NASA opublikowała wyniki bardzo interesujących badań, które sugerują, że terraformacja Marsa nie może zostać zakończona sukcesem przy wykorzystaniu obecnie dostępnych technologii. Oczywiście, spora część portali internetowych nie byłaby sobą, gdyby nie rozdmuchała tematu do rozmiarów Jowisza przy okazji racząc czytelników takimi zwrotami, jak “terraformacja Marsa jest niemożliwa” czy “nikt – nawet Musk – nie zdoła terraformować Marsa”.

Wyników badań NASA nie sposób negować. Między innymi dlatego, że na ich czele stanął doświadczony Bruce Jakosky, szef marsjańskiej misji MAVEN i wieloletni badacz Marsa. Sonda MAVEN, która w ramach misji wysłana została na orbitę Czerwonej Planety, bada atmosferę, klimat i pogodę na Marsie. Badania przeprowadzane przez sondę mają pomóc odpowiedzieć na pytania dotyczące historii planety, a szczególnie sposobu, w jaki w przeszłości utraciła część atmosfery.

Wyniki przeprowadzonych badań

Terraformacja Marsa wydaje się być naturalnym następstwem kolonizacji Czerwonej Planety. Jednym z jej kluczowych etapów będzie uwolnienie zmagazynowanego na powierzchni Marsa dwutlenku węgla, który zagęści atmosferę i wzmocni efekt cieplarniany.

Według wyników przeprowadzonych badań, Mars nie posiada wystarczającej ilości dwutlenku węgla, który mógłby zostać ponownie wprowadzony do atmosfery w celu jej ogrzania. Przekształcenie nieprzyjaznego środowiska Czerwonej Planety w miejsce podobne do Ziemi jest niemożliwe przy wykorzystaniu obecnie dostępnych technologii.

Źródło: NASA

Mimo iż atmosfera marsjańska składa się przede wszystkim z dwutlenku węgla, jest zbyt rzadka i zimna, aby mogła utrzymać wodę w stanie ciekłym. Dodatkowo, ciśnienie panujące na powierzchni Marsa stanowi około 1% ziemskiego ciśnienia atmosferycznego. Jakakolwiek ilość ciekłej wody na powierzchni Marsa niemal natychmiast zagotowałaby się i wyparowała.

Chociaż Mars posiada znaczne ilości lodu wodnego, który mógłby zostać wykorzystany do wytworzenia pary wodnej, która również jest gazem cieplarnianym, wcześniejsze analizy pokazują, że temperatury panujące na Marsie uniemożliwiają uwolnienie znacznych ilości pary wodnej do atmosfery bez uprzedniego ogrzania planety za pomocą CO2.

Najbardziej dostępnym źródłem CO2 są marsjańskie bieguny, gdzie gaz zmagazynowany jest pod postacią lodu. Według nowej analizy, odparowanie pokrywy lodowej przyczyniłoby się jedynie do niewielkiego wzrostu ciśnienia marsjańskiej atmosfery.

W ramach badań przeanalizowana została również ilość CO2 w marsjańskiej glebie, ale i w tym przypadku okazało się, że jest go zbyt mało, aby jego uwolnienie doprowadziło do powstania atmosfery podobnej do ziemskiej.

Zubrin i Musk

Robert Zubrin oraz Elon Musk uważają, że na Marsie zmagazynowana jest wystarczająca ilość CO2, która zostanie uwolniona do atmosfery, gdy temperatura panująca na planecie zostanie zwiększona.

Autor badań NASA odpowiada, że Musk nie jest w błędzie. Na planecie znajduje się adsorbowany dwutlenek węgla, jak wspomniał w swojej pracy, ale jego ekstrakcja jest bardzo trudnym procesem.

Zubrin dodaje, że temperatura Marsa może zostać podwyższona o kilka stopni za pomocą dostarczenia tetrafluorometanu do jego atmosfery. Wyższa temperatura sprawi, że do atmosfery zacznie się przedostawać uwięziony w powierzchni Marsa dwutlenek węgla, a rosnące temperatury będą napędzać zarówno ten, jak i cieplarniany proces.

W przeciwieństwie do postawionych przez naukowca NASA wniosków, Zubrin uważa, że jeśli marsjański grunt zawiera zaledwie 1% zaadsorbowanego CO2, jego ponowna emisja do atmosfery doprowadzi do powstania na Marsie ciśnienia porównywalnego do ciśnienia panującego na szczycie Mount Everest czy we wnętrzu stacji Skylab podczas trwającego 56 dni eksperymentu SMEAT. Ludzie nie potrzebowaliby skafandrów kosmicznych do poruszania się po powierzchni.

Jakosky uważa, że są tylko dwa sposoby na terraformację Czerwonej Planety.

Jeden z nich wymagałby wytwarzania ogromnych ilości gazów cieplarnianych na powierzchni Marsa. Metoda ta polegałaby na dostarczeniu lub wytwarzaniu gazów odpowiedzialnych za niszczenie warstwy ozonowej Ziemi oraz uwalnianiu zanieczyszczeń do powietrza w celu stymulowania zmian klimatycznych. Inny sposób zakłada budowę ogromnego lustra, które mogłoby ogrzać całą planetę i doprowadzić do uwolnienia CO2 do atmosfery.

Drugie rozwiązanie jest w tej chwili nieosiągalne technologicznie, ale pierwszy sposób już dosyć dobrze przetestowaliśmy na naszej planecie.

Oczywiście, uwolnienie całego dwutlenku węgla znajdującego się w gruncie nie doprowadziłoby do powstania ciśnienia porównywalnego z ciśnieniem ziemskim na poziomie morza, ale jednym z pierwszych celów terraformacji powinno być umożliwienie ludziom poruszanie się po powierzchni Marsa bez skafandrów.

Technologie wymagane do terraformacji Marsa

Wyniki badań przeprowadzonych przez Roberta Zubrina opublikowane zostały 30 lat temu. Przez ten czas dowiedzieliśmy się wielu rzeczy na temat przeszłości i natury Czerwonej Planety. Postulowane przez Zubrina rozwiązania wciąż wydają się być najrozsądniejszymi i najprawdopodobniej osiągalnymi przy wykorzstaniu technologii XXI wieku. Niestety, przez ostatnie ćwierćwiecze temat kolonizacji Marsa był pomijany, a technologie mające umożliwić jego terraformacje nie były szczególnie rozwijane. Mamy prawo wierzyć, że zbliżające się wielkimi krokami lądowanie człowieka na Marsie oraz długo wyczekiwana kolonizacja doprowadzą do opracowania technologii, które poprawią jakość życia nie tylko na Marsie, ale i na Ziemi.

Robert Zubrin proponuje trzy rozwiązania. Jednym z nich jest umieszczenie wspomnianych wcześniej w tekście ogromnych luster na orbicie Marsa, których zadaniem byłoby ogrzanie całej planety lub wybranego obszaru, takiego jak bieguny.

Wyniki badań sugerują, że w przypadku zastosowania orbitalnych luster, ich łączna średnica musiałaby wynosić około 100 kilometrów, aby ilość odbijanego przez nie światła była w stanie odparować CO2 znajdujące się w czapie polarnej na południowym biegunie Marsa.

Wyprodukowanie dużego, pojedynczego lustra o średnicy 100 kilometrów mogłoby być nad wyraz skomplikowane, tak jakby samo podjęcie się terraformacji Marsa nie było wystarczająco trudne. Dlatego też, Zubrin proponuje wybudowanie w przestrzeni kosmicznej, odbijających światło żagli słonecznych, których łączna średnica wyniosłaby 100 kilometrów, a one same miałyby zostać wyprodukowane w przestrzeni kosmicznej z materiałów pochodzących z asteroid lub księżyców Marsa. Łączna masa takiego lustra wyniosłaby około 200 000 ton.

Ilość energii potrzebnej do stworzenia takiej konstrukcji miałaby wynieść 120 megawatów rocznie potrzebnych do wyprodukowania wymaganej ilości aluminium. Taka ilość energii mogłaby pochodzić z reaktorów jądrowych.

Drugą możliwością, lub kolejnym etapem, jeśli postanowiliśmy wdrożyć wszystkie rozwiązania jest bombardowanie Marsa przy użyciu asteroid pochodzących z zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego.

