Идеята за някакъв терасообразуващ Марс да го направи по-обитаем е визионерска, научнофантастична мечта. Но сега материал, наречен силикатен аерогел, може да направи цялата идея за терасообразуващия Марс малко по-малко невъзможна.
Забележителни хора от Карл Саган до Елон Мъск предложиха затопляне на Марс и да му даде атмосфера, а трикът се крие в замръзналия CO2 и вода в полярните шапки на планетата. Саган каза, че ако тези капачки могат да бъдат изпарени по някакъв начин, тогава CO2 парниковият ефект ще направи останалото. Мъск каза, че тоскливо и полу шеговито казано, че атомните бомби, паднали върху стълбовете, ще свършат работа.
Тече сериозна научна работа, за да се проучи идеята, поне на теория. Централният въпрос е дали Марс има достатъчно CO2 и вода, за да създаде атмосферна плътност, подобна на Земята?
През 2018 г. учени от Университета в Колорадо изучиха въпроса. Заключението им? Тераформирането на Марс не е възможно с нашата съвременна технология, нещо, което повечето хора вече се чувстваха сигурни, беше истина.
„Нашите резултати показват, че няма достатъчно CO2 останали на Марс да осигурят значително парниково затопляне бяха газът, който ще бъде пуснат в атмосфера; в допълнение, по-голямата част от СО2 газът не е достъпен и не може да бъде мобилизиран лесно. В резултат терасообразуването на Марс не е възможно с помощта на съвременна технология “, казва Брус Якоски, професор в лабораторията за физика на атмосферата и космиката в Университета на Колорадо, Боулдър.
Но това беше преди година и технологиите непрекъснато се развиват.
В ново проучване на Nature Astronomy, трио изследователи от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, Харвардския университет и Университета в Единбург, предполагат, че Марс може да бъде обитаем, ако променим мисленето си и използваме нова технология. Вместо велики мечти да направят обитаемостта на цялата червена планета, това, което учените наричат Глобална атмосферна модификация (ГАМ), какво ще стане, ако малките региони могат да бъдат трансформирани?
Ключът зад тяхната линия на мислене е силикагел.
„Този регионален подход за създаване на обитаем Марс е много по-постижим от глобалната атмосферна модификация.“
Робин Уордсуърт, Харвард Джон А. Полсън, училище за инженерни и приложни науки
Силициевият аерогел не е това, което може би си мислите, че е. Вместо истински гел, това е твърд, твърд, сух материал. Той е създаден чрез извличане на течността от гел с процес, наречен свръхкритично изсушаване, по същия процес, който се използва кафе без кофеин.
Изследователите, стоящи зад това ново проучване, използваха модели и експерименти, за да покажат, че тънък слой от 2 до 3 см (.8 до 1.2 инча) може да позволи на слънчевата светлина да прониква, но да хване топлина. Гелът също би позволил достатъчно слънчева светлина за фотосинтеза и би затоплил трайно зоната, която е покрил, позволявайки да се стопи воден лед и замръзнал CO2. Може би най-доброто от всичко, че няма да се нуждае от източник на топлина с енергия.
„Този регионален подход за създаване на обитаем Марс е много по-постижим от глобалната атмосферна модификация“, казва Робин Уордсуърт, асистент по екологична наука и инженерство в Харвардската школа Джон А. Полсън по инженерно-приложни науки (SEAS) и Министерството на Земята и планетарната наука. "За разлика от предишните идеи да направим Марс обитаем, това е нещо, което може да се разработва и тества систематично с материали и технологии, които вече имаме", каза той в прессъобщение.
„Малки острови на обитаемост“
„Марс е най-обитаемата планета в нашата Слънчева система освен Земята“, казва Лаура Кербер, научен сътрудник в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА. „Но той остава враждебен свят за много видове живот. Система за създаване на малки острови на обитаемост ще ни позволи да трансформираме Марс по контролиран и мащабируем начин. "
Идеята за силициев диоксид, остров на обитаемост беше вдъхновена от нещо, което вече се случва на полюсите на Марс.
