زندگی در مریخ: چگونه اکتشافات اخیر ما را به حرکت به سیاره سرخ نزدیک می کند و چه مدت طول می کشد.
در 16 آگوست 2019 ، ایلون ماسک میلیاردر و مخترع عجیب و غریب توئک کرد Nuke Mars! ("بیایید با بمب های هسته ای مریخ را بزنیم!"). مریخ - و آنچه یک شخص می تواند با آن انجام دهد - حداقل از زمان داستان های مریخی ری بردبری نگران کننده بشریت است. اما بین تخیلات نیم قرن پیش و روزگار ما تفاوت فاحشی وجود دارد: آخرین اکتشافات علمی مکالمات مربوط به زندگی در مریخ را از محافل خیالی به دفاتر محققان و حتی بازرگانان منتقل کرده است.
سیاره چهارم منظومه شمسی به اندازه نیمی از زمین در شعاع است ، اما در منطقه برابر با تمام قاره های زمین است (خوشبختانه هیچ اقیانسی وجود ندارد) ، به علاوه در سال 2008 کاوشگر تحقیقاتی ناسا آب را در آنجا پیدا کرد (در شکل یخ) تعجب آور نیست که وسوسه ای برای پر کردن کره زمین وجود دارد و به معنای واقعی کلمه در ژوئیه 2019 ، موتورهای موشکی برای پرواز در آنجا برای اولین بار توانستند Starhopper را به هوا برسانند ، نمونه اولیه که چند سال دیگر به Starship تبدیل می شود - یک موشک و فضاپیما که مخصوص پرواز به مریخ ایجاد شده است. با تشکر از قابلیت استفاده مجدد کامل Starship (بیش از صد مورد استفاده) ، هزینه پروازها به مریخ باید کاهش یابد.
در همین زمان ، میانگین سالانه دما در مریخ -63 درجه سانتیگراد است ، تقریباً یکسان با دمای ایستگاه قطب جنوب وستوک. آنجا بسیار سرد است زیرا جو آن 150 برابر نازک تر از جو زمین است. با چنین پوسته نازکی از گاز ، اثر گلخانه بسیار ضعیف است ، به همین دلیل سرد است. با نزدیك كردن شرایط آب و هوایی مریخ به آب و هوای زمین می توان این مسئله را حل كرد - به این فرآیند تراسفرمینگ گفته می شود. در مورد مریخ ، برای این امر لازم است که به نوعی سطح کره زمین را گرم کنیم ، که حتی در بهترین سال ها 56 میلیون کیلومتر از اینجا فاصله دارد.
دانشمندان کاملاً با این مشکل مبارزه می کنند و اخیراً ، در تابستان سال 2019 ، روشی غیرمعمول برای قابل سکونت کردن سیاره سرخ - حداقل برای شروع ، برای شروع ارائه شد. معلوم شد که یک گنبد شفاف ساخته شده از ماده ژل عجیب و غریب فقط چند سانتی متر ضخامت ، تقلید زمینی از مریخ را در نور کم محلی چنان گرم می کند که قادر است زندگی را بدون گرم شدن اضافی حفظ کند. و این یک احساس واقعی است. ما به شما می گوییم که به طور کلی می توان چه کاری انجام داد به طوری که پس از گذشت چند سال مردم در مزارع مریخ قدم بزنند و همزمان دو قمر را تحسین کنند.
گنبدهای Airgel: گلخانه های سطح 80 که یک ماه پیش توسط دانشمندان کشف شد
بیایید مستقیماً به سراغ جدیدترین کشف برویم. در ژوئیه 2019 ، تیمی از دانشمندان آزمایش های آزمایشگاهی ساده ای را انجام دادند که در آن آنالوگ خاک مریخ را در محفظه ای با جو نادر و دمای مریخ قرار دادند. سپس آنها با لامپهایی که 150 وات انرژی در هر متر مربع می دادند - دقیقاً به همان اندازه که خورشید به طور متوسط به سطح مریخ می دهد - بر روی گنبدها می درخشند.
شگفت آور شد: بدون کوچکترین گرمایش خارجی ، سطح خاک مریخ ، که از بالا با گنبد ژل پوشانده شده است ، کمی بالاتر از صفر درجه گرم می شود. گنبد ، تنها دو سانتی متر ضخامت ، نور مرئی را به خوبی منتقل می کند ، خاک را گرم می کند ، اما اشعه ماوراio بنفش ، مادون قرمز و گرما را بسیار ضعیف منتقل می کند. بیش از مواد اولیه کافی برای تولید آن (شن و ماسه معمولی) در مریخ و همچنین زمین وجود دارد.
گرم شدن زمین با 65 درجه با یک گنبد شفاف ساده به نظر معجزه می رسد ، زیرا از زیر زمین هیچ عایق حرارتی خاصی ندارد و هنوز مقداری از گرما به طرفین می رود. یعنی مثل این است که زمین منجمد را با پارچه روغنی مرتب و هوشمندانه بپوشانید - و بعد همه چیز به خودی خود اتفاق می افتد. اما در اینجا هیچ معجزه خاصی وجود ندارد. آئروژل ها در سال 1931 کشف شدند و در واقع این یک ژل الکلی معمولی است که با گرم شدن تمام الکل از آن تبخیر می شود و شبکه ای از کانال های پر از هوا باقی می ماند.خصوصیات عایق حرارتی آن با همان ضخامت تا 7.5 برابر بیشتر از کف یا پشم معدنی است در حالی که عملاً شفاف است. یک خانه معمولی ساخته شده از آن و روی زمین ، کاملاً شفاف ، به جز در شب طولانی قطبی نیازی به گرمایش نخواهد داشت.
جالب اینجاست که در حقیقت ، این ماده قبلاً در مریخ آزمایش شده است: مریخ نوردان آمریکایی از آئروژل استفاده می کنند تا در شب مریخ که دما می تواند تا -90 درجه کاهش یابد ، ابزار داخلی آنها بیش از حد سرد نشود.
محققانی که چنین گنبدهایی را راهی برای انتقال روزی به مریخ پیشنهاد کرده اند ، خاطرنشان می کنند که حمل و نقل گنبدهای آئروژل در فواصل طولانی آسان است. علاوه بر این ، آزمایشات در آزمایشگاه های زمینی قبلاً نشان داده است که حتی اگر گوجه فرنگی نرمال باشد ، گوجه فرنگی نیز کاملاً در آنالوگ خاک مریخ رشد می کند. دیگر نیازی به صرف آب زیاد برای آنها نیست: جایی برای تبخیر از زیر گنبد نیست ، یعنی حتی مقدار کمی از آن "بطور دائمی" توسط گیاهان مصرف می شود. ضمناً ، برای تأیید این پیشنهادات ، نویسندگان قصد دارند آزمایشات را به قطب جنوب منتقل کنند - دره های خشک مک مردو ، که از نظر آب و هوا و بی آبی بسیار نزدیک به مریخ هستند.
مشک درست است: مریخ واقعاً قابل بمب گذاری است - و احتمالاً به صورت مفید (اما نه واقعیت)
ریشه ای ترین راه حل این مسئله ، که معمولاً اتفاق می افتد ، توسط الون ماسک پیشنهاد شد: بمباران قطب های مریخ با بمب های هسته ای. این انفجارها باید دی اکسید کربن را بخار کند ، که بیشتر یخ های کلاهک های قطبی این سیاره را تشکیل می دهد. CO2 اثر گلخانه ای ایجاد می کند ، یعنی از بمباران هسته ای در سیاره چهارم به طور جدی و برای مدت طولانی گرم می شود.
درست است ، در سال 2018 یک مطالعه با حمایت مالی ناسا دیدگاه کاملا متفاوتی ارائه داد: بمباران قطب ها بی فایده است. و به طور کلی ، تمام دی اکسید کربن مریخ برای ایجاد جو متراکم برای گرم شدن جدی کافی نیست. طبق محاسبات گروه علمی "nasov" ، با ذوب شدن کلاهک های قطبی دی اکسید کربن ، فشار آنجا فقط 2.5 برابر می تواند افزایش یابد. گرمتر خواهد شد ، اما هنوز دمای قطب جنوب است - و جو 60 برابر نازک تر از هوا است. نویسندگان این اثر مستقیماً از شخصی که از دیدگاه او انتقاد می کنند نام بردند: الون ماسک. اما به نظر می رسد این حداقل او را اذیت نکرده است.
حتی در مریخ نیز می توانید یک دره هزاران کیلومتری پیدا کنید - و در آن مستقر شوید.
مریخ دارای ویژگی های امدادی بسیار غیرمعمولی است که در زمین یافت نمی شود. یکی از این موارد سیستم دره دره Mariner به طول 4000 کیلومتر است که طولانی ترین سیستم شناخته شده در منظومه شمسی است. عرض آن تا 200 کیلومتر و عمق آن تا 7 کیلومتر است. این بدان معناست که در پایین دره ها ، فشار اتمسفر یک و نیم برابر بیشتر است و به طور قابل توجهی گرمتر و مرطوب تر از بقیه کره زمین است. بیش از بخشی از دره های مارینر است که فضاپیما از مه واقعی از بخار آب (عکس زیر) و در دامنه مناطق دیگر عکس می گیرد - ردپای تاریک نهرها در شن و ماسه ، و این نهرها به طور مشکوکی شبیه آب هستند.
دره های مارینر در همه جا گسترده نیست - در بعضی از نقاط عرض آنها فقط چند کیلومتر است. مدت هاست که پیشنهاد می شود چنین مکانهایی با گنبد شیشه ای پوشانده شود ، زیرا معتقد است که این برای حفظ گرما و تشکیل یک دمای بالا محلی کافی خواهد بود. گنبد آئروژل بر روی چنین منطقه ای با آب می تواند منجر به تشکیل یک آب و هوای محلی نسبتاً گرم با بارش و آب خاص خود شود. چنین مکانهایی را می توان به تدریج ساخت و هرچه منطقه تحت پوشش گنبدهای تکیه گاه بزرگتر باشد ، میانگین دما نیز بالاتر خواهد بود (اتلاف حرارت کمتر از طریق دیواره ها). بنابراین ، در واقع ، شکل گیری تدریجی "خزنده" می تواند منطقه بسیار وسیعی از کره زمین را اشغال کند.
محاسبات ناسا چه مشکلی دارد و چرا دانشمندان مخالف قبلاً در SpaceX استخدام شده اند؟
راه ساده تری برای گرم شدن کره زمین مریخ تا دمای زمین وجود دارد.همانطور که توسط گروه دیگری از دانشمندان اشاره شده است ، ما قبلاً این روش را روی زمین امتحان کرده ایم ، بدون اینکه بخواهیم - انتشار 37 میلیارد تن دی اکسید کربن در جو آن و افزایش تدریجی درجه حرارت در کره زمین. این مسیر گازهای گلخانه ای است.
البته در مریخ ذغال سنگی وجود ندارد که در صورت سوختن بتواند اثر گلخانه ای ایجاد کند. و CO2 کارآمدترین گاز گلخانه ای نیست. نامزدهای بسیار بهتری وجود دارند که امیدوار کننده ترین آنها SF6 است. مولکول آن از یک اتم گوگرد تشکیل شده است که در اطراف آن شش اتم فلور بیرون زده است. مولکول به دلیل "حجیم بودن" اشعه ماوراlet بنفش و اشعه مادون قرمز را کاملاً رهگیری می کند ، در حالی که نور مرئی را به خوبی منتقل می کند. از نظر استحکام اثر گلخانه ای که ایجاد می کند ، 34900 برابر بیشتر از دی اکسید کربن است. یعنی فقط یک میلیون تن از این ماده همان اثر گلخانه ای ده ها میلیارد تن CO2 را که امروز بشر منتشر می کند ، می دهد.
بعلاوه ، گاز SF6 بسیار مقاوم است - بسته به شرایط خارجی ، عمر آن در جو از 800 تا 3200 سال است. این بدان معناست که شما نگران پوسیدگی آن در جو مریخ نخواهید بود: پس از تولید ، برای مدت زمان طولانی در آنجا باقی خواهد ماند. بعلاوه ، این گاز برای انسان و همه موجودات زنده بی ضرر است. در واقع ، در مریخ ، بسیار مفید است ، زیرا اشعه ماورا UV بنفش را از اوزن ، که هنوز وجود ندارد ، رهگیری می کند.
طبق محاسبات انجام شده ، در حدود 100 سال ، تزریق گازهای فوق گلخانه ای از این نوع می تواند درجه حرارت را در این سیاره ده ها درجه افزایش دهد.
جالب است که کمی زودتر ، با حمایت ناسا ، کار علمی دیگری نیز انجام شد ، که دقیقاً چنین سناریویی را توصیف می کند - شکل گیری مریخ به دلیل افزایش کارایی گازهای گلخانه ای توسط انسان. یکی از نویسندگان این اثر مارینا مارینوا بود که مدت ها در ناسا کار می کرد و امروز در SpaceX شغل پیدا کرد. علاوه بر این ، ایلان ماسک خود از آن به عنوان یک نویسنده مشترک یاد کرد ، و با انتقاد از اثری که از کمبود CO2 در مریخ صحبت می کند ، ادعا می شود مانع از تبدیل آن به سیاره ای با دمای نزدیک به زمین می شود.
یک ویژگی مهم چنین اثر گلخانه ای فوق العاده قدرتمند: پس از گرم شدن خاک مریخ ، CO2 متصل به آن باید در جو آزاد شود و گرمای سیاره را بیشتر کند.
چه زمانی مریخ واقعاً شبیه زمین خواهد شد؟
در حالی که SF6 می تواند کل سیاره را متحول کند ، باید کاملاً فهمید که این اتفاق فردا رخ نخواهد داد. طبق محاسبات ، برای این کار شما باید میلیاردها کیلووات ساعت در سال هزینه کنید - و آنها را در مریخ هزینه کنید و همان گاز SF6 را از خاک غنی از فلوئور و خاکستری تهیه کنید. یعنی ، کسانی که مایل به ترفرم هستند باید کل نیروگاه هسته ای 500 مگاواتی را در این سیاره احداث کنند ، تأسیسات تولید خودکار که دائماً گاز SF6 را در جو آزاد می کنند. این فرایند پس از صد سال کار نتیجه ملموسی خواهد داشت. خوب ، یا کمی سریعتر با سرمایه گذاری های بسیار زیاد در ایجاد کارخانه ها.
در تمام این مدت ، افرادی که فعالیت های خود را ارائه می دهند و مریخ را مطالعه می کنند ، مجبورند جایی زندگی کنند. بدیهی است که بهترین راه حل برای تحول محلی این سیاره در مکان های استقرار آنها گنبدهای آئروژل خواهد بود. به این معنی که ، در صورت لزوم ، شکل دهی Terraform به یک باره به دو روش پیش می رود: محلی - برای استعمارگران فعلی با کمک گنبدها - و جهانی - برای کل کره زمین.
چه کسی می تواند در مریخ زندگی کند - و چرا مهم است
درختان سیب در سیاره سرخ در آینده نزدیک شکوفا نخواهند شد ، اما پوشش گیاهی در فضای باز ممکن است زودتر از آنچه فکر می کنیم به آنجا برسد.
در سال 2012 ، آژانس هوافضا آلمان آزمایشی با گلسنگ شمالی Xanthoria elegans انجام داد. او را تحت فشار 150 برابر کمتر از زمین - بدون اکسیژن ، در دمای مریخ نگه داشتند. با وجود بیگانه بودن محیط ، گلسنگ نه تنها زنده ماند ، بلکه توانایی فتوسنتز با موفقیت را نیز از دست نداد (در دوره هایی که از ساعات روشنایی روز تقلید می کند).
این بدان معناست که در تعدادی از مناطق مریخ - همان دره های دریایی - چنین موجوداتی در منطقه استوایی می توانند امروزه زندگی کنند.و پس از شروع تولید گاز SF6 در مریخ ، قلمرو مناسب برای آنها به سرعت در حال گسترش است. مانند سایر گلسنگ ها ، Xanthoria زیبا در هنگام فتوسنتز اکسیژن تولید می کند. در حقیقت ، این آزادسازی گلسنگ ها در زمین زمین در حدود 1.2 میلیارد سال پیش (0.7 میلیارد سال قبل از گیاهان بالاتر) بود که به جو زمین اجازه داد تا به شدت محتوای اکسیژن را به سطح ارتفاعات زمینی امروز برساند. به احتمال زیاد ، در مریخ ، گلسنگ ها همین عملکرد را دارند - برای آماده سازی جو به طوری که برای موجودات پیچیده تری زندگی در آن آسان تر باشد.
شاید مردم.