Sprowadzenie asteroidy na kurs kolizyjny z Czerwoną Planetą miałoby się odbyć przy użyciu silników nuklearnych wykorzystujących jako paliwo materiał znajdujący się na asteroidzie. Dla ułatwienia procesu, sprowadzenie asteroidy na kurs kolizyjny mogłoby przebiegać z wykorzystaniem asyst grawitacyjnych planet.

Cztery rakietowe silniki nuklearne o mocy 5000 megawatów mocy cieplnej musiałyby działać przez 10 lat, aby sprowadzić asteroidę o masie 10 miliardów ton na kurs kolizyjny z Marsem. Przy założeniu, że asteroida zawiera w swoim składzie amoniak, który wykorzystany by został jako materiał pędny, jego ilość potrzebna do napędzania silników wyniosłaby około 10% masy asteroidy. Cztery takie asteroidy wystarczyłyby do utworzenia wystarczającego efektu cieplarnianego na Marsie.

Trzecią opcją jest stworzenie efektu cieplarnianego na Marsie na skutek emisji halonów – fluorowcopochodnych metanu i etanu do atmosfery. Wymagania energetyczne do produkcji gazów cieplarnianych obliczone zostały na 1000 megawatów energii, przy czym emisja gazów musiałaby potrwać 50 lat, aby w marsjańskim klimacie i atmosferze doszło do znaczących zmian.

Podsumowując

Znaczne zmiany w marsjańskim klimacie mogą zostać uzyskane już w XXI wieku. Oczywiście, modyfikacje Czerwonej Planety wymagać będą rozwiniętego przemysłu na powierzchni Marsa oraz nowych technologii. Kolonizacja Marsa może być najlepszą okazją do ich opracowania. Podobnie, jak w przypadku programu Apollo, który przyczynił się do powstania wielu nowych technologii.

Podjęcie proponowanych przez Zubrina przedsięwzięć umożliwiłoby ludziom poruszanie się po powierzchni Marsa bez skafandrów kosmicznych, wyłącznie z aparatem tlenowym. Wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury możliwe będzie sprowadzenie roślin, być może modyfikowanych genetycznie, tak aby jak najlepiej znosiły marsjańskie warunki, w celu produkcji tlenu na Marsie. Osiągnięcie odpowiedniej ilości tlenu, wymaganej do tego, aby na powierzchnię Marsa mogły być sprowadzone zwierzęta zajęłoby kilka tysięcy lat. Szybsze dotlenienie planety wymagać będzie wielkich inżynieryjnych wysiłków, ale tak jak zostało wspomniane, kolonizacja Marsa może napędzić powstanie wymaganych technologii.

Problemem pozostaje brak magnetosfery. Jedną z najbardziej odważnych koncepcji, która mogłaby rozwiązać ten problem, jest upłynnienie jądra Marsa, które prawdopodobnie jest stałe, lub częściowo płynne. Miałyby do tego służyć specjalnie zaprojektowane ładunki drążące. Kolejnym pomysłem, który nie opuścił jeszcze strefy rozważań, jest umieszczenie tarczy magnetycznej w punkcie L1 układu Mars-Słońce, co sprawiłoby, że tarcza zawsze znajdowałaby się między Marsem, a Słońcem. Dzięki temu planeta znalazłaby schronienie w magnetycznym ogonie, który nie będzie przepuszczał promieniowania jonizującego.

Zainicjowanie procesów tworzących naturalne pole magnetyczne na Marsie jest obecnie niewykonalne. Najbardziej osiągalny jest koncept “atmosfery stratnej”. Utrzymanie atmosfery miałoby polegać na jej systematycznym uzupełnianiu odpowiednią mieszanką gazów. Z czasem deficyt atmosfery będą korygować cyjanobakterie i rozległe uprawy roślin.

 

Zachęcam również do przeczytania artykułu “Trochę o terraformacji Marsa

 

Źródło: NASA, Praca Naukowa Roberta Zubrina, Portal Astronomy

Bartosz Mejer Administrator
Popularyzator sektora kosmicznego w Polsce. Udzielam się głównie na tematy załogowej eksploracji kosmosu, kolonizacji Marsa oraz nowinek astrofizycznych.
18