Η ζωή στον Άρη: πώς οι πρόσφατες ανακαλύψεις μας φέρνουν πιο κοντά στην μετάβαση στον Κόκκινο Πλανήτη και πόσο καιρό θα διαρκέσει.
Στις 16 Αυγούστου 2019, ο εκκεντρικός δισεκατομμυριούχος και εφευρέτης Elon Musk έγραψε στο Nuke Mars! ("Ας χτυπήσουμε τον Άρη με πυρηνικές βόμβες!"). Ο Άρης - και τι μπορεί να κάνει ένα άτομο - ανησυχεί την ανθρωπότητα τουλάχιστον από το The Martian Chronicles του Ray Bradbury. Αλλά υπάρχει μια τεράστια διαφορά μεταξύ των φαντασιώσεων πριν από μισό αιώνα και των ημερών μας: οι τελευταίες επιστημονικές ανακαλύψεις έχουν μεταφέρει συνομιλίες για τη ζωή στον Άρη από κύκλους φαντασίας στα γραφεία ερευνητών και ακόμη και επιχειρηματιών.
Ο τέταρτος πλανήτης του ηλιακού συστήματος έχει το μισό μέγεθος της Γης σε ακτίνα, αλλά στην περιοχή είναι ίσος με όλες τις ηπείρους της γης σε συνδυασμό (ευτυχώς, δεν υπάρχουν ωκεανοί), και το 2008 ο ερευνητικός ανιχνευτής της NASA βρήκε νερό εκεί (σε τη μορφή πάγου). Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχει πειρασμός να κατοικηθεί ο πλανήτης, και κυριολεκτικά τον Ιούλιο του 2019, οι πυραυλοκινητήρες για μια πτήση εκεί για πρώτη φορά κατάφεραν να ανυψώσουν στον αέρα Starhopper, ένα πρωτότυπο που σε λίγα χρόνια θα μετατραπεί σε Starship - έναν πύραυλο και διαστημικό σκάφος που δημιουργήθηκε ειδικά για πτήσεις προς τον Άρη. Χάρη στην πλήρη επαναχρησιμοποίηση του Starship (περισσότερες από εκατό χρήσεις), το κόστος των πτήσεων προς τον Άρη πρέπει να μειωθεί.
Ταυτόχρονα, η μέση ετήσια θερμοκρασία στον Άρη είναι -63 βαθμοί Κελσίου, περίπου η ίδια με εκείνη του σταθμού Vostok στην Ανταρκτική. Είναι τόσο κρύο εκεί γιατί η ατμόσφαιρα είναι 150 φορές πιο λεπτή από τη Γη. Με ένα τόσο λεπτό κέλυφος αερίου, το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι πολύ ασθενές, και γι 'αυτό είναι κρύο. Το πρόβλημα μπορεί να λυθεί φέρνοντας τις κλιματολογικές συνθήκες στον Άρη πιο κοντά στο κλίμα της Γης - αυτή η διαδικασία ονομάζεται terraforming. Στην περίπτωση του Άρη, για αυτό είναι απαραίτητο να θερμαίνεται κατά κάποιον τρόπο η επιφάνεια του πλανήτη, η οποία ακόμη και στα καλύτερα χρόνια βρίσκεται 56 εκατομμύρια χιλιόμετρα από εδώ.
Οι επιστήμονες αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα αρκετά σκληρά και πρόσφατα, το καλοκαίρι του 2019, παρουσιάστηκε ένας ασυνήθιστος τρόπος για να καταστήσει τον Κόκκινο Πλανήτη κατοικήσιμο - για αρχή, τουλάχιστον εν μέρει. Αποδείχθηκε ότι ένας διαφανής θόλος κατασκευασμένος από εξωτικό υλικό γέλης πάχους μόλις δύο εκατοστών θερμαίνει την επίγεια απομίμηση του εδάφους του Άρη τόσο σε φτωχό τοπικό φωτισμό που μπορεί να υποστηρίξει τη ζωή των φυτών χωρίς επιπλέον θέρμανση. Και αυτή είναι μια πραγματική αίσθηση. Σας λέμε τι μπορεί να γίνει γενικά, ώστε μετά από έναν ορισμένο αριθμό ανθρώπων να περπατούν στα χωριά του Άρη και να θαυμάζουν δύο φεγγάρια ταυτόχρονα.
