Wanneer Kunnen Mensen Op Mars Leven?

Wanneer Kunnen Mensen Op Mars Leven?
Wanneer Kunnen Mensen Op Mars Leven?

Video: Wanneer Kunnen Mensen Op Mars Leven?

Video: Wanneer Kunnen Mensen Op Mars Leven?
Video: Kunnen we op planeet Mars wonen? | UITGEZOCHT #5 2024, Maart
Anonim

Leven op Mars: hoe recente ontdekkingen ons dichter bij de verhuizing naar de Rode Planeet brengen en hoe lang het zal duren.

Zoet leven op Mars
Zoet leven op Mars

Op 16 augustus 2019 tweette de excentrieke miljardair en uitvinder Elon Musk Nuke Mars! ("Laten we Mars raken met atoombommen!"). Mars - en wat een mens ermee kan doen - baart de mensheid in ieder geval zorgen sinds Ray Bradbury's The Martian Chronicles. Maar er is een enorm verschil tussen de fantasieën van een halve eeuw geleden en onze tijd: de laatste wetenschappelijke ontdekkingen hebben gesprekken over het leven op Mars van fantasiekringen overgebracht naar de kantoren van onderzoekers en zelfs zakenmensen.

De vierde planeet van het zonnestelsel is half zo groot als de aarde in straal, maar in oppervlakte is hij gelijk aan alle continenten van de aarde samen (gelukkig zijn er geen oceanen), plus in 2008 vond de NASA-onderzoekssonde daar water (in de vorm van ijs). Het is niet verwonderlijk dat de verleiding groot is om de planeet te bevolken, en letterlijk in juli 2019 konden raketmotoren voor een vlucht daar voor het eerst de Starhopper in de lucht tillen, een prototype dat over een paar jaar zal veranderen in Starship - een raket en ruimtevaartuig dat speciaal is gemaakt voor vluchten naar Mars. Dankzij de volledige herbruikbaarheid van Starship (meer dan honderd keer gebruikt), zouden de kosten van vluchten naar Mars moeten dalen.

Tegelijkertijd is de gemiddelde jaartemperatuur op Mars -63 graden Celsius, ongeveer hetzelfde als op het Vostok Antarctisch station. Het is daar zo koud omdat de atmosfeer 150 keer dunner is dan die van de aarde. Met zo'n dunne schil van gas is het broeikaseffect erg zwak, daarom is het koud. Het probleem kan worden opgelost door de klimatologische omstandigheden op Mars dichter bij het klimaat op aarde te brengen - dit proces wordt terraforming genoemd. In het geval van Mars is het hiervoor noodzakelijk om het oppervlak van de planeet op de een of andere manier sterk te verwarmen, dat zelfs in de beste jaren 56 miljoen kilometer van hier ligt.

Wetenschappers bestrijden dit probleem behoorlijk hard en onlangs, in de zomer van 2019, werd een ongebruikelijke manier gepresenteerd om de Rode Planeet bewoonbaar te maken - om te beginnen, althans gedeeltelijk. Het bleek dat een transparante koepel gemaakt van een exotisch gelmateriaal van slechts een paar centimeter dik de aardse imitatie van Marsbodem zo veel verwarmt bij slechte lokale verlichting dat het in staat is om het plantenleven te ondersteunen zonder extra verwarming. En dit is een echte sensatie. We vertellen je wat er in het algemeen kan worden gedaan, zodat mensen na een bepaald aantal jaren door de velden van Mars lopen en twee manen tegelijk bewonderen.

Aerogel-koepels: kassen van niveau 80 ontdekt door wetenschappers een maand geleden

Laten we meteen naar de meest recente ontdekking gaan. In juli 2019 voerde een team van wetenschappers eenvoudige laboratoriumexperimenten uit waarbij ze een analoog van Marsbodem in een kamer met een ijle atmosfeer en Marstemperatuur plaatsten. Daarna schenen ze op de koepels met lampen die 150 watt energie per vierkante meter gaven - precies zoveel als de zon gemiddeld aan het oppervlak van Mars geeft.

Het bleek verrassend: zonder de minste externe verwarming werd het oppervlak van de Marsbodem, van bovenaf bedekt met een gelkoepel, iets boven nul graden opgewarmd. De koepel, slechts twee centimeter dik, laat zichtbaar licht goed door, waardoor de grond wordt verwarmd, maar zeer slecht ultraviolet, infraroodstraling en warmte. Er zijn meer dan voldoende grondstoffen voor de productie ervan (gewoon zand) zowel op Mars als op aarde.

Het verwarmen van de grond met 65 graden met een eenvoudige transparante koepel lijkt een wonder, want van onder de grond heeft geen speciale thermische isolatie en een deel van de warmte gaat nog steeds naar de zijkanten. Dat wil zeggen, het is alsof je de bevroren grond bedekt met een slim gerangschikt tafelzeil - en dan gebeurt alles vanzelf. Maar er is hier geen bijzonder wonder. Aerogels werden ontdekt in 1931, en in feite is het een gewone alcoholgel, waaruit alle alcohol wordt verdampt door verhitting, waardoor een netwerk van met lucht gevulde kanalen achterblijft. De thermische isolatie-eigenschappen met dezelfde dikte zijn tot 7,5 keer hoger dan die van schuim of minerale wol, terwijl het praktisch transparant is. Een conventionele woning die ervan is gemaakt en op aarde, die volledig transparant is, zou geen verwarming nodig hebben, behalve tijdens de lange poolnacht.

Interessant is dat dit materiaal zelfs al op Mars is getest: Amerikaanse rovers gebruiken aerogel zodat hun interne instrumenten niet overkoelen tijdens de Marsnacht, wanneer de temperatuur kan dalen tot -90 graden.

Onderzoekers die dergelijke koepels hebben voorgesteld als een manier om ooit naar Mars te verhuizen, merken op dat aerogelkoepels gemakkelijk over lange afstanden kunnen worden vervoerd. Bovendien hebben experimenten in terrestrische laboratoria al aangetoond dat zelfs tomaten volledig op een analoog van de Marsbodem groeien, als de temperatuur normaal zou zijn. Het is ook niet nodig om veel water voor hen uit te geven: het kan nergens onder de koepel verdampen, dat wil zeggen dat zelfs een kleine hoeveelheid constant door planten "in een cirkel" wordt geconsumeerd. Trouwens, om deze voorstellen te bevestigen, zijn de auteurs van plan om de experimenten over te brengen naar Antarctica - de droge valleien van McMurdo, die qua klimaat en waterloosheid extreem dicht bij Mars liggen.

Musk heeft gelijk: Mars kan inderdaad worden gebombardeerd - en mogelijk nuttig (maar geen feit)

De meest radicale manier om het probleem op te lossen, zoals vaak het geval is, werd voorgesteld door Elon Musk: de polen van Mars bombarderen met thermonucleaire bommen. De explosies zouden koolstofdioxide moeten verdampen, dat het grootste deel van het ijs in de poolkappen van deze planeet vormt. CO2 zal een broeikaseffect creëren, dat wil zeggen, door nucleaire bombardementen op de vierde planeet zal het serieus en langdurig opwarmen.

Toegegeven, in 2018 bracht een door NASA gesponsord onderzoek een heel ander standpunt naar voren: het heeft geen zin om de polen te bombarderen. En in het algemeen is alle koolstofdioxide van Mars niet genoeg om een atmosfeer te creëren die dicht genoeg is voor serieuze opwarming. Volgens de berekeningen van de wetenschappelijke groep "nasov", nadat de poolkappen van koolstofdioxide zijn gesmolten, kan de druk daar slechts 2,5 keer worden verhoogd. Het wordt warmer, maar het zijn nog steeds Antarctische temperaturen - en de atmosfeer is 60 keer dunner dan de onze. De auteurs van het werk noemden rechtstreeks de persoon wiens standpunt ze bekritiseren: Elon Musk. Maar dit leek hem niet in het minst te deren.

Zelfs op Mars kun je een kloof van duizenden kilometers lang vinden - en je erin vestigen.

Mars heeft zeer ongebruikelijke reliëfkenmerken die niet op aarde worden gevonden. Een daarvan is het 4000 kilometer lange Mariner Valley-canyonsysteem, het langste dat in het zonnestelsel bekend is. De breedte is maximaal 200 kilometer en de diepte is maximaal 7 kilometer. Dit betekent dat op de bodem van de canyons de atmosferische druk anderhalf keer hoger is en dat het merkbaar warmer en vochtiger is dan op de rest van de planeet. Het is boven een deel van de Mariner Valleys dat ruimtevaartuigen echte nevels van waterdamp fotograferen (hieronder afgebeeld), en op de hellingen van andere gebieden - donkere sporen van beekjes in het zand, en deze stromen lijken verdacht veel op water.

De valleien van de Mariner zijn niet overal breed - op sommige plaatsen is hun breedte slechts enkele kilometers. Er is al lang voorgesteld om dergelijke plaatsen te bedekken met een glazen koepel, in de veronderstelling dat dit voldoende zal zijn om warmte vast te houden en een lokale hoge temperatuur te vormen. Een aerogelkoepel boven zo'n gebied met water kan leiden tot de vorming van een lokaal relatief warm klimaat met eigen neerslag en water. Dergelijke plaatsen kunnen geleidelijk worden opgebouwd, en hoe groter het oppervlak met aanliggende koepels, hoe hoger de gemiddelde temperatuur (minder warmteverlies door de muren). Dus in feite kan zo'n geleidelijke, "kruipende" terravorming een zeer groot deel van de planeet in beslag nemen.

Wat is er mis met de berekeningen van NASA en waarom zijn afwijkende wetenschappers al ingehuurd bij SpaceX?

Er is een gemakkelijkere manier om het broeikaseffect van Mars tot de temperatuur van de aarde te brengen. Zoals opgemerkt door een andere groep wetenschappers, hebben we deze methode al op aarde geprobeerd, zonder het te willen - 37 miljard ton koolstofdioxide in de atmosfeer uitstoten en geleidelijk de temperatuur op de planeet verhogen. Dit pad is broeikasgassen.

Natuurlijk is er geen steenkool op Mars die bij verbranding een broeikaseffect kan veroorzaken. En CO2 is niet het meest efficiënte broeikasgas. Er zijn veel betere kandidaten, waarvan de meest veelbelovende SF6 is. Het molecuul bestaat uit één zwavelatoom, waarrond zes fluoratomen uitsteken. Vanwege zijn "omvang" onderschept het molecuul zowel ultraviolette als infrarode straling perfect, terwijl het zichtbaar licht goed doorlaat. In termen van de sterkte van het broeikaseffect dat het veroorzaakt, is het 34.900 keer groter dan koolstofdioxide. Dat wil zeggen, slechts een miljoen ton van deze stof zou hetzelfde broeikaseffect geven als de tientallen miljarden tonnen CO2 die de mensheid tegenwoordig uitstoot.

Bovendien is SF6-gas erg vasthoudend - de levensduur in de atmosfeer is van 800 tot 3200 jaar, afhankelijk van de externe omstandigheden. Dit betekent dat je je geen zorgen hoeft te maken over het verval ervan in de atmosfeer van Mars: eenmaal geproduceerd, zal het daar heel lang blijven. Bovendien is het gas onschadelijk voor de mens en alle levende organismen. In feite is het op Mars best nuttig, omdat het UV-stralen onderschept die niet slechter zijn dan ozon, dat er nog niet is.

Volgens berekeningen kan de injectie van dit soort superbroeikasgassen over ongeveer 100 jaar de temperatuur op aarde met tientallen graden doen stijgen.

Het is interessant dat iets eerder, met de steun van NASA, nog een ander wetenschappelijk werk werd uitgevoerd, dat precies zo'n scenario beschreef - de terravorming van Mars als gevolg van door de mens gemaakte broeikasgassen met verhoogde efficiëntie. Een van de auteurs van dit werk was Marina Marinova, die lange tijd voor NASA werkte, en vandaag kreeg ze een baan bij SpaceX. Bovendien noemde Elon Musk het zelf een co-auteur en bekritiseerde hij het werk dat spreekt over het gebrek aan CO2 op Mars, naar verluidt voorkomen dat het verandert in een planeet met temperaturen dicht bij de aarde.

Een belangrijk kenmerk van zo'n superkrachtig broeikaseffect: na het opwarmen van de Marsbodem moet de daarin gebonden CO2 in de atmosfeer worden vrijgegeven, waardoor de opwarming van de planeet verder toeneemt.

Wanneer zal Mars er echt uitzien als de aarde?

Hoewel SF6 inderdaad de hele planeet kan transformeren, moet het duidelijk zijn dat dit morgen niet zal gebeuren. Volgens berekeningen moet je hiervoor miljarden kilowattuur per jaar uitgeven - en die op Mars doorbrengen, waarbij je hetzelfde SF6-gas maakt uit een bodem die rijk is aan fluor en grijze grond. Dat wil zeggen, degenen die willen terraformen, zullen een volledige kerncentrale van 500 megawatt op de planeet moeten bouwen, geautomatiseerde productiefaciliteiten die constant SF6-gas in de atmosfeer afgeven. Dit proces zal na honderd jaar werk tastbare resultaten opleveren. Nou ja, of een beetje sneller met zeer grote investeringen in de oprichting van fabrieken.

Al die tijd zullen mensen die voor hun activiteiten zorgen en Mars bestuderen ergens moeten wonen. Het is duidelijk dat aerogelkoepels de beste oplossing zijn voor de lokale transformatie van de planeet op de plaatsen waar ze zich vestigen. Dat wil zeggen, indien nodig zal terravorming op twee manieren tegelijk plaatsvinden: lokaal - voor de huidige kolonisten met behulp van koepels - en globaal - voor de planeet als geheel.

Wie kan er al op Mars leven - en waarom het ertoe doet

Appelbomen op de Rode Planeet zullen in de nabije toekomst niet bloeien, maar buitenvegetatie kan daar eerder komen dan we denken.

In 2012 voerde het Duitse lucht- en ruimtevaartagentschap een experiment uit met het arctische korstmos Xanthoria elegans. Hij werd onder een druk gehouden die 150 keer lager was dan die van de aarde - zonder zuurstof, bij Marstemperaturen. Ondanks de buitenaardse aard van de omgeving, overleefde het korstmos niet alleen, maar verloor het ook niet het vermogen om succesvol te fotosynthetiseren (tijdens perioden die daglicht nabootsen).

Dit betekent dat in een aantal regio's van Mars - dezelfde Valleien van de Zeelieden - dergelijke organismen in de equatoriale zone vandaag al kunnen leven. En na de start van de productie van SF6-gas op Mars, zal het voor hen geschikte gebied snel beginnen uit te breiden. Net als andere korstmossen produceert de elegante Xanthoria zuurstof tijdens de fotosynthese. Eigenlijk was het de introductie van korstmossen op het aardse land, ongeveer 1,2 miljard jaar geleden (0,7 miljard jaar voor hogere planten), waardoor de atmosfeer van de aarde het zuurstofgehalte sterk kon verhogen tot het niveau van de huidige terrestrische hooglanden. Hoogstwaarschijnlijk zullen korstmossen op Mars dezelfde functie hebben - om de atmosfeer voor te bereiden zodat het voor complexere wezens gemakkelijker is om erin te leven.

Misschien mensen.

Aanbevolen: