Ideen om på en eller anden måde terrordannende Mars for at gøre den mere beboelig er en visionær, sci-fi drøm. Men nu kan et materiale, der kaldes silica airgel, gøre hele ideen om terrordannende Mars lidt mindre umulig.
Bemærkelsesværdige mennesker fra Carl Sagan til Elon Musk har foreslået at varme Mars og give det en atmosfære, og tricket ligger i det frosne CO2 og vand i planetens polarhætter. Sagan sagde, at hvis disse hætter kunne fordampes på en eller anden måde, ville CO2-drivhuseffekten gøre resten. Musk sagde, åbenlyst og halvt spøgende, at atombomber, der faldt på polerne, ville gøre susen.
Der foregår alvorligt videnskabeligt arbejde med at udforske ideen, i det mindste i teorien. Det centrale spørgsmål er, har Mars nok CO2 og vand til at skabe en atmosfæretæthed, der ligner jordarter?
I 2018 studerede forskere ved University of Colorado spørgsmålet. Deres konklusion? Terraformering af Mars er ikke muligt med vores nuværende teknologi, noget som de fleste allerede mente, at det var sandt.
”Vores resultater antyder, at der ikke er nok CO2 der var tilbage på Mars for at tilvejebringe betydelig drivhusopvarmning, var den gas, der skal bringes i atmosfæren Derudover er det meste af CO2 gas er ikke tilgængelig og kunne ikke let mobiliseres. Som et resultat er terraformering af Mars ikke muligt ved hjælp af nutidig teknologi, ”sagde Bruce Jakosky, professor ved laboratoriet for atmosfære og rumfysik ved University of Colorado, Boulder.
Men det var for et år siden, og teknologien er i konstant udvikling.
I en ny undersøgelse i Nature Astronomy antyder en trioforsker fra NASAs Jet Propulsion Laboratory, Harvard University og University of Edinburgh, at Mars kunne gøres beboelige, hvis vi ændrer vores tankegang og bruger ny teknologi. I stedet for store drømme om at gøre helheden af den røde planet beboelig, hvad kalder forskere Global Atmospheric Modification (GAM,) hvad hvis små regioner kunne transformeres?
Nøglen bag deres tankegang er silica airgel.
"Denne regionale tilgang til at gøre Mars beboelig er meget mere opnåelig end global atmosfærisk ændring."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
Silica airgel er ikke, hvad du måske tror, det er. I stedet for en faktisk gel, er det et solidt, stift, tørt materiale. Det er skabt ved at ekstrahere væsken fra en gel med en proces, der kaldes superkritisk tørring, den samme proces, der bruges til at fremstille koffeinfri kaffe.
Forskerne bag denne nye undersøgelse brugte modeller og eksperimenter for at vise, at et tyndt lag mellem 2 og 3 cm (0,8 til 1,2 tommer) airgel kunne lade sollys trænge ind, men ville fange varme. Gelen tillader også nok sollys til fotosyntesen og ville permanent varme det område, den dækkede, så vandis og frosset CO2 kunne smelte. Måske bedst af alt, det behøver ikke en energi-sulten varmekilde for at gøre det.
"Denne regionale tilgang til at gøre Mars beboelig er meget mere opnåelig end global atmosfærisk modifikation," sagde Robin Wordsworth, assisterende professor i miljøvidenskab og teknik ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Department of Earth og planetarisk videnskab. ”I modsætning til de tidligere ideer om at gøre Mars beboelig, er dette noget, der kan udvikles og testes systematisk med materialer og teknologi, vi allerede har,” sagde han i en pressemeddelelse.
“Små øer for vane”
"Mars er den mest beboelige planet i vores solsystem udover Jorden," sagde Laura Kerber, forskningsforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory. ”Men det forbliver en fjendtlig verden for mange slags liv. Et system til at skabe små øer med forekomst vil give os mulighed for at transformere Mars på en kontrolleret og skalerbar måde. ”
Silica airgel, ideen om beboelighed, blev inspireret af noget, der allerede forekommer ved Mars 'poler.
I modsætning til på Jorden er CO2 på Mars frosset, fanget ved polerne. Mens her på Jorden er polerne vandis, de Martiske poler er en kombination af vandis og CO2-is. Men selvom det er frossent, tillader den CO2 stadig sollys at trænge ind, mens den fanger varmen.
Billeder af Mars 'poler viser, hvordan dette sker.
I dette billede af is på Mars har CO2 fanget solens varme. Dette skaber små lommer med varme om sommeren, der dukker op som sorte smeltede pletter i isen.
”Vi begyndte at tænke på denne drivstofeffekt i fast tilstand og hvordan den kunne påberåbes til at skabe beboelige miljøer på Mars i fremtiden,” sagde Wordsworth. ”Vi begyndte at tænke på, hvilken slags materialer der kunne minimere varmeledningsevnen, men stadig transmittere så meget lys som muligt.”
Det viser sig, at silica airgel passer til regningen. Det blev først opfundet i 1931, og det er et af de mest isolerende materialer, der nogensinde er lavet. Det er fordi det er et meget porøst materiale, der næsten fuldstændigt er lavet af luft. Det er omkring 99,8% luft, ligesom et termisk vindue.
Silica-aerogeller er 97 procent porøse, hvilket betyder, at lys bevæger sig gennem materialet, men de indbyrdes forbundne nanolag af siliciumdioxid indfanger infrarød stråling og langsomt bremser ledning af varme. Disse aerogeller bruges i flere tekniske applikationer i dag, herunder NASAs Mars Exploration Rovers. De bruges til at holde den følsomme elektronik varm.
"Silica airgel er et lovende materiale, fordi dets virkning er passiv," sagde Kerber. "Det ville ikke kræve store mængder energi eller vedligeholdelse af bevægelige dele for at holde et område varmt over lang tid."
Forskerne opsatte eksperimenter til at efterligne forholdene på Mars. De eksperimenterede med to typer silica airgel: partikler og fliser. De fandt, at begge var effektive til at hæve temperaturen. Begge var også effektive til at blokere farlig UV-stråling.
Deres resultater viser, at et lag på 2 cm eller mere af luftgel reducerede UVC-stråling til under 0,5%. UVC er UV-stråling med højere energi og kan være særlig skadelig. På Jorden når næsten ingen målbar UVC-stråling overfladen på grund af ozon, molekylært ilt og vanddamp i den øvre atmosfære.
"Spredt over et stort nok område, du behøver ikke nogen anden teknologi eller fysik, du skulle bare have brug for et lag af det her på overfladen, og under du ville have permanent flydende vand," sagde Wordsworth. "Der er en lang række fascinerende ingeniørspørgsmål, der kommer frem af dette."
Det er let nok at forestille sig en slags kuppelstruktur lavet af silica airgel. Det ville være varmt nok til at være beboeligt og ville også blokere UV. Det kunne være lidt som et drivhus på Jorden, hvor vand forblev som flydende og planter kunne dyrkes.
Der er naturligvis meget mere arbejde og forskning, der skal gøres. Wordsworth og de andre forskere har til hensigt at teste silica-aerogeller på Mars-lignende steder her på Jorden. De er målrettet mod tør dal i Chile og Antarktis.
Wordsworth er klar over en ting: at konstruere Mars 'klima er ikke kun et teknisk og teknisk spørgsmål. Det er også et etisk og filosofisk spørgsmål.
Hvis der allerede er nogle mikrober, der bor på Mars, måske under overfladen et sted, hvad med dem? Skal vi gøre det? Har vi ret?
”Hvis du vil aktivere liv på Marsoverfladen, er du sikker på, at der ikke allerede er liv der allerede? Hvis der er, hvordan navigerer vi det, ”spurgte Wordsworth. ”I det øjeblik vi beslutter at forpligte os til at have mennesker på Mars, er disse spørgsmål uundgåelige.”
Kilder:
- Forskningsartikel: Aktivering af Mars-beboelsesevne med silica airgel via faststof-drivhuseffekten
- Pressemeddelelse: En materiel måde at gøre Mars beboelig på
- Pressemeddelelse: Mars-terraformering er ikke mulig ved hjælp af nutidig teknologi
- Wikipedia: Airgel
- Space Magazine: Bør vi Terraform Mars?