Θόλοι Airgel: θερμοκήπια επιπέδου 80 που ανακαλύφθηκαν από επιστήμονες πριν από ένα μήνα
Ας πάμε κατευθείαν στην πιο πρόσφατη ανακάλυψη. Τον Ιούλιο του 2019, μια ομάδα επιστημόνων πραγματοποίησε απλά εργαστηριακά πειράματα στα οποία τοποθέτησαν ένα ανάλογο του εδάφους του Άρη σε έναν θάλαμο με ατμόσφαιρα σπάνια και θερμοκρασία του Άρη. Στη συνέχεια, έλαβαν τρούλους με λαμπτήρες που δίνουν 150 βατ ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο - ακριβώς όσο ο ήλιος δίνει κατά μέσο όρο στην επιφάνεια του Άρη.
Αποδείχθηκε εκπληκτικό: χωρίς την παραμικρή εξωτερική θέρμανση, η επιφάνεια του εδάφους του Άρη, καλυμμένη από πάνω με θόλο γέλης, θερμάνθηκε ελαφρώς πάνω από τους μηδέν βαθμούς. Ο θόλος, πάχους μόλις δύο εκατοστών, μεταδίδει ορατό φως, θερμαίνοντας το έδαφος, αλλά πολύ χαμηλά μεταδίδει υπεριώδη, υπέρυθρη ακτινοβολία και θερμότητα. Υπάρχουν περισσότερες από αρκετές πρώτες ύλες για την παραγωγή της (συνηθισμένη άμμος) στον Άρη, καθώς και στη Γη.
Η θέρμανση του εδάφους κατά 65 βαθμούς με έναν απλό διαφανή θόλο μοιάζει με θαύμα, γιατί από κάτω το έδαφος δεν έχει ειδική θερμομόνωση και μέρος της θερμότητας εξακολουθεί να πηγαίνει προς τα πλάγια. Δηλαδή, είναι σαν να καλύπτετε το παγωμένο έδαφος με ένα έξυπνα διαμορφωμένο πετρέλαιο - και τότε όλα συμβαίνουν από μόνα τους. Αλλά εδώ δεν υπάρχει ιδιαίτερο θαύμα. Aerogels ανακαλύφθηκαν το 1931, και, στην πραγματικότητα, είναι ένα κανονικό πήκτωμα αλκοόλης, από το οποίο όλο το αλκοόλ εξατμίζεται με θέρμανση, αφήνοντας ένα δίκτυο καναλιών γεμάτων με αέρα. Οι θερμομονωτικές του ιδιότητες με το ίδιο πάχος είναι έως 7,5 φορές υψηλότερες από εκείνες του αφρού ή του ορυκτού μαλλιού, ενώ είναι πρακτικά διαφανές. Μια συμβατική κατοικία φτιαγμένη από αυτήν και στη Γη, που είναι απόλυτα διαφανής, δεν θα απαιτούσε θέρμανση, εκτός από τη μεγάλη πολική νύχτα.
Είναι ενδιαφέρον, στην πραγματικότητα, αυτό το υλικό έχει ήδη δοκιμαστεί στον Άρη: Οι αμερικανοί αναβάτες χρησιμοποιούν αερογέλη έτσι ώστε τα εσωτερικά τους όργανα να μην υπερψύχονται κατά τη διάρκεια της νύχτας του Άρη, όταν η θερμοκρασία μπορεί να πέσει στους -90 βαθμούς.
Οι ερευνητές που έχουν προτείνει τέτοιους θόλους ως έναν τρόπο μετάβασης στον Άρη σημειώνουν ότι οι θόλοι αερογέλης είναι εύκολο να μεταφερθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, πειράματα σε επίγεια εργαστήρια έχουν ήδη δείξει ότι ακόμη και οι ντομάτες αναπτύσσονται εντελώς σε ανάλογο του εδάφους του Άρη, εάν η θερμοκρασία θα ήταν φυσιολογική. Δεν χρειάζεται να ξοδεύουμε πολύ νερό ούτε για αυτούς: δεν έχει πουθενά να εξατμιστεί από κάτω από τον τρούλο, δηλαδή, ακόμη και μια μικρή ποσότητα θα καταναλώνεται συνεχώς από φυτά "σε κύκλο". Παρεμπιπτόντως, για να επιβεβαιώσουν αυτές τις προτάσεις, οι συγγραφείς σκοπεύουν να μεταφέρουν τα πειράματα στην Ανταρκτική - τις ξηρές κοιλάδες του McMurdo, οι οποίες είναι εξαιρετικά κοντά στον Άρη από την άποψη του κλίματος και του νερού.
