Kad Cilvēki Varēs Dzīvot Uz Marsa?

Kad Cilvēki Varēs Dzīvot Uz Marsa?
Kad Cilvēki Varēs Dzīvot Uz Marsa?

Video: Kad Cilvēki Varēs Dzīvot Uz Marsa?

Video: Kad Cilvēki Varēs Dzīvot Uz Marsa?
Video: Земля превращается в Марс 2024, Marts
Anonim

Dzīve uz Marsa: kā nesenie atklājumi mūs tuvina pārejai uz Sarkano planētu un cik ilgs laiks tam būs vajadzīgs.

Salda dzīve uz Marsa
Salda dzīve uz Marsa

2019. gada 16. augustā ekscentriskais miljardieris un izgudrotājs Elons Musks tvītoja Nūku Marsu! ("Sitīsim Marsu ar kodolbumbām!"). Marss - un tas, ko cilvēks ar to var darīt - uztrauc cilvēci vismaz kopš Reja Bredberija grāmatas “Marsa hronika”. Bet starp pusgadsimtu senām fantāzijām un mūsu dienām ir milzīga atšķirība: jaunākie zinātniskie atklājumi sarunas par dzīvi uz Marsa no fantāzijas aprindām ir pārnesuši uz pētnieku un pat uzņēmēju birojiem.

Ceturtā Saules sistēmas planēta rādiusā ir puse no Zemes lieluma, bet platībā tā ir vienāda ar visiem Zemes kontinentiem kopā (par laimi, okeānu nav), kā arī 2008. gadā NASA pētījumu zonde tur atrada ūdeni (ledus formā). Nav pārsteidzoši, ka pastāv kārdinājums apdzīvot planētu, un burtiski 2019. gada jūlijā raķešu dzinēji lidojumam uz turieni pirmo reizi spēja pacelt gaisā Starhopper, prototipu, kas pēc dažiem gadiem pārvērtīsies par Starship - raķete un kosmosa kuģis, kas izveidots tieši lidojumiem uz Marsu. Pateicoties pilnīgai Starship atkārtotai izmantošanai (vairāk nekā simts lietojumu), lidojumu uz Marsu izmaksām vajadzētu kristies.

Tajā pašā laikā gada vidējā temperatūra uz Marsa ir -63 grādi pēc Celsija, aptuveni tāda pati kā Vostokas Antarktikas stacijā. Tur ir tik auksts, jo tā atmosfēra ir 150 reizes plānāka nekā Zemes. Ar tik plānu gāzes apvalku siltumnīcas efekts ir ļoti vājš, tāpēc tas ir auksts. Problēmu var atrisināt, pietuvinot Marsa klimatiskos apstākļus Zemes klimatam - šo procesu sauc par terraformēšanu. Marsa gadījumā tam nepieciešams kaut kā strauji sildīt planētas virsmu, kas pat labākajos gados atrodas 56 miljonu kilometru attālumā no šejienes.

Zinātnieki diezgan nopietni cīnās ar šo problēmu, un nesen, 2019. gada vasarā, sākotnēji vismaz daļēji tika parādīts neparasts veids, kā padarīt Sarkano planētu apdzīvojamu. Izrādījās, ka caurspīdīgs kupols, kas izgatavots tikai no pāris centimetru bieza eksotiska gēla materiāla, sliktā vietējā apgaismojumā tik daudz sasilda Marsa augsnes zemes imitāciju, ka tas spēj uzturēt augu dzīvi bez papildu apsildīšanas. Un tā ir īsta sensācija. Mēs jums sakām, ko vispār var darīt, lai pēc noteikta gadu skaita cilvēki staigātu pa Marsa laukiem un apbrīnotu divus pavadoņus vienlaikus.

Airgel kupoli: 80. līmeņa siltumnīcas, kuras zinātnieki atklāja pirms mēneša

Pārejam tieši uz jaunāko atklājumu. 2019. gada jūlijā zinātnieku komanda veica vienkāršus laboratorijas eksperimentus, kuros viņi ievietoja Marsa augsnes analogu kamerā ar retu atmosfēru un Marsa temperatūru. Tad tie spīdēja uz kupoliem ar lampām, kas deva 150 vatu enerģiju uz kvadrātmetru - tieši tik daudz, cik saule vidēji dod Marsa virsmai.

Tas izrādījās pārsteidzoši: bez mazākās ārējās sasilšanas Marsa augsnes virsma, kas no augšas pārklāta ar gēla kupolu, iesildījās nedaudz virs nulles grādiem. Tikai divu centimetru biezais kupols labi pārraida redzamo gaismu, sildot augsni, bet ļoti slikti pārraida ultravioleto, infrasarkano starojumu un siltumu. Tā ražošanai (parastās smiltis) uz Marsa, kā arī uz Zemes ir vairāk nekā pietiekami daudz izejvielu.

Zemes sildīšana par 65 grādiem ar vienkāršu caurspīdīgu kupolu izskatās kā brīnums, jo no apakšas zemei nav īpašas siltumizolācijas un daļa siltuma joprojām iet uz sāniem. Tas ir, tas ir tāpat kā nosalušās zemes pārklāšana ar veikli sakārtotu eļļas audumu - un tad viss notiek pats no sevis. Bet šeit nav īpaša brīnuma. Aerogels tika atklāts 1931. gadā, un faktiski tas ir parasts spirta gēls, no kura visu spirtu iztvaicē, sildot, atstājot ar gaisu piepildītu kanālu tīklu. Tās siltumizolācijas īpašības ar tādu pašu biezumu ir līdz 7,5 reizes augstākas nekā putuplasta vai minerālvates īpašībām, savukārt tā ir praktiski caurspīdīga. Parastam no tā un uz Zemes izgatavotam mājoklim, kas ir pilnīgi caurspīdīgs, apkure nebūtu nepieciešama, izņemot ilgo polāro nakti.

Interesanti, ka patiesībā šis materiāls jau ir pārbaudīts uz Marsa: amerikāņu braucēji izmanto aerogelu, lai viņu iekšējie instrumenti netiktu pārāk atdzesēti Marsa naktī, kad temperatūra var pazemināties līdz -90 grādiem.

Pētnieki, kuri ir piedāvājuši šādus kupolus kā veidu, kā vienu dienu pārcelties uz Marsu, atzīmē, ka aerogelu kupolus ir viegli transportēt lielos attālumos. Turklāt eksperimenti sauszemes laboratorijās jau ir parādījuši, ka pat tomāti pilnībā aug Marsa augsnes analogā, ja temperatūra būtu normāla. Arī viņiem nav nepieciešams tērēt daudz ūdens: tam nav kur iztvaikot no zem kupola, tas ir, pat nelielu daudzumu augu nepārtraukti patērēs "pa apli". Starp citu, lai apstiprinātu šos priekšlikumus, autori plāno eksperimentus pārcelt uz Antarktīdu - sausajām Makmurdo ielejām, kas klimata un bezūdens ziņā ir ārkārtīgi tuvu Marsam.

Muskam ir taisnība: Marsu patiešām var bombardēt - un, iespējams, lietderīgi (bet ne fakts)

Radikālāko problēmu risināšanas veidu, kā tas bieži notiek, ierosināja Elons Musks: bombardēt Marsa stabus ar termoelektroniskām bumbām. Sprādzieniem vajadzētu iztvaikot oglekļa dioksīdu, kas veido lielāko daļu ledus šīs planētas polārajos vāciņos. CO2 radīs siltumnīcas efektu, tas ir, no kodolbumbu sprādzieniem uz ceturtās planētas tas nopietni un ilgi iesils.

Tiesa, 2018. gadā NASA sponsorētā pētījumā tika izvirzīts pavisam cits viedoklis: nav lietderīgi bombardēt stabus. Un kopumā ar visu Marsa oglekļa dioksīdu nepietiek, lai radītu pietiekami blīvu atmosfēru nopietnai sasilšanai. Pēc "nasov" zinātniskās grupas aprēķiniem, izkausējot oglekļa dioksīda polāros vāciņus, spiedienu tur var paaugstināt tikai 2,5 reizes. Kļūs siltāks, bet tā joprojām ir Antarktikas temperatūra - un atmosfēra ir 60 reizes plānāka nekā mūsējā. Darba autori tieši minēja personu, kuras viedokli viņi kritizē: Elonu Musku. Bet tas, šķiet, viņu nemaz neuztrauca.

Pat uz Marsa jūs varat atrast tūkstošiem kilometru garu kanjonu - un tajā apmesties.

Marsam ir ļoti neparastas reljefa iezīmes, kas nav atrodamas uz Zemes. Viena no tām ir 4000 kilometrus garā Marinera ielejas kanjonu sistēma, kas ir garākā Saules sistēmā. Tās platums ir līdz 200 kilometriem, bet dziļums - līdz 7 kilometriem. Tas nozīmē, ka kanjonu apakšā atmosfēras spiediens ir pusotru reizi lielāks un ir manāmi siltāks un mitrāks nekā pārējā planētā. Tieši virs Marinera ielejām kosmosa kuģis no ūdens tvaikiem fotografē reālas miglas (attēlā zemāk), bet citu rajonu nogāzēs - tumšas strautu pēdas smiltīs, un šīs straumes ir aizdomīgi līdzīgas ūdenim.

Marinera ielejas nav visur platas - dažviet to platums ir tikai daži kilometri. Jau sen ir ierosināts šādas vietas pārklāt ar stikla kupolu, uzskatot, ka ar to pietiks, lai saglabātu siltumu un izveidotu vietēju augstu temperatūru. Aerogēla kupols virs šādas teritorijas ar ūdeni var izraisīt vietēja relatīvi silta klimata veidošanos ar saviem nokrišņiem un ūdeni. Šādas vietas var veidot pakāpeniski, un jo lielāka platība ir pārklāta ar abutiem kupoliem, jo augstāka būs vidējā temperatūra (mazāk siltuma zudumu caur sienām). Tātad faktiski šāda pakāpeniska, "ložņājoša" terra formēšana var aizņemt ļoti lielu planētas teritoriju.

Kas vainas NASA aprēķiniem un kāpēc SpaceX jau tiek pieņemti atšķirīgi zinātnieki?

Ir vienkāršāks ceļš uz Marsa globālo sasilšanu līdz Zemes temperatūrai. Kā atzīmēja cita zinātnieku grupa, mēs jau esam izmēģinājuši šo metodi uz Zemes, paši to nevēloties - emitējot tās atmosfērā 37 miljardus tonnu oglekļa dioksīda un pakāpeniski paaugstinot temperatūru uz planētas. Šis ceļš ir siltumnīcefekta gāzes.

Protams, uz Marsa nav ogļu, kas, sadedzinot, varētu radīt siltumnīcas efektu. Un CO2 nav visefektīvākā siltumnīcefekta gāze. Ir daudz labāki kandidāti, no kuriem visdaudzsološākais ir SF6. Tās molekula sastāv no viena sēra atoma, ap kuru izceļas seši fluora atomi. Pateicoties "lielgabarītībai", molekula lieliski uztver gan ultravioleto, gan infrasarkano starojumu, vienlaikus labi raidot redzamo gaismu. Runājot par siltumnīcas efekta stiprumu, tas ir 34 900 reizes lielāks nekā oglekļa dioksīds. Tas ir, tikai miljons tonnu šīs vielas radītu tādu pašu siltumnīcas efektu kā desmitiem miljardu tonnu CO2, ko cilvēce šodien izdala.

Turklāt SF6 gāze ir ļoti izturīga - tās dzīves laiks atmosfērā ir no 800 līdz 3200 gadiem, atkarībā no ārējiem apstākļiem. Tas nozīmē, ka jums nav jāuztraucas par tā sabrukšanu Marsa atmosfērā: kad tas tiks ražots, tas paliks tur ļoti ilgu laiku. Turklāt gāze ir nekaitīga cilvēkiem un visiem dzīvajiem organismiem. Patiesībā uz Marsa tas ir diezgan noderīgs, jo tas uztver UV starus, kas nav sliktāki par ozonu, kura vēl nav.

Saskaņā ar aprēķiniem aptuveni 100 gadu laikā šāda veida super siltumnīcas efektu izraisošo gāzu iesmidzināšana var paaugstināt temperatūru uz planētas par desmitiem grādu.

Interesanti, ka nedaudz agrāk ar NASA atbalstu tika veikts vēl viens zinātnisks darbs, kurā tika aprakstīts tieši šāds scenārijs - Marsa terraformēšana paaugstinātas efektivitātes mākslīgo siltumnīcefekta gāzu dēļ. Viena no šī darba autorēm bija Marina Marinova, kura ilgu laiku strādāja NASA, un šodien viņa ieguva darbu SpaceX. Turklāt Elons Musks pats to dēvēja par līdzautoru, kritizējot darbu, kas runā par CO2 trūkumu uz Marsa, it kā neļaujot tam pārvērsties par planētu, kuras temperatūra ir tuvu Zemei.

Svarīga šāda superjaudīga siltumnīcas efekta iezīme: pēc Marsa augsnes sasilšanas tajā sasaistītais CO2 jāizlaiž atmosfērā, vēl vairāk palielinot planētas sasilšanu.

Kad Marss patiesībā izskatīsies kā Zeme?

Kaut arī SF6 patiešām var pārveidot visu planētu, ir skaidri jāsaprot, ka tas nenotiks rīt. Saskaņā ar aprēķiniem šim nolūkam jums jāpavada miljardi kilovatstundu gadā - un jātērē tās uz Marsa, iegūstot to pašu SF6 gāzi no augsnes, kas bagāta ar fluoru un pelēku augsni. Tas ir, tiem, kas vēlas veikt terraformu, uz planētas būs jāuzbūvē vesela 500 megavatu atomelektrostacija, automatizētas ražošanas iekārtas, kas pastāvīgi izlaiž SF6 gāzi atmosfērā. Šis process sniegs taustāmus rezultātus pēc simts gadu darba. Nu vai nedaudz ātrāk ar ļoti lieliem ieguldījumiem rūpnīcu izveidē.

Visu šo laiku cilvēkiem, kuri nodrošina savas aktivitātes un pēta Marsu, būs kaut kur jādzīvo. Ir acīmredzams, ka labākais risinājums planētas vietējai transformācijai viņu apmetnes vietās būs aerogelu kupoli. Tas ir, ja nepieciešams, teritorijas veidošana notiks uzreiz divos veidos: vietējā - pašreizējiem kolonistiem ar kupolu palīdzību - un globālā - visai planētai kopumā.

Kurš jau var dzīvot uz Marsa - un kāpēc tas ir svarīgi

Ābolu koki uz Sarkanās planētas tuvākajā laikā neziedēs, bet āra veģetācija tur var nonākt ātrāk, nekā mēs domājam.

Vēl 2012. gadā Vācijas Aviācijas un kosmosa aģentūra veica eksperimentu ar arktisko ķērpju Xanthoria elegans. Viņu turēja spiedienā, kas bija 150 reizes zemāks nekā Zemes - bez skābekļa Marsa temperatūrā. Neskatoties uz vides svešzemju dabu, ķērpis ne tikai izdzīvoja, bet arī nezaudēja spēju veiksmīgi fotosintezēt (periodos, kas atdarina dienasgaismas stundas).

Tas nozīmē, ka vairākos Marsa reģionos - tajās pašās Jūrnieku ielejās - šādi organismi ekvatoriālajā zonā jau var dzīvot šodien. Un pēc SF6 gāzes ražošanas sākšanas uz Marsa viņiem piemērotā teritorija sāks strauji paplašināties. Tāpat kā citi ķērpji, arī elegantā ksantorija fotosintēzes laikā rada skābekli. Patiesībā tieši ķērpju izlaišana uz zemes zemes pirms apmēram 1,2 miljardiem gadu (0,7 miljardi gadu pirms augstākiem augiem) ļāva zemes atmosfērai strauji paaugstināt skābekļa saturu līdz mūsdienu zemes augstienes līmenim. Visticamāk, uz Marsa ķērpjiem būs tāda pati funkcija - sagatavot atmosfēru tā, lai sarežģītākām radībām tajā būtu vieglāk dzīvot.

Varbūt cilvēki.

Ieteicams: