Ideen om på en eller annen måte terrordannende Mars for å gjøre den mer beboelig er en visjonær, sci-fi drøm. Men nå kan et materiale kalt silica airgel gjøre hele ideen om terrordannende Mars litt mindre umulig.
Bemerkelsesverdige mennesker fra Carl Sagan til Elon Musk har foreslått å varme Mars og gi den en atmosfære, og trikset ligger i den frosne CO2 og vannet i planetens polarhetter. Sagan sa at hvis de kapslene på en eller annen måte kan fordampes, ville CO2-drivhuseffekten gjøre resten. Musk sa, tydelig og halvt spøkefullt, at atombomber som falt ned på polene ville gjøre susen.
Det foregår seriøst vitenskapelig arbeid for å utforske ideen, i alle fall i teorien. Det sentrale spørsmålet er, har Mars nok CO2 og vann til å skape en atmosfæretetthet som ligner jordene?
I 2018 studerte forskere ved University of Colorado spørsmålet. Deres konklusjon? Terraforming av Mars er ikke mulig med vår nåværende teknologi, noe de fleste allerede trodde var sant.
Resultatene våre antyder at det ikke er nok CO2 som var igjen på Mars for å gi betydelig drivhusoppvarming, var gassen som skulle settes ut i atmosfæren; i tillegg er det meste av CO2 gass er ikke tilgjengelig og kunne ikke lett mobiliseres. Som et resultat er det ikke mulig å terraformere Mars ved å bruke dagens teknologi, sier Bruce Jakosky, professor ved laboratoriet for atmosfære og romfysikk ved University of Colorado, Boulder.
Men det var for et år siden, og teknologien er i stadig utvikling.
I en ny studie i Nature Astronomy antyder en trioforsker fra NASAs Jet Propulsion Laboratory, Harvard University og University of Edinburgh, at Mars kan gjøres beboelig hvis vi endrer tankegang og bruker ny teknologi. I stedet for store drømmer om å gjøre hele den røde planeten beboelig, hva forskere kaller Global Atmospheric Modification (GAM,) hva om små regioner kunne bli transformert?
Nøkkelen bak deres tankegang er silica airgel.
"Denne regionale tilnærmingen for å gjøre Mars beboelig er mye mer oppnåelig enn global atmosfærisk modifisering."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
Silica airgel er ikke det du kanskje tror det er. I stedet for en faktisk gel, er det et solid, stivt, tørt materiale. Den er laget ved å trekke ut væsken fra en gel med en prosess som kalles superkritisk tørking, den samme prosessen som ble brukt for å lage koffeinfri kaffe.
Forskerne bak denne nye studien brukte modeller og eksperimenter for å vise at et tynt lag mellom 2 og 3 cm (0,8 til 1,2 tommer) luftgel kunne la sollys trenge inn, men ville fange opp varmen. Gelen vil også tillate nok sollys for fotosyntesen, og vil permanent varme opp området den dekket, slik at vannis og frossen CO2 smelter. Kanskje best av alt, det trenger ikke en energisultet varmekilde for å gjøre det.
"Denne regionale tilnærmingen for å gjøre Mars beboelig er mye mer oppnåelig enn global atmosfærisk modifisering," sa Robin Wordsworth, assisterende professor i miljøvitenskap og ingeniørvitenskap ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Department of Earth og planetarisk vitenskap. "I motsetning til de tidligere ideene om å gjøre Mars beboelige, er dette noe som kan utvikles og testes systematisk med materialer og teknologi vi allerede har," sa han i en pressemelding.
“Små øyer for vane”
"Mars er den mest beboelige planeten i solsystemet vårt foruten jorden," sa Laura Kerber, forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory. “Men det forblir en fiendtlig verden i mange slags liv. Et system for å skape små øyer med hensyn til brukbarhet vil tillate oss å transformere Mars på en kontrollert og skalerbar måte. ”
Silica airgel, ideen om øya for brukbarhet, var inspirert av noe som allerede oppstår ved Mars 'poler.
I motsetning til på Jorden er CO2 på Mars frosset, fanget ved polene. Mens her på jorden polene er vannis, er marspolene en kombinasjon av vannis og CO2-is. Men selv om det er frossent, gjør at CO2 fortsatt lar sollys trenge inn mens du fanger opp varmen.
Bilder av Mars 'poler viser hvordan dette skjer.
I dette bildet av is på Mars har CO2 fanget solens varme. Dette skaper små lommer med varme om sommeren, som dukker opp som svarte smeltede flekker i isen.
"Vi begynte å tenke på denne drivstoffeffekten i solid tilstand og hvordan den kunne påberopes for å skape beboelige miljøer på Mars i fremtiden," sa Wordsworth. "Vi begynte å tenke på hva slags materialer som kunne minimere varmeledningsevnen, men likevel overføre så mye lys som mulig."
Det viser seg at silica airgel passer på regningen. Det ble første gang oppfunnet i 1931, og det er et av de mest isolerende materialene som noen gang er laget. Det er fordi det er et veldig porøst materiale som nesten er fullstendig laget av luft. Det er omtrent 99,8% luft, liksom et termisk vindu.
Silica aerogels er 97 prosent porøse, noe som betyr at lys beveger seg gjennom materialet, men de sammenkoblende nanolagene av silisiumdioksid fanger infrarød stråling og reduserer varmeledningen kraftig. Disse aerogellene brukes i flere tekniske applikasjoner i dag, inkludert NASAs Mars Exploration Rovers. De brukes til å holde den følsomme elektronikken varm.
"Silica airgel er et lovende materiale fordi virkningen er passiv," sa Kerber. "Det vil ikke kreve store mengder energi eller vedlikehold av bevegelige deler for å holde et område varmt over lengre tid."
Forskerne satte opp eksperimenter for å etterligne forhold på Mars. De eksperimenterte med to typer kiselgelgel: partikler og fliser. De fant ut at begge var effektive med å heve temperaturen. Begge var også effektive til å blokkere farlig UV-stråling.
Resultatene viser at et lag på 2 cm eller mer av luftgel reduserte UVC-stråling til under 0,5%. UVC er UV-stråling med høyere energi, og kan være spesielt skadelig. På jorden når nesten ingen målbar UVC-stråling overflaten på grunn av ozon, molekylært oksygen og vanndamp i den øvre atmosfæren.
"Spredt over et stort nok område, du trenger ikke noen annen teknologi eller fysikk, du trenger bare et lag av dette på overflaten, og under ville du ha permanent flytende vann," sa Wordsworth. "Det er en hel rekke fascinerende ingeniørspørsmål som kommer frem av dette."
Det er lett nok å se for seg en slags kuppelstruktur laget av kiselgelgel. Det ville være varmt nok til å være beboelig, og vil også blokkere UV. Det kan være på samme måte som et drivhus på jorden, der vann forble som flytende og planter kunne dyrkes.
Det er tydeligvis mye mer arbeid og forskning som må gjøres. Wordsworth og de andre forskerne har til hensikt å teste silisiumdioksydterogler på Mars-lignende steder her på jorden. De retter seg mot tørr dal i Chile og Antarktis.
Wordsworth er tydelig på en ting: å konstruere Mars 'klima er ikke bare et teknisk og teknisk spørsmål. Det er et etisk og filosofisk spørsmål.
Hvis det allerede er noen mikrober som bor på Mars, kanskje under overflaten et sted, hva med dem? Bør vi gjøre det? Har vi rett?
"Hvis du skal aktivere livet på Mars-overflaten, er du sikker på at det ikke er liv der allerede? Hvis det er, hvordan navigerer vi det, ”spurte Wordsworth. "I det øyeblikket vi bestemmer oss for å forplikte oss til å ha mennesker på Mars, er disse spørsmålene uunngåelige."
Kilder:
- Forskningsartikkel: Aktivering av Mars-beboelighet med kiselgelgel via faststoff-drivhuseffekten
- Pressemelding: En materiell måte å gjøre Mars beboelig på
- Pressemelding: Mars terraforming ikke mulig ved hjelp av dagens teknologi
- Wikipedia: Airgel
- Space Magazine: Bør vi Terraform Mars?
