Ideja kaut kādā veidā veidot Marsu, lai padarītu to apdzīvojamāku, ir sapņojošs, zinātnisks sapnis. Bet tagad materiāls, ko sauc par silikagelu, varētu padarīt visu ideju par Marsa veidošanu nedaudz mazāk neiespējamu.
Ievērojami cilvēki no Karla Sagāna līdz Elonam Muskam ir ierosinājuši sasildīt Marsu un dot tam atmosfēru, un triks slēpjas sasalušajā CO2 un ūdenī planētas polārajos vāciņos. Sagans sacīja, ja šos vāciņus kaut kā varētu iztvaicēt, pārējo darīs CO2 siltumnīcas efekts. Musks glīti un pusjokojot sacīja, ka triecienu izdarīs uz poliem nomestās atombumbas.
Tur notiek nopietns zinātniskais darbs, lai izpētītu ideju, vismaz teorētiski. Galvenais jautājums ir, vai Marsam ir pietiekami daudz CO2 un ūdens, lai radītu atmosfēras blīvumu, kas līdzīgs Zemei?
2018. gadā Kolorādo universitātes zinātnieki izpētīja šo jautājumu. Viņu secinājums? Marsa apdarināšana ar mūsu pašreizējām tehnoloģijām nav iespējama. Tas, par ko vairums cilvēku jau jutās pārliecināti, bija taisnība.
“Mūsu rezultāti liecina, ka nepietiek CO2 paliekot uz Marsa, lai nodrošinātu ievērojamu siltumnīcefekta sasilšanu, ja gāze tiks novadīta atmosfērā; turklāt lielākā daļa CO2 gāze nav pieejama, un to nevarēja viegli mobilizēt. Tā rezultātā Marsa reljefa veidošana nav iespējama, izmantojot mūsdienu tehnoloģijas, ”sacīja Brūss Jakoskis, Kolorādo Universitātes Bouldera Atmosfēras un kosmosa fizikas laboratorijas profesors.
Bet tas bija pirms gada, un tehnoloģijas pastāvīgi attīstās.
Jaunā pētījumā Dabas astronomija trio pētnieki no NASA Hetarda universitātes un Edinburgas universitātes Jet Propulsion Laboratory ierosina, ka Marsu varētu padarīt apdzīvojamu, ja mēs mainītu domāšanu un izmantotu jaunas tehnoloģijas. Ko zinātnieki sauc par globālo atmosfēras modifikāciju (GAM), nevis par grandioziem sapņiem padarīt visu sarkano planētu par apdzīvojamu, kas notiks, ja mazos reģionus varētu pārveidot?
Viņu domāšanas atslēga ir silīcija dioksīds.
"Šī reģionālā pieeja Marsa apdzīvošanai ir daudz sasniedzamāka nekā globālā atmosfēras modifikācija."
Robins Vordsvorts, Hārvarda Džona A. Paulsona Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skola
Silikagela nav tas, par ko jūs varētu domāt. Nevis faktisks gēls, bet tas ir ciets, stingrs, sauss materiāls. Tas ir izveidots, ekstrahējot šķidrumu no želejas ar procesu, ko sauc par superkritisko žāvēšanu, un tas pats process, no kura tiek pagatavota kafija bez kofeīna.
Pētnieki, kas bija šī jaunā pētījuma pamatā, izmantoja modeļus un eksperimentus, lai parādītu, ka plāns, 2–3 cm (0,8–1,2 collu) airgeļa slānis varētu ļaut saules gaismai iekļūt, bet ieslodzīt siltumu. Gels arī ļautu pietiekami daudz saules gaismas fotosintēzei un pastāvīgi sasildītu to pārklāto zonu, ļaujot izkausēt ūdens ledam un sasaldētam CO2. Varbūt vislabākais, lai to izdarītu, nav vajadzīgs enerģijas alkstošs siltuma avots.
"Šī reģionālā pieeja Marsa apdzīvošanai ir daudz sasniedzamāka nekā globālā atmosfēras modifikācija," sacīja Robins Vordsvorts, Hārvarda Džona A. Paulsona Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolas (SEAS) un Zemes departamenta vides zinātnes un inženierzinātņu docents. un planētu zinātne. "Atšķirībā no iepriekšējām idejām par Marsa apdzīvošanu, to var sistemātiski attīstīt un pārbaudīt, izmantojot jau pieejamos materiālus un tehnoloģijas," viņš teica paziņojumā presei.
“Mazās izmantojamības salas”
"Marss ir visapdzīvojamākā planēta mūsu Saules sistēmā, izņemot Zemi," sacīja NASA Jet reaktīvo dzinēju laboratorijas pētniece Laura Kerbere. “Bet tā joprojām ir naidīga pasaule daudziem dzīves veidiem. Sistēma mazu apdzīvošanas salu izveidošanai ļautu mums pārveidot Marsu kontrolētā un mērogojamā veidā. ”
Silikagela, idejas par salu apdzīvošanas ideju iedvesmoja kaut kas tāds, kas jau notiek Marsa polos.
Atšķirībā no Zemes, uz Marsa esošais CO2 ir iesaldēts, ieslodzīts pie poliem. Kamēr šeit uz Zemes stabi ir ūdens ledus, Marsa stabi ir ūdens ledus un CO2 ledus kombinācija. Kaut arī CO2 ir sasalis, tas joprojām ļauj saules gaismai iekļūt siltumā.
Marsa stabu attēli parāda, kā tas notiek.
Šajā ledus attēlā uz Marsa CO2 ir ieslodzījis Saules siltumu. Tas rada mazas siltuma kabatas vasarā, kas parādās kā melni izkusuši plankumi ledū.
"Mēs sākām domāt par šo cietvielu siltumnīcefektu un to, kā nākotnē to izmantot, lai izveidotu apdzīvojamu vidi uz Marsa," sacīja Vordsvorts. "Mēs sākām domāt par to, kādi materiāli varētu samazināt siltuma vadītspēju, bet tomēr izstaro pēc iespējas vairāk gaismas."
Kā izrādās, silīcija aģelis der rēķinam. Tas pirmo reizi tika izgudrots 1931. gadā, un tas ir viens no visu laiku izgatavotajiem visizturīgākajiem materiāliem. Tas ir tāpēc, ka tas ir ļoti porains materiāls, kas gandrīz pilnībā izgatavots no gaisa. Tas ir aptuveni 99,8% gaisa, tāds kā termiskais logs.
Silīcija dioksīda aerogeli ir 97 procenti poraini, kas nozīmē, ka gaisma pārvietojas pa materiālu, bet silīcija dioksīda savstarpēji savienojošie nanoslāņi ieslodzīja infrasarkano starojumu un ievērojami palēnina siltuma vadīšanu. Šie aerogeli mūsdienās tiek izmantoti vairākos inženiertehniskos lietojumos, tostarp NASA Mars Exploration Rovers. Tie tiek izmantoti, lai jutīgo elektroniku uzturētu siltu.
“Silīcija dioksīds ir daudzsološs materiāls, jo tā iedarbība ir pasīva,” sacīja Kerbers. “Lai apgabals ilgtermiņā būtu silts, nav nepieciešams liels enerģijas daudzums vai kustīgu daļu apkope.”
Pētnieki veica eksperimentus, lai atdarinātu apstākļus uz Marsa. Viņi eksperimentēja ar diviem silīcija dioksīda aergela veidiem: daļiņām un flīzēm. Viņi atklāja, ka abi efektīvi paaugstina temperatūru. Abi bija arī efektīvi bloķēt bīstamu UV starojumu.
Viņu rezultāti liecina, ka 2 cm vai vairāk airgeļa slānis samazināja UVC starojumu līdz mazāk nekā 0,5%. UVC ir augstākas enerģijas UV starojums, un tas var būt īpaši kaitīgs. Zemes virspusē atmosfēras ozona, molekulārā skābekļa un ūdens tvaiku dēļ gandrīz neviens izmērāms UVC starojums nesasniedz virsmu.
"Izkliedējot pietiekami lielā platībā, jums nevajadzēs nekādu citu tehnoloģiju vai fiziku, jums vienkārši būs nepieciešams šo lietu slānis uz virsmas un zem tā būtu pastāvīgs šķidrs ūdens," sacīja Vordsvorts. “No tā izriet daudz dažādu aizraujošu inženierzinātņu jautājumu.”
Tas ir pietiekami viegli, lai iztēlotos kāda veida kupola struktūru, kas izgatavota no silīcija aerogela. Tas būtu pietiekami silts, lai būtu apdzīvojams, kā arī bloķētu UV iedarbību. Tas varētu būt tāds kā siltumnīca uz Zemes, kur ūdens palika šķidrs un augus varēja audzēt.
Acīmredzot ir jāveic vēl daudz darba un pētījumu. Vordsvorts un citi pētnieki plāno pārbaudīt silīcija dioksīda aerogelus Marsam līdzīgās vietās šeit uz Zemes. Viņi mērķē uz sausajām ielejām Čīlē un Antarktīdā.
Vordsvortam ir skaidrs viens: Marsa klimata inženierija nav tikai tehnikas un tehnikas jautājums. Tas ir arī ētisks un filozofisks jautājums.
Ja uz Marsa jau dzīvo daži mikrobi, varbūt kaut kur zem virsmas, tad kā ar tiem? Vai mums tas jādara? Vai mums ir tiesības?
“Ja jūs plānojat iespējot dzīvi uz Marsa virsmas, vai esat pārliecināts, ka tur jau nav dzīvības? Ja ir, kā mēs tajā orientējamies, ”jautāja Vordsvorts. "Brīdī, kad mēs nolemjam iesaistīties cilvēku atrašanā uz Marsa, šie jautājumi ir neizbēgami."
Avoti:
- Pētniecības dokuments: Iespējot Marsa apdzīvojamību ar silīcija aergelu, izmantojot cietvielu siltumnīcas efektu
- Paziņojums presei: Materiāls veids, kā padarīt Marsu apdzīvojamu
- Paziņojums presei: Marsa reljefa veidošana nav iespējama, izmantojot mūsdienu tehnoloģijas
- Wikipedia: Airgel
- Žurnāls Kosmoss: Vai mums vajadzētu veidot Marsu?
