Viimasel ajal on palju plaane seoses Marsi arendamisega ja sinna astronautide ja asunike baaside paigutamisega. Aga kui inimesed tõesti tahavad seal kunagi elada, tuleb Punane planeet põhjalikult terraformeerida. Mida selleks vaja on? Inimkond on alati unistanud kaugete tähtede poole lendamisest, inimesed tahtsid reisida avakosmoses, elada teistel planeetidel. Viimasel ajal on sellistest lendudest ja inimeste rände väljavaadetest teistele planeetidele palju räägitud ja kirjutatud, ehitatakse rakette, plaanitakse kosmoseekspeditsioone. Täna tahaksin mõelda, kas suudame Marsi muuta uueks Maaks, kuidas punast planeeti terraformeerida ja kas see on põhimõtteliselt võimalik.
Loe ka: Mis võib takistada meil Marsi koloniseerimast?
Kas Marsil on elu?
Marss on planeet, mis on viimasel ajal olnud teadusuudiste ja -artiklite pealkirjades. Marss on kindlasti Päikesesüsteemi planeet, millele me kõige rohkem tähelepanu pöörame. Seda mitte ainult seetõttu, et see asub Maale üsna lähedal (võrreldes teiste planeetidega), vaid ka omaduste tõttu, mis muudavad selle mõnevõrra sarnaseks meie planeediga. Muidugi, nii palju kui võimalik taevakehal, kus puudub elu, atmosfääris hapnik ja millel möllavad liivatormid, mis katavad kogu planeedi pinda.
Viimastel aastakümnetel on teadlased Marsi evolutsiooni ja selle pinnal valitsevate tingimuste kohta palju õppinud, mis on muutnud nende vaatenurka. Kuigi need tingimused ei ole eriti soodsad. Nüüd teame, et kuigi Marss on praegu väga külm, kuiv ja ebasõbralik planeet, ei olnud see alati nii. Veelgi enam, teadlased märkasid, et isegi praegusel kujul on Marsil ja Maal palju ühist. Esiteks on need kaks planeeti oma suuruse, telje kalde, struktuuri, koostise ja isegi vee olemasolu poolest nende pinnal sarnased. Sel põhjusel ja selle suhtelise läheduse tõttu Maale peetakse Marsi tulevikus inimasustuse peamiseks kandidaadiks. See perspektiiv on võimalik, kui on võimalik muuta planeedi tingimusi vastavalt inimese vajadustele (terraformeerimine). Vaatamata mainitud sarnasustele tekitab Marsi muutumine inimeluks sobivamaks planeediks palju raskusi. Esiteks on seal väga õhuke ja mittehingav atmosfäär, mis koosneb 96% süsinikdioksiidist, 1,93% argoonist ja 1,89% lämmastikust, samuti hapniku ja veeauru jälgedest.
Kuid selle asemel, et lugeda entsüklopeedilisi fakte planeedi suuruse ja koostise kohta, on huvitavam vaadata Marsi minevikku, kuna see võis kunagi olla palju Maa-sarnane. Mõned teadlased väidavad Marsi sondide ja kulgurite kogutud andmete põhjal, et vesi merede ja madala vee kujul kattis kunagi suurema osa Punasest planeedist. Kuid see oli tõenäoliselt umbes 4 miljardit aastat tagasi. Sellest ajast alates on palju muutunud ja teadlased usuvad, et atmosfääri muutus viis planeedi vee kadumiseni. Kunagi võis Marsi atmosfäär olla teistsuguse koostisega ja tõenäoliselt piisavalt tihe, et toetada vedela vee ookeani.
Loe ka: Ruumi teie arvutis. 5 parimat astronoomiarakendust
Miks on Marsi atmosfäär nii palju muutunud?
Marsi pinnal täheldatud hiiglaslikel liivastruktuuridel pole Maal midagi sarnast ja need on ainulaadsed Punasele planeedile. Mida võivad nad meile öelda Marsi iidse atmosfääri kohta? Teadlased oletavad, et nende tekke põhjustas planeedi õhukeses atmosfääris möllavate tuulte ja orkaanide mõju pinnale. Need loovad iseloomulikud luited ja kivimid, mis hakkasid moodustuma 3,7 miljardit aastat tagasi ja mida me täna uurime.