Ο Musk έχει δίκιο: Ο Άρης μπορεί πράγματι να βομβαρδιστεί - και πιθανώς χρήσιμος (αλλά όχι γεγονός)
Ο πιο ριζοσπαστικός τρόπος επίλυσης του προβλήματος, όπως συμβαίνει συχνά, προτάθηκε από τον Elon Musk: να βομβαρδίσουν τους πόλους του Άρη με θερμοπυρηνικές βόμβες. Οι εκρήξεις πρέπει να εξατμίσουν το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του πάγου στα πολικά καλύμματα αυτού του πλανήτη. Το CO2 θα δημιουργήσει ένα φαινόμενο θερμοκηπίου, δηλαδή από πυρηνικούς βομβαρδισμούς στον τέταρτο πλανήτη θα θερμανθεί σοβαρά και για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Είναι αλήθεια ότι το 2018 μια μελέτη που χρηματοδοτήθηκε από τη NASA παρουσίασε μια εντελώς διαφορετική άποψη: είναι άχρηστο να βομβαρδίζουμε τους πόλους. Και γενικά, όλο το διοξείδιο του άνθρακα του Άρη δεν είναι αρκετό για να δημιουργήσει μια ατμόσφαιρα αρκετά πυκνή για σοβαρή θέρμανση. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της επιστημονικής ομάδας "nasov", έχοντας λιώσει τα πολικά πώματα διοξειδίου του άνθρακα, η πίεση εκεί μπορεί να αυξηθεί μόνο 2,5 φορές. Θα ζεσταθεί, αλλά εξακολουθεί να είναι οι θερμοκρασίες της Ανταρκτικής - και η ατμόσφαιρα είναι 60 φορές πιο λεπτή από τη δική μας. Οι συγγραφείς του έργου ανέφεραν άμεσα το άτομο του οποίου την άποψη επικρίνουν: Elon Musk. Αλλά αυτό, φαίνεται, δεν τον ενόχλησε στο ελάχιστο.
Ακόμα και στον Άρη, μπορείτε να βρείτε ένα φαράγγι χιλιάδων χιλιομέτρων - και να το εγκαταστήσετε.
Ο Άρης έχει πολύ ασυνήθιστα χαρακτηριστικά ανακούφισης που δεν βρίσκονται στη Γη. Ένα από αυτά είναι το σύστημα φαραγγιού Mariner Valley μήκους 4.000 χιλιομέτρων, το πιο γνωστό στο ηλιακό σύστημα. Το πλάτος του είναι έως 200 χιλιόμετρα και το βάθος του έως 7 χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι στο κάτω μέρος των φαραγγιών, η ατμοσφαιρική πίεση είναι ενάμισι φορές υψηλότερη και υπάρχει αισθητά πιο ζεστή και πιο υγρή από ό, τι στον υπόλοιπο πλανήτη. Είναι πάνω από ένα μέρος των κοιλάδων του Mariner που το διαστημικό σκάφος φωτογραφίζει πραγματικές ομίχλες από υδρατμούς (που απεικονίζονται παρακάτω) και στις πλαγιές άλλων περιοχών - σκοτεινά ίχνη ρευμάτων στην άμμο και αυτά τα ρεύματα είναι ύποπτα παρόμοια με το νερό.
Οι κοιλάδες του Mariner δεν είναι παντού ευρείες - σε ορισμένα σημεία το πλάτος τους είναι μόνο μερικά χιλιόμετρα. Έχει προταθεί από καιρό να καλυφθούν τέτοια μέρη με γυάλινο θόλο, πιστεύοντας ότι αυτό θα είναι αρκετό για να διατηρήσει τη θερμότητα και να σχηματίσει μια τοπική υψηλή θερμοκρασία. Ένας θόλος αερογέλης σε μια τέτοια περιοχή με νερό μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ενός τοπικά σχετικά θερμού κλίματος με τη δική του βροχόπτωση και νερό. Τέτοια μέρη μπορούν να δημιουργηθούν σταδιακά, και όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή που καλύπτεται με γειτονικούς θόλους, τόσο υψηλότερη θα είναι η μέση θερμοκρασία (λιγότερη απώλεια θερμότητας μέσω των τοίχων). Έτσι, στην πραγματικότητα, μια τέτοια βαθμιαία, «ερπυστική» τερατοποίηση μπορεί να καταλάβει μια πολύ μεγάλη περιοχή του πλανήτη.