За разлика от Земята, CO2 на Марс е замръзнал, хванат в полюсите. Докато тук на Земята полюсите са воден лед, марсианските полюси са комбинация от воден лед и CO2 лед. Но въпреки че е замръзнал, този CO2 все пак позволява на слънчевата светлина да прониква, докато улавя топлината.
Изображенията на полюсите на Марс показват как става това.
В това изображение на лед на Марс, CO2 е хванал слънчевата топлина. Това създава малки джобове топлина през лятото, които се показват като черни разтопени петна в леда.
"Започнахме да мислим за този твърдояден парников ефект и как може да се използва за създаване на обитаема среда на Марс в бъдеще", казва Уордсуърт. „Започнахме да мислим за това какви видове материали биха могли да сведат до минимум топлопроводимостта, но все пак предават възможно най-много светлина.“
Както се оказва, силициевият аерогел пасва на сметката. За първи път е изобретен през 1931 г. и е един от най-изолационните материали, правени някога. Това е така, защото това е много порест материал, който е почти изцяло направен от въздух. Това е около 99,8% въздух, нещо като термичен прозорец.
Силициевите аерогели са 97% порести, което означава, че светлината се движи през материала, но взаимосвързващите се нанослоеве от силиконов диоксид улавят инфрачервеното лъчение и значително забавят провеждането на топлината. Тези аерогели се използват в няколко инженерни приложения днес, включително на Марс проучвателните ровери на НАСА. Използват се за подгряване на чувствителната електроника.
„Силициевият аерогел е обещаващ материал, защото ефектът му е пасивен“, каза Кербер. „Не биха били необходими големи количества енергия или поддръжка на движещи се части, за да се запази топло през дълги периоди от време.“
Изследователите поставят експерименти, за да имитират условията на Марс. Те експериментираха с два вида силикагел: частици и плочки. Те открили, че и двете са ефективни при повишаване на температурата. И двете бяха ефективни за блокиране на опасното UV лъчение.
Резултатите от тях показват, че 2 см или повече слой аерогел намалява UVC радиацията до по-малко от 0,5%. UVC е UV-лъчение с по-висока енергия и може да бъде особено вредно. На Земята почти никаква измерима UVC радиация не достига до повърхността поради озон, молекулен кислород и водни пари в горната атмосфера.
„Разпределете се на достатъчно голяма площ, няма да се нуждаете от никаква друга технология или физика, просто ще ви трябва слой от тези неща на повърхността и отдолу ще имате постоянна течна вода“, казва Уордсуърт. „От това възникват цял куп увлекателни инженерни въпроси.“
Достатъчно лесно е да си представите някаква структура на купола, направена от силикагел. Би било достатъчно топло, за да може да обитава и също така да блокира UV. Тя може да бъде нещо като оранжерия на Земята, където водата остава като течна и растенията могат да се отглеждат.
Очевидно трябва да се свърши още много работа и изследвания. Уордсуърт и другите изследователи възнамеряват да изпробват аерогели на силициев диоксид на места, подобни на Марс тук, на Земята. Те са насочени към сухата долина в Чили и Антарктида.
Wordsworth е ясен по едно: инженерството на климата на Марс не е просто технически и инженерен въпрос. Това също е етичен и философски въпрос.
Ако на Марс вече живеят микроби, може би под повърхността някъде, какво ще кажете за тях? Трябва ли да го правим? Имаме ли право?
„Ако ще активирате живота на марсианската повърхност, сигурен ли сте, че там вече няма живот? Ако има, как да се ориентираме по това “, попита Уордсуърт. „В момента, в който решим да се ангажираме да имаме хора на Марс, тези въпроси са неизбежни.“
Източници:
- Документ за изследване: Разрешаване на обитаемостта на Марсиан със силикагел чрез твърд оранжериен ефект
- Прессъобщение: Материален начин да направите Марс обитаем
- Прессъобщение: Терасирането на Марс не е възможно с помощта на съвременна технология
- Уикипедия: Ергел
- Космическо списание: Трябва ли да формираме Марс?