Seega võib pinna struktuuri uurimine aidata kindlaks teha, millal Marss suurema osa atmosfäärist kaotas. Aga kuhu kadus atmosfäär? See küsimus huvitab eelkõige teadlasi. Kuna Marss on Maast väiksem, on selle tõmbejõud nõrgem ja sellest poleks planeedi atmosfääri hoidmiseks ilmselt piisanud. Päikesekiirgus (st Päikeselt kosmosesse paiskuvad osakesed) eemaldas Marsilt tõenäoliselt suurema osa atmosfääri. Tegelikult jätkab Marsi atmosfäär selle kiirguse mõjul endiselt hõrenemist.
Loe ka: Universum: kõige ebatavalisemad kosmoseobjektid
Aga vett on seal ikka – vahel isegi vedelikku!
Marsil oli ja on vett! Marsi roostevärvilised kivimid, mille tõttu seda nimetatakse ka "punaseks planeediks", annavad tunnistust vett täis minevikust. Marss on kaetud sügavate orgude, kuivade jõesängide, järvede, siledate kivide – veeristega, mis on sarnased Maal vee voolamise keskkonnas moodustuvatele. Teadlased on pikka aega uskunud, et soe ja niiske periood Marsil oli suhteliselt lühike, kuid uuringud näitavad, et selle vesikate võis seal eksisteerida palju kauem, kui seni arvati. Marsi orbiidilt pärit sond High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) andis andmeid ja ülitäpseid pilte planeedi pinnast, tänu millele analüüsisid teadlased enam kui 200 iidse jõesängi tunnuseid. Kanalite suuruse, kuju ja ümbritseva maastiku suhtelise vanuse põhjal jõudis töörühm järeldusele, et vesi voolas üle Marsi pinna 3,8–2 miljardit aastat tagasi.
Üks 2012. aastast Marsi pinnal viibinud kulgur Curiosity on juba esitanud tõendeid selle kohta, et Marsil oli varem vett. Kasutades Curiosity kulguri andmeid, meeskond NASA tegi kindlaks, et Gale'i kraatrisse settekivimite sadestumise põhjustas vesi. Nende settekivimite kihid moodustasid aluse Sharpi mäemassiivile, mis asub kraatri keskel. Kulgurilt saadud andmed viitavad sellele, et ligikaudu 3,8–3,3 miljardit aastat tagasi oli selles kohas arvukalt ojasid ja järvi, mille setted moodustasid järk-järgult Sharpi mäe alumised kihid. See tähendab, et vähemalt mäemassiivi alumiste kihtide täitumine toimus umbes 500 miljoni aasta jooksul.
Need uuringud annavad teadlastele põhjust väita, et vesi Marsi pinnal kindlasti eksisteeris, ja lisavad palju uusi teadmisi evolutsiooniprotsesside arengu kohta Marsil nii minevikus kui ka praegu. Tänapäeval on vesi Marsil õhukese Marsi pinnasekihi all jää kujul. Mõnikord, kui temperatuur lubab (juhtub, et Marsil tõuseb +20 kraadini), siis jää lokaalselt sulab ja vedel vesi voolab mööda kiviseid nõlvad alla.
Teadlaste sõnul jätkavad nad aga Marsil vee olemasolu faktide kontrollimist. Selles küsimuses pole endiselt ühest arvamust. Peamine küsimus on, mis on põhjused planeedi muutumisel niiskest ja üsna soojast kõrbeks ja külmaks.
Loe ka: Kõige olulisemad ja huvitavamad kosmosemissioonid 2021. aastal
Kuidas saab Marsi terraformeerida?
Ideedest selleks puudust ei tule. On mitmeid ettepanekuid, kuidas muuta Marss inimkolonistide jaoks elamiskõlblikuks. Dandridge M. Cole propageeris 1964. aastal kasvuhooneefekti loomist Marsil. Seda saab tema hinnangul teha, kui toimetada päikesesüsteemi välisosast ammoniaagist koosnev jää ja see siis pinnale visata. Kuna ammoniaak (NH3) on võimas kasvuhoonegaas, siis selle sattumine Marsi atmosfääri paksendab seda ja tõstab globaalset temperatuuri. Kuna ammoniaak koosneb peamiselt lämmastikust, võib see täita atmosfääri ka nn puhvergaasiga, mis koos hapnikuga loob inimese hingamiseks sobiva atmosfääri.
