenosti omogućio bi nam da transformiramo Mars na kontrolirani i skalabilan način. "
Zračni luk silika, ideja oživljavanja na otoku nadahnuta je nečim što se već događa na Marsovim polovima.
Za razliku od Zemlje, CO2 na Marsu je smrznut, zarobljen na polovima. Dok su ovdje na Zemlji stubovi vodeni led, Marsovski stupovi su kombinacija vodenog leda i CO2 leda. Iako je smrznut, taj CO2 i dalje omogućuje prodiranje sunčeve svjetlosti dok zadržava toplinu.
Slike Marsovih stupova pokazuju kako se to događa.
Na ovoj slici leda na Marsu, CO2 je zarobio Sunčevu toplinu. To stvara male džepove topline ljeti, koji se pojavljuju kao crne rastopljene mrlje u ledu.
"Počeli smo razmišljati o ovom efektu staklene bašte u čvrstom stanju i kako bi se moglo iskoristiti za stvaranje povoljnih okruženja na Marsu u budućnosti", rekao je Wordsworth. "Počeli smo razmišljati o tome koji bi materijali mogli minimizirati toplinsku vodljivost, ali svejedno propuštati što više svjetlosti."
Kako se ispostavilo, silica airgel pristaje na račun. Prvi put izumljen je 1931. godine i to je jedan od najatraktivnijih visokoizolacijskih materijala ikad izrađenih. To je zato što je to vrlo porozan materijal koji je gotovo u potpunosti izrađen od zraka. Riječ je o 99,8% zraka, poput toplinskog prozora.
Kremeni aerogeli su porozni sa 97 posto, što znači da se svjetlost kreće kroz materijal, ali međusobno povezani nanoplasti infracrvenog zračenja silicijevog dioksida i znatno usporavaju provođenje topline. Ti se aerogeli danas koriste u nekoliko inženjerskih primjena, uključujući NASA-in Mars istraživački rover. Koriste se za zagrijavanje osjetljive elektronike.
"Silica airgel je obećavajući materijal, jer je njegov učinak pasivan", rekao je Kerber. "Ne bi bilo potrebno velike količine energije ili održavanja pokretnih dijelova kako bi neko područje bilo toplo tijekom dugog razdoblja."
Istraživači su postavili eksperimente kako bi oponašali uvjete na Marsu. Eksperimentirali su s dvije vrste silikagela: česticama i pločicama. Otkrili su da su obojica učinkovita u povećanju temperature. Oboje su bili učinkoviti i u sprečavanju opasnog UV zračenja.
Njihovi rezultati pokazuju da je 2 cm ili više sloja aerogela smanjilo UVC zračenje na manje od 0,5%. UVC je UV-zračenje veće energije i može biti posebno štetno. Na Zemlji gotovo nikakvo mjerljivo UVC zračenje ne doseže površinu zbog ozona, molekularnog kisika i vodene pare u gornjoj atmosferi.
"Rasprostranjeni na dovoljno velikom području, ne bi vam trebala druga tehnologija ili fizika, trebat će vam samo sloj ove stvari na površini, a ispod vas bi imali stalnu tekuću vodu", rekao je Wordsworth. "Iz toga proizlazi čitav niz fascinantnih inženjerskih pitanja."
Dovoljno je lako zamisliti neku vrstu kupolaste strukture načinjene od silikagela. Bilo bi dovoljno toplo da bude moguće useliti, a blokiralo bi i UV zračenje. To bi moglo biti poput staklenika na Zemlji u kojem je voda ostala tekuća i moglo bi se uzgajati biljke.
Treba očito još puno posla i istraživanja. Wordsworth i drugi istraživači namjeravaju testirati aerogele sa silicijem na lokacijama sličnim Marsu, ovdje na Zemlji. Ciljaju suhu dolinu u Čileu i Antarktiku.
Wordsworth je jasan u jednom: inženjering klime na Marsu nije samo tehničko i inženjersko pitanje. To je i etičko i filozofsko pitanje.
Ako na Marsu već žive mikrobi, možda negdje ispod površine, što je s njima? Trebamo li to učiniti? Imamo li pravo?
"Ako ćete omogućiti život na Marsovskoj površini, jeste li sigurni da već nema života? Ako postoji, kako ćemo upravljati tim putem ", upita Wordsworth. "U trenutku kad se odlučimo obvezati na ljude na Marsu, ta su pitanja neizbježna."
Izvori:
- Istraživački rad: Omogućavanje Marsovske habitacije silikagelom pomoću čvrstog stakleničkog efekta
- Priopćenje za javnost: Materijalni način da se Mars iskoristi za život
- Priopćenje za javnost: Oblikovanje Marsa nije moguće pomoću današnje tehnologije
- Wikipedia: Airgel
- Svemirski magazin: Trebamo li oblikovati Mars?
