Élet a Marson: mennyire hozzák közelebb a legutóbbi felfedezések a Vörös Bolygóhoz való költözéshez és mennyi időbe telik ez.
2019. augusztus 16-án az excentrikus milliárdos és feltaláló Elon Musk tweetelt Nuke Marsról! ("Üssük a Marsot atombombákkal!"). A Mars - és mit tehet vele egy ember - aggasztja az emberiséget, legalábbis Ray Bradbury A marsi krónikák óta. Ám óriási különbség van a fél évszázaddal ezelőtti fantáziák és napjaink között: a legfrissebb tudományos felfedezések a Mars életéről folytatott beszélgetéseket a fantáziakörökből a kutatók, sőt üzletemberek irodáiba is átvitték.
A Naprendszer negyedik bolygója sugárban a Föld felének a fele, de területileg megegyezik a Föld összes kontinensével együtt (szerencsére nincsenek óceánok), ráadásul 2008-ban a NASA kutatószondája vizet talált ott (jég formája). Nem meglepő, hogy van egy kísértés a bolygó népesítésére, és szó szerint 2019 júliusában az első járat rakétamotorjai képesek voltak a levegőbe emelni a Starhoppert, egy prototípust, amely néhány év múlva Starship-be vált - kifejezetten a Marsra történő repülésekhez létrehozott rakéta és űrhajó. A Starship teljes újrafelhasználhatóságának (több mint száz felhasználásnak) köszönhetően a Marsra tartó járatok költségeinek zuhanniuk kell.
Ugyanakkor a Marson az átlagos éves hőmérséklet -63 Celsius fok, megközelítőleg megegyezik a Vostok Antarktisz állomás hőmérsékletével. Olyan hideg van ott, mert a légköre 150-szer vékonyabb, mint a Földé. Ilyen vékony gázhéj mellett az üvegházhatás nagyon gyenge, ezért hideg. A probléma megoldható úgy, hogy a Mars éghajlati viszonyait közelebb hozzuk a Föld éghajlatához - ezt a folyamatot terraformnak nevezzük. A Mars esetében ehhez valahogy élesen fel kell melegíteni a bolygó felszínét, amely még a legjobb években is 56 millió kilométerre található innen.
A tudósok meglehetősen keményen küzdenek ezzel a problémával, és nemrég, 2019 nyarán bemutatták a Red Planet lakhatóvá tételének egy szokatlan módját - legalábbis kezdetben. Kiderült, hogy a csak pár centiméter vastag egzotikus gélanyagból készült átlátszó kupola annyira rosszul melegíti a marsi talaj földi utánzását gyenge helyi megvilágításban, hogy további fűtés nélkül képes támogatni a növények életét. És ez egy igazi szenzáció. Megmondjuk, mit lehet tenni úgy, hogy bizonyos évek után az emberek végigmennek a marsi mezőkön, és egyszerre két holdat csodálnak.
Airgel-kupolák: 80-as szintű üvegházakat fedeztek fel a tudósok egy hónappal ezelőtt
Menjünk egyenesen a legújabb felfedezésre. 2019 júliusában egy tudóscsoport egyszerű laboratóriumi kísérleteket végzett, amelyek során a marsi talaj analógját egy ritka atmoszférájú és marsi hőmérsékletű kamrába helyezték. Aztán a kupolákon olyan lámpákkal ragyogtak, amelyek négyzetméterenként 150 watt energiát adtak - pontosan annyit, amennyit a nap átlagosan a Mars felszínére ad.
Meglepő lett: a legkisebb külső fűtés nélkül a marsi talaj felülről felülről gélkupolával borított felülete kissé nulla fok fölé melegedett. A mindössze két centiméter vastag kupola jól átviszi a látható fényt, melegen melegíti a talajt, de nagyon rosszul engedi át az ultraibolya, az infravörös sugárzást és a hőt. A Marson, valamint a Földön több mint elegendő alapanyag áll rendelkezésre termeléséhez (közönséges homok).
A föld 65 fokos fűtése egyszerű, átlátszó kupolával csodásnak tűnik, mert alulról a talajnak nincs külön hőszigetelése, és a hő egy része még mindig oldalra megy. Vagyis olyan, mintha a megfagyott talajt okosan elrendezett olajruhával borítanánk - és akkor minden magától történik. De itt nincs különösebb csoda. Aerogéleket 1931-ben fedeztek fel, és valójában egy szokásos alkoholgélről van szó, amelyből az összes alkoholt melegítéssel elpárologtatják, így levegővel töltött csatornák hálózata marad el. Hőszigetelő tulajdonságai azonos vastagsággal akár 7,5-szer magasabbak, mint a hab vagy az ásványgyapoté, miközben gyakorlatilag átlátszó. A belőle és a Földön készült hagyományos lakásoknak, amelyek teljesen átlátszók, nem lenne szükség fűtésre, kivéve a hosszú sarki éjszakát.
Érdekes, hogy valójában ezt az anyagot már tesztelték a Marson: az amerikai roverek aerogélt használnak, hogy belső műszereik ne lehűljenek túl a marsi éjszakán, amikor a hőmérséklet -90 fokig süllyedhet.
Azok a kutatók, akik ilyen kupolákat javasoltak egy napra a Marsra költözéshez, megjegyzik, hogy az aerogél kupolákat könnyű nagy távolságokon szállítani. Sőt, a földi laboratóriumokban végzett kísérletek már kimutatták, hogy még a paradicsom is teljesen nő a marsi talaj analógján, ha a hőmérséklet normális lenne. Számukra sem kell sok vizet elkölteni: nincs honnan elpárolognia a kupola alól, vagyis annak kis részét is folyamatosan "körben" fogyasztják a növények. Egyébként e javaslatok megerősítése érdekében a szerzők azt tervezik, hogy a kísérleteket az Antarktiszra helyezik át - a McMurdo száraz völgyeibe, amelyek éghajlat és vízmentesség szempontjából rendkívül közel vannak a Marshoz.
Musknak igaza van: a Mars valóban bombázható - és valószínűleg hasznos is (de nem tény)
A probléma megoldásának legradikálisabb módját, amint az gyakran előfordul, Elon Musk javasolta: bombázni a Mars pólusait termonukleáris bombákkal. A robbanásoknak el kell párologtatniuk a széndioxidot, amely a jég nagy részét alkotja e bolygó sarki sapkáiban. A CO2 üvegházhatást vált ki, vagyis a negyedik bolygón végrehajtott atomrobbantások miatt ez komolyan és hosszú ideig felmelegszik.
Igaz, 2018-ban a NASA által támogatott tanulmány egy teljesen más nézőpontot vetett fel: hiába bombázzák az oszlopokat. És általában a Mars teljes szén-dioxidja nem elegendő ahhoz, hogy a komoly felmelegedéshez elég sűrű légkört teremtsen. A "nasov" tudományos csoport számításai szerint, miután megolvasztották a szén-dioxid sarki kupakjait, az ottani nyomás csak 2,5-szeresére emelhető. Melegebb lesz, de még mindig antarktiszi hőmérsékletű - és a légkör 60-szor vékonyabb, mint a miénk. A mű szerzői közvetlenül megemlítették azt a személyt, akinek nézőpontját kritizálják: Elon Muskot. De úgy tűnik, ez a legkevésbé sem zavarta.
Még a Marson is megtalálhatja a több ezer kilométer hosszú kanyont - és megtelepedhet benne.
A Marsnak nagyon szokatlan domborzati tulajdonságai vannak, amelyek nem találhatók meg a Földön. Ezek egyike a 4000 kilométer hosszú Mariner-völgy kanyonrendszere, amely a leghosszabb a Naprendszerben. Szélessége legfeljebb 200 kilométer, mélysége pedig legfeljebb 7 kilométer. Ez azt jelenti, hogy a kanyonok alján a légköri nyomás másfélszer nagyobb, és észrevehetően melegebb és párásabb, mint a bolygó többi részén. A Mariner-völgyek egy részén túl az űrhajók valódi ködöket fényképeznek a vízgőzből (az alábbi képen) és más területek lejtőin - sötét patakok nyomai a homokban, és ezek a patakok gyanúsan hasonlítanak a vízhez.
A Mariner-völgyek nem mindenhol szélesek - néhol szélességük csak néhány kilométer. Régóta javasolják, hogy az ilyen helyeket üvegkupolával borítsák be, úgy gondolva, hogy ez elegendő lesz a hő megtartásához és a helyi magas hőmérséklet kialakításához. Az aerogélkupola egy ilyen terület fölött vízzel egy helyi viszonylag meleg éghajlat kialakulásához vezethet, saját csapadékkal és vízzel. Az ilyen helyeket fokozatosan lehet felépíteni, és minél nagyobb az ütköző kupolákkal borított terület, annál magasabb lesz az átlagos hőmérséklet (kevesebb a hőveszteség a falakon keresztül). Tehát valójában egy ilyen fokozatos, "kúszó" terraformálás nagyon nagy területet foglalhat el a bolygón.
Mi a baja a NASA számításainak, és miért alkalmaznak már másképp gondolkodó tudósokat a SpaceX?
Van egy egyszerűbb út a Mars globális felmelegedésére a Föld hőmérsékletére. Amint azt egy másik tudóscsoport megjegyezte, már megpróbáltuk ezt a módszert a Földön, anélkül, hogy szeretnénk - 37 milliárd tonna szén-dioxidot bocsátani a légkörébe, és fokozatosan növelni a bolygó hőmérsékletét. Ez az út az üvegházhatású gázok.
Természetesen a Marson nincs olyan szén, amely égés esetén üvegházhatást idézhet elő. És a CO2 nem a leghatékonyabb üvegházhatású gáz. Sokkal jobb jelöltek vannak, amelyek közül a legígéretesebb az SF6. Molekulája egy kénatomból áll, amely körül hat fluoratom áll ki. "Térfogata" miatt a molekula tökéletesen elkapja az ultraibolya és az infravörös sugárzást, miközben jól átadja a látható fényt. Az általa okozott üvegházhatás erősségét tekintve 34 900-szor nagyobb, mint a szén-dioxid. Vagyis csak egymillió tonna anyag ugyanolyan üvegházhatást váltana ki, mint az emberiség által ma kibocsátott tízmilliárd tonna CO2.
Ezenkívül az SF6 gáz nagyon szívós - élettartama a légkörben 800 és 3200 év, a külső körülményektől függően. Ez azt jelenti, hogy nem kell aggódnia a marsi légkörben bekövetkező bomlása miatt: miután előállt, nagyon sokáig ott marad. Ezenkívül a gáz ártalmatlan az emberre és minden élő szervezetre. Valójában a Marson ez inkább hasznos, mert az UV sugárzást nem rosszabbul fogja el, mint az ózon, amely még nincs meg.
Számítások szerint körülbelül 100 év alatt az ilyen típusú szuper üvegházhatású gázok befecskendezése több tíz fokkal megemelheti a hőmérsékletet a bolygón.
Érdekes, hogy valamivel korábban, a NASA támogatásával újabb tudományos munka készült, amely éppen egy ilyen forgatókönyvet írt le - a Mars terraformálódását a megnövekedett hatékonyságú ember által előidézett üvegházhatású gázok miatt. E munka egyik szerzője Marina Marinova volt, aki hosszú ideig a NASA-nál dolgozott, és ma a SpaceX-nél kapott munkát. Sőt, Elon Musk maga is társszerzőként emlegette, kritizálva azt a művet, amely a Marson a CO2 hiányáról beszél, és állítólag megakadályozza, hogy a Földhöz közeli hőmérsékletű bolygóvá alakuljon.
Az ilyen szupererős üvegházhatás fontos jellemzője: a marsi talaj felmelegedése után a benne megkötött CO2-t el kell engedni a légkörbe, tovább növelve a bolygó fűtését.
Mikor fog a Mars valójában a Földre hasonlítani?
Bár az SF6 valóban képes átalakítani az egész bolygót, világosan meg kell érteni, hogy ez holnap nem fog megtörténni. A számítások szerint ehhez évmilliárdok kilowattórát kell elköltenie - és el kell töltenie a Marson, ugyanazt az SF6-gázt előállítva fluortartalmú és szürke talajban. Vagyis a terraformázni vágyóknak egy teljes 500 megawattos atomerőművet kell építenie a bolygón, automatizált termelő létesítményeket, amelyek folyamatosan SF6-gázt engednek a légkörbe. Ez a folyamat száz éves munka után kézzelfogható eredményeket hoz. Nos, vagy egy kicsit gyorsabban, nagyon nagy beruházásokkal a gyárak létrehozásában.
Ennyi idő alatt a tevékenységüket biztosító és a Marsot tanulmányozó embereknek valahol élniük kell. Nyilvánvaló, hogy a bolygó helyi átalakulásának legjobb megoldása településük helyén az aerogélkupolák lesznek. Vagyis ha szükséges, a terraformálás kétféle módon halad egyszerre: helyi - a jelenlegi gyarmatosok számára kupolák segítségével - és globális - a bolygó egészére nézve.
Ki élhet már a Marson - és miért számít
A vörös bolygó almafái a közeljövőben nem fognak virágozni, de a kültéri növényzet valójában hamarabb odaérhet, mint gondolnánk.
Még 2012-ben a Német Repülési Ügynökség kísérletet végzett a sarki zuzmóval, a Xanthoria elegans-szal. 150-szer alacsonyabb nyomáson tartották, mint a Földet - oxigén nélkül, a marsi hőmérsékleten. A környezet idegen jellege ellenére a zuzmó nemcsak túlélte, de nem is veszítette el a fotoszintetizálás képességét (a nappali órákat utánzó időszakokban).
Ez azt jelenti, hogy a Mars számos régiójában - a tengerészek ugyanazokban a völgyeiben - már ma is élhetnek ilyen szervezetek az Egyenlítői zónában. Miután pedig megkezdődött az SF6-gáz termelésének a Marson, a számukra megfelelő terület gyorsan bővülni kezd. A többi zuzmóhoz hasonlóan az elegáns Xanthoria a fotoszintézis során oxigént termel. Valójában kb. 1,2 milliárd évvel ezelőtt (0,7 milliárd évvel a magasabb növények előtt) a zuzmók földi felszabadulása tette lehetővé a földi légkörben az oxigéntartalom éles emelését a mai földi hegyvidék szintjére. Valószínűleg a Marson a zuzmóknak ugyanaz a funkciójuk lesz - felkészíteni a légkört, hogy a bonyolultabb lényeknek is könnyebben élhessenek benne.
Talán emberek.