Teine väljapakutud meetod hõlmab albedo (valguse peegelduse intensiivsus planeedi pinnalt) vähendamist, selleks tuleb Marsi pind katta tumedate materjalidega, mis suurendavad päikesevalguse neeldumist. See võib olla kõike alates Phobose ja Deimose tolmust (Marsi kaks kivist kuud ja Päikesesüsteemi tumedaimad kehad) kuni äärmuslike samblike ja tumedate taimedeni. Üks selle otsuse tulihingelisemaid pooldajaid oli kuulus kirjanik ja teadlane Carl Sagan.
1976. aastal asus NASA ametlikult planeeditehnika küsimuse käsitlema. Teadlased on avastanud, et fotosünteetilisi organisme, polaarjäämütside sulamist ja kasvuhoonegaaside atmosfääri paiskamist saab kasutada soojema ja hapnikurikka atmosfääri loomiseks.
1993. aastal kirjutasid Marsi kogukonna asutaja dr Robert Zubrin ja Christopher P. McKay NASAst ühiselt paberi "Marsi terraformeerimise tehnoloogilised nõuded". Selles soovitasid nad kasutada planeedi orbiidile asetatud peegleid selle pinna otseseks soojendamiseks. Need pooluste lähedal asuvad peeglid võivad sulatada jääkilbi ja aidata kaasa globaalsele soojenemisele. Samas artiklis väitsid nad, et Päikesesüsteemi kogutud asteroide saab suunata maapinnale lööma, tolmu üles lööma ja atmosfääri soojendama. Miks on vaja kõigi vajalike materjalide orbiidile saatmiseks kasutada tuumaelektrilisi või tuumasoojusrakette.
Uuemad ettepanekud viitavad suletud kasvuhoonete loomisele, kus elaksid hapnikku tootvate sinivetikate ja vetikate kolooniad. 2014. aastal tegi NASA Techshot Inc. teatas, et töö sellise kontseptsiooni kallal on juba alanud.
Tulevikus kavatseb NASA saata kulguri pardale väikesed kanistrid äärmuslike fotosünteetiliste vetikate ja tsüanobakteritega, et katsetada seda protsessi Marsi keskkonnas. Kui missioon õnnestub, kavatsevad NASA ja Techshot ehitada mitu suurt kasvuhoonet, et toota ja koguda hapnikku tulevaste Marsi lendude jaoks, mis vähendab kulusid ja pikendab missioone, vähendades transporditava hapniku hulka.
Kuigi need plaanid ei hõlma keskkonna- ega planeeditehnoloogiat, usub Eugene Boland (Techshot Inc. peateadlane), et see on samm õiges suunas. Oli ka ideid lõhata Marsi pinnal aatomipomme (Elon Musk oli kunagi selle kontseptsiooni pooldaja), mis tekitaks tohutul hulgal tolmu, mis tõkestaks päikesekiired ja soojendaks seeläbi planeeti.
Loe ka: Mida teevad sihikindlus ja leidlikkus Marsil?
Globaalne soojenemine: kas Marsi saab soojendada?
Õnneks või kahjuks, olenevalt teie vaatenurgast, on meil, inimestel, planeedi soojendamisel palju kogemusi. Üle sajandi kestnud süsinikdioksiidi heitkogused oleme lihtsa kasvuhoonemehhanismi abil tahtmatult tõstnud Maa pinnatemperatuuri. Me eraldame süsihappegaasi, mis laseb väga hästi päikesevalgust läbi ja takistab soojuskiirguse väljapääsu, nii et see toimib nagu tohutu nähtamatu tekk Maal. Suurenenud kuumus aitab kaasa ookeanivee aurustumisele atmosfääri, mis saab seega teise kattekihi, mis tõstab temperatuuri, mis omakorda toob kaasa veelgi suurema vee aurustumise ja planeedi atmosfääri suurema kuumenemise.