Τι συμβαίνει με τους υπολογισμούς της NASA και γιατί οι διαφωνούντες επιστήμονες έχουν ήδη προσληφθεί στο SpaceX;
Υπάρχει ένας ευκολότερος τρόπος για την υπερθέρμανση του πλανήτη του Άρη στις θερμοκρασίες της Γης. Όπως σημειώνεται από μια άλλη ομάδα επιστημόνων, έχουμε ήδη δοκιμάσει αυτήν τη μέθοδο στη Γη, χωρίς να θέλουμε - να εκπέμψουμε 37 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρά του και να αυξήσουμε σταδιακά τη θερμοκρασία στον πλανήτη. Αυτή η διαδρομή είναι αέρια θερμοκηπίου.
Φυσικά, δεν υπάρχει άνθρακας στον Άρη που μπορεί να δημιουργήσει ένα φαινόμενο θερμοκηπίου εάν καίγεται. Και το CO2 δεν είναι το πιο αποτελεσματικό αέριο θερμοκηπίου. Υπάρχουν πολύ καλύτεροι υποψήφιοι, εκ των οποίων το πιο ελπιδοφόρο είναι το SF6. Το μόριό του αποτελείται από ένα άτομο θείου, γύρω από το οποίο προεξέχουν έξι άτομα φθορίου. Λόγω της "ογκώδους" του, το μόριο αναχαιτίζει τέλεια τόσο την υπεριώδη όσο και την υπέρυθρη ακτινοβολία, ενώ μεταδίδει καλά το ορατό φως. Όσον αφορά την ισχύ του φαινομένου του θερμοκηπίου που προκαλεί, είναι 34.900 φορές μεγαλύτερο από το διοξείδιο του άνθρακα. Δηλαδή, μόλις ένα εκατομμύριο τόνοι αυτής της ουσίας θα έδιναν το ίδιο φαινόμενο θερμοκηπίου με τους δεκάδες δισεκατομμύρια τόνους CO2 που εκπέμπεται σήμερα από την ανθρωπότητα.
Επιπλέον, το αέριο SF6 είναι πολύ ανθεκτικό - ο χρόνος ζωής του στην ατμόσφαιρα είναι από 800 έως 3200 χρόνια, ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τη φθορά του στην αττική ατμόσφαιρα: μόλις παραχθεί, θα παραμείνει εκεί για πολύ καιρό. Επιπλέον, το αέριο είναι αβλαβές για τον άνθρωπο και όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Στην πραγματικότητα, στον Άρη, είναι μάλλον χρήσιμο, επειδή παρεμποδίζει τις υπεριώδεις ακτίνες όχι χειρότερα από το όζον, το οποίο δεν υπάρχει ακόμη.
Σύμφωνα με υπολογισμούς, σε περίπου 100 χρόνια, η έγχυση αερίων του θερμοκηπίου αυτού του τύπου μπορεί να αυξήσει τις θερμοκρασίες στον πλανήτη κατά δεκάδες βαθμούς.
Είναι ενδιαφέρον ότι λίγο νωρίτερα, με την υποστήριξη της NASA, πραγματοποιήθηκε ένα άλλο επιστημονικό έργο, το οποίο περιέγραψε ακριβώς ένα τέτοιο σενάριο - την τερατοποίηση του Άρη λόγω των ανθρωπογενών αερίων θερμοκηπίου με αυξημένη απόδοση. Ένας από τους συγγραφείς αυτού του έργου ήταν η Μαρίνα Μαρίνοβα, η οποία εργάστηκε για πολύ καιρό στη NASA και σήμερα πήρε δουλειά στο SpaceX. Επιπλέον, ο ίδιος ο Elon Musk το αναφέρθηκε ως συν-συγγραφέας, επικρίνοντας το έργο που μιλά για την έλλειψη CO2 στον Άρη, φέρεται να το εμποδίζει να μετατραπεί σε πλανήτη με θερμοκρασίες κοντά στη Γη.
Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτού του εξαιρετικά ισχυρού φαινομένου του θερμοκηπίου: μετά τη θέρμανση του εδάφους του Άρη, το δεσμευμένο CO2 σε αυτό θα πρέπει να απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, αυξάνοντας περαιτέρω τη θέρμανση του πλανήτη.
Πότε ο Άρης θα μοιάζει πραγματικά με τη Γη;
Ενώ το SF6 μπορεί πράγματι να μεταμορφώσει ολόκληρο τον πλανήτη, πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτό δεν θα συμβεί αύριο. Σύμφωνα με υπολογισμούς, για αυτό πρέπει να ξοδεύετε δισεκατομμύρια κιλοβατώρες το χρόνο - και να τα ξοδεύετε στον Άρη, κάνοντας το ίδιο αέριο SF6 από ένα έδαφος πλούσιο σε φθόριο και γκρι χώμα. Δηλαδή, εκείνοι που επιθυμούν να αποκτήσουν τεραφόρο θα πρέπει να κατασκευάσουν έναν ολόκληρο πυρηνικό σταθμό 500 μεγαβάτ στον πλανήτη, αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις παραγωγής που απελευθερώνουν συνεχώς αέριο SF6 στην ατμόσφαιρα. Αυτή η διαδικασία θα δώσει απτά αποτελέσματα μετά από εκατό χρόνια εργασίας. Λοιπόν, ή λίγο πιο γρήγορα με πολύ μεγάλες επενδύσεις στη δημιουργία εργοστασίων.
Όλο αυτό το διάστημα, οι άνθρωποι που παρέχουν τις δραστηριότητές τους και μελετούν τον Άρη θα πρέπει να ζήσουν κάπου. Είναι προφανές ότι η καλύτερη λύση για τον τοπικό μετασχηματισμό του πλανήτη στα μέρη της εγκατάστασής τους θα είναι οι θόλοι αερογέλης. Δηλαδή, εάν είναι απαραίτητο, η τερατοποίηση θα προχωρήσει ταυτόχρονα με δύο τρόπους: τοπικό - για τους σημερινούς αποίκους με τη βοήθεια τρούλων - και παγκόσμιο - για τον πλανήτη συνολικά.
Ποιος μπορεί ήδη να ζήσει στον Άρη - και γιατί έχει σημασία
Οι μηλιές στον Κόκκινο Πλανήτη δεν θα ανθίσουν στο εγγύς μέλλον, αλλά η υπαίθρια βλάστηση μπορεί στην πραγματικότητα να έρθει εκεί νωρίτερα από ό, τι νομίζουμε.
Το 2012, η Γερμανική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής πραγματοποίησε ένα πείραμα με την αρκτική λειχήνα Xanthoria elegans. Κρατήθηκε σε πίεση 150 φορές χαμηλότερη από τη Γη - χωρίς οξυγόνο, σε θερμοκρασίες του Άρη. Παρά την εξωγήινη φύση του περιβάλλοντος, η λειχήνα όχι μόνο επέζησε, αλλά επίσης δεν έχασε την ικανότητα φωτοσύνθεσης με επιτυχία (σε περιόδους που μιμούνται τις ώρες της ημέρας).
Αυτό σημαίνει ότι σε ορισμένες περιοχές του Άρη - τις ίδιες κοιλάδες των ναυτικών - τέτοιοι οργανισμοί στην ισημερινή ζώνη μπορούν ήδη να ζήσουν σήμερα. Και μετά την έναρξη της παραγωγής αερίου SF6 στον Άρη, η κατάλληλη περιοχή για αυτούς θα αρχίσει να επεκτείνεται γρήγορα. Όπως και άλλες λειχήνες, το κομψό Xanthoria παράγει οξυγόνο κατά τη φωτοσύνθεση. Στην πραγματικότητα, ήταν η απελευθέρωση λειχήνων στη γη πριν από περίπου 1,2 δισεκατομμύρια χρόνια (0,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τα υψηλότερα φυτά) που επέτρεψε στην ατμόσφαιρα της γης να αυξήσει απότομα την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο επίπεδο των σημερινών επίγειων ορεινών περιοχών. Πιθανότατα, στον Άρη, οι λειχήνες θα έχουν την ίδια λειτουργία - να προετοιμάσουν την ατμόσφαιρα, έτσι ώστε να είναι ευκολότερο να ζουν σε αυτό πιο περίπλοκα πλάσματα.
Ίσως οι άνθρωποι.
