Idee Marsi kuidagi terrassiliseks moodustamiseks selle elamiskõlblikumaks muutmiseks on visiooniline ulme unistus. Kuid nüüd võib ränidioksiidideks nimetatud materjal muuta kogu Marsi moodustamise idee pisut vähem võimatuks.
Märkimisväärsed inimesed Carl Saganist kuni Elon Muskini on soovitanud Marsi soojendada ja anda sellele atmosfäär. Trikk peitub planeedi polaarkorkide külmunud CO2 ja vees. Sagan ütles, et kui neid korke saaks kuidagi aurutada, teeks CO2 kasvuhooneefekt ülejäänu. Musk ütles kiiduväärselt ja naljaga pooleks, et postidele tilgutatud aatomipommid teevad triki.
Idee uurimiseks on käimas tõsine teaduslik töö, vähemalt teoreetiliselt. Keskne küsimus on see, kas Marsil on piisavalt Maakeraga sarnase atmosfääri tiheduse loomiseks piisavalt CO2 ja vett?
2018. aastal uurisid seda küsimust Colorado ülikooli teadlased. Nende järeldus? Marsi terraformeerimine pole meie praeguse tehnoloogia abil võimalik - see oli tõsi, mis enamikul inimestel juba kindel oli.
„Meie tulemused viitavad sellele, et CO-d pole piisavalt2 jäädes Marsile kasvuhoonegaaside olulise soojenemise tagamiseks, kui gaasi juhitakse atmosfääri; lisaks enamus CO2 gaas ei ole juurdepääsetav ja seda ei olnud võimalik hõlpsasti mobiliseerida. Selle tulemusel pole Marsi terraformeerimine tänapäevase tehnoloogia abil võimalik, ”ütles Boulderis Colorado ülikooli atmosfääri- ja kosmosefüüsika laboratooriumi professor Bruce Jakosky.
Kuid see oli aasta tagasi ja tehnoloogia areneb pidevalt.
Uues loodusastronoomia uuringus soovitavad NASA Harjumaa ülikooli ja Edinburghi ülikooli reaktiivmootorite laboratooriumi kolmikteadlased, et Marsi võiks muuta elamiskõlblikuks, kui muudaksime oma mõtlemist ja kasutaksime uut tehnoloogiat. See, mida teadlased nimetavad kogu punase planeedi kogu elamiskõlblikuks, on selle asemel, et nimetada teadlasi globaalseks atmosfääri modifikatsiooniks (GAM), kui väikesed piirkonnad saaks ümber kujundada?
Nende mõtteviisi võti on ränidioksiid airgel.
"See piirkondlik lähenemisviis Marsi elamiskõlblikuks muutmisele on palju paremini saavutatav kui globaalne atmosfääri muundamine."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulsoni tehnika- ja rakendusteaduste kool
Ränidioksiidi aerogeel pole see, mida võite arvata. Tegeliku geeli asemel on see kindel, jäik ja kuiv materjal. See on loodud vedeliku ekstraheerimisel geelist, mida nimetatakse superkriitiliseks kuivatamiseks. Sama protsess valmistab kofeiinivaba kohvi.
Uue uuringu taga olevad teadlased kasutasid mudeleid ja katseid, et näidata, et õhuke, 2–3 cm (0,8–1,2 tolli) õhugeeli kiht võib päikesevalgusel tungida, kuid püüab lõksu. Geel võimaldaks ka fotosünteesiks piisavalt päikesevalgust ja soojendaks ala, mida see katab, püsides vesijää ja külmunud CO2 sulamisel. Võib-olla, mis kõige parem, poleks selleks tarvis energiat vajavat soojusallikat.
"See piirkondlik lähenemisviis Marsi elamiskõlblikuks muutmisele on palju paremini saavutatav kui globaalne atmosfääri muundamine," ütles Robin Wordsworth, Harvardi John A. Paulsoni Tehnika- ja Rakendusteaduste Kooli (SEAS) keskkonnaosakonna keskkonnateaduse ja tehnikateaduste osakonna professor ja Maa osakond ja planeediteadus. "Erinevalt varasematest ideedest muuta Marsi elamiskõlblikuks, on see asi, mida saab juba väljatöötatud materjalide ja tehnoloogia abil süstemaatiliselt arendada ja katsetada," ütles ta pressiteates.
“Väikesed elamissaared”
"Mars on peale Maa meie päikesesüsteemi kõige elamiskõlblikum planeet," ütles NASA reaktiivmootorite laboratooriumi uurija Laura Kerber. “Kuid see jääb paljude eluvormide jaoks vaenulikuks maailmaks. Süsteem väikeste elamiskõlblike saarte loomiseks võimaldaks meil Marssi kontrollitud ja skaleeritaval viisil ümber kujundada. ”
Ränidioksiidi, asustatava saare idee oli inspireeritud millestki, mis toimub juba Marsi poolustel.
Erinevalt Maast on Marsil olev CO2 külmunud, pooluste külge kinni jäänud. Kui siin Maa peal on poolused vesijää, siis Marsi poolused on vesijää ja CO2 jää kombinatsioon. Kuid kuigi see on külmunud, laseb see CO2 endiselt päikesevalgusel soojust püüda.
Marsi pooluste pildid näitavad, kuidas see juhtub.
Sellel Marsi jääpildil on CO2 lõksus Päikese soojuse. See loob suvel vähe soojataskuid, mis ilmuvad jäässe mustade sulanud laikudena.
"Me hakkasime mõtlema sellele tahkis-kasvuhooneefektile ja sellele, kuidas seda tulevikus kasutada Marsile elamiskõlbliku keskkonna loomiseks," ütles Wordsworth. "Me hakkasime mõtlema, millised materjalid võiksid soojusjuhtivust minimeerida, kuid edastaksid siiski võimalikult palju valgust."
Nagu selgub, sobib ränidioksiidi airgel arvele. See leiutati esmakordselt 1931. aastal ja see on üks kõige isoleerivamaid materjale, mis eales tehtud. Seda seetõttu, et see on väga poorne materjal, mis on peaaegu täielikult valmistatud õhust. See on umbes 99,8% õhku, selline nagu termiline aken.
Ränidioksiidi aerogeelid on 97 protsenti poorsed, mis tähendab, et valgus liigub läbi materjali, kuid ränidioksiidi omavahel ühendatud nanokihid püüavad kinni infrapunakiirgust ja aeglustavad oluliselt soojusjuhtivust. Neid aerogeele kasutatakse tänapäeval paljudes insenerirakendustes, sealhulgas NASA Mars Exploration Rovers. Neid kasutatakse tundliku elektroonika soojas hoidmiseks.
"Ränidioksiidi õhuegeel on paljutõotav materjal, kuna selle mõju on passiivne," ütles Kerber. "Piirkonna pika aja jooksul sooja hoidmiseks ei vajaks see palju energiat ega liikuvate osade hooldust."
Teadlased lõid Marsil olude jäljendamiseks eksperimente. Nad katsetasid kahte tüüpi ränidioksiididegeeli: osakeste ja plaatidega. Nad leidsid, et mõlemad olid temperatuuri tõstmisel efektiivsed. Mõlemad blokeerisid tõhusalt ka ohtlikku UV-kiirgust.
Nende tulemused näitavad, et vähemalt 2 cm õhugeeli kiht vähendas UVC-kiirgust vähem kui 0,5%. UVC on suurema energiatarbimisega UV-kiirgus ja see võib olla eriti kahjulik. Maal ei jõua atmosfääri osooni, molekulaarse hapniku ja veeauru tõttu atmosfääri peaaegu üldse mõõdetavat UVC-kiirgust.
"Hajutades piisavalt suurele alale, poleks teil vaja muud tehnoloogiat ega füüsikat, vajaksite lihtsalt pinnale sellist kraami ja selle all oleks püsiv vedel vesi," ütles Wordsworth. "Sellest kerkivad esile terve rida põnevaid inseneriküsimusi."
See on piisavalt lihtne, et kujutada endast mingit ränidioksiid-aerogeelist valmistatud kuppelstruktuuri. See oleks piisavalt soe, et oleks elamiskõlblik, ja blokeerib ka UV-kiirguse. See võib olla selline nagu kasvuhoone Maal, kus vesi jäi vedelaks ja taimi sai kasvatada.
Ilmselt on veel palju tööd ja uuringuid vaja teha. Wordsworth ja teised teadlased kavatsevad katsetada ränidioksiid-aerogeele Marsi-laadsetes kohtades siin Maa peal. Nad on suunatud kuiva orgu Tšiilis ja Antarktikas.
Wordsworth on ühes asjas selge: Marsi kliima kujundamine pole ainult tehniline ja tehniline küsimus. See on ka eetiline ja filosoofiline küsimus.
Kui Marsil elab juba mõni mikroob, võib-olla kuskil pinna all, siis mis saab neist? Kas me peaksime seda tegema? Kas meil on õigus?
„Kui kavatsete elu Marsi pinnal lubada, kas olete kindel, et seal pole juba elu? Kui on, siis kuidas me selles navigeerime, ”küsis Wordsworth. "Kui otsustame pühenduda inimestele Marsil, on need küsimused vältimatud."
Allikad:
- Uurimisdokument: Marsi elamiskõlblikkuse võimaldamine ränidioksiidigeeliga tahkes olekus kasvuhooneefekti kaudu
- Pressiteade: materiaalne viis Marsi elamiskõlblikuks muutmiseks
- Pressiteade: Marsi kujundamine pole tänapäevase tehnoloogia abil võimalik
- Vikipeedia: Airgel
- Kosmoseajakiri: kas me peaksime Marssi vormistama?