Kui see töötab Maal, võib-olla töötab see ka Marsil. Marsi atmosfäär on kosmosesse peaaegu täielikult kadunud, kuid Punasel Planeedil on hiiglaslikud veejää ja külmunud süsihappegaasi varud polaarmütsides ja vahetult planeedi pinna all.
Kui inimesed saaksid polaarmütsid kuidagi soojendada, võib see atmosfääri paisata piisavalt süsinikdioksiidi, et põhjustada kasvuhoone soojenemist. Kõik, mida me siis tegema peaksime, on minna ja vaadata ja oodata sajandeid, kuni füüsika teeb oma asja ja muudab Marsi palju vähem agressiivseks kohaks.
Kahjuks see lihtne idee ilmselt ei tööta. Esimene probleem on küttetehnoloogia areng. Selleks vajalikud kujundused, alates hiiglaslikest sammastest kuni tohutu kosmosepeegli loomiseni, mis fokusseeriks rohkem valgust ja seega ka soojust, nõuavad radikaalseid hüppeid tehnoloogias ja kosmosetootmises, mis ületab palju inimkonna praeguseid võimalusi. Näiteks kosmosepeegli puhul oleks meil vaja kuskilt kosmosest eraldada umbes 200 000 tonni alumiiniumi, samas kui tänapäeval suudame kosmosest eraldada... noh, null tonni alumiiniumi.
Tasapisi saabub valus arusaam, et Marsil pole piisavalt CO2, et tekitada soojenemistrendi. Praegu ei ületa atmosfäärirõhk Marsil üht protsenti Maa atmosfäärirõhust. Kui suudaksime kõik Marsil olevad CO2 ja H2O molekulid atmosfääri aurustada, oleks rõhk Punasele planeedile… 2% Maa atmosfäärirõhust.
Selleks, et higi nahal keema ei läheks, oleks vaja kaks korda suuremat atmosfäärirõhku ja kümme korda rohkem, et inimesel poleks skafandrit vaja. Ja me ei räägi hapnikupuudusest.
Kergesti kättesaadavate kasvuhoonegaaside puudumise probleemi lahendamiseks on mitu radikaalset ettepanekut. Võib-olla saate selleks kasutada taimi, mis eraldavad klorofluorosüsivesinikke, mis on tõesti agressiivsed kasvuhoonegaasid. Või me võiksime meelitada mõned ammoniaagirikkad komeedid välisest päikesesüsteemist. Ammoniaak on suurepärane kasvuhoonegaas ja laguneb lõpuks kahjutuks lämmastikuks, mis moodustab suurema osa meie atmosfäärist.
Eeldades, et suudame nende ettepanekutega seotud tehnoloogilistest väljakutsetest üle saada, jääb alles üks kolossaalne takistus: magnetvälja puudumine. Kui me Marsi magnetväljaga ei kaitse, puhub päikesetuul minema iga atmosfääri sattunud molekuli.
See ei saa olema lihtne. Loovaid lahendusi on palju. Võib-olla suudame ehitada kosmosesse tohutu elektromagneti, mis suunaks päikesetuule kõrvale. Või oleks võimalik vöötada Marss ülijuhiga ja luua tehismagnetosfäär. Muidugi oleme vähemalt ühe neist lahendustest väga kaugel. Nii et kas me suudame kunagi tulevikus Marsi terraformeerida ja muuta see külalislahkemaks? Teaduslikust vaatenurgast on see muidugi võimalik – meil pole põhimõttelisi füüsikaseadusi, mis seda takistavad...
Loe ka: Hiina on ka innukalt kosmose avastamist. Kuidas neil siis läheb?
Miks kõik need teadlased?
Marsi terraformeerimiseks on veelgi rohkem stsenaariume, kuid suur küsimus on, miks me sellele tegelikult mõtleme? Lisaks seiklusvõimalustele ja ideele, et inimkond on taaselustamas julge kosmoseuuringute ajastut, on mitmeid põhjuseid, miks Marsi terraformeerimiseks tehakse ettepanek. Esiteks kardetakse, et inimkonna mõjul planeedile Maa on katastroofilised tagajärjed ja et me peame looma "varukoha", kui tahame pikas perspektiivis ellu jääda. Rääkimata otsesest kasust, mida teaduse ja tehnoloogia areng võib igaühele tuua. Muud põhjused on võimalus laiendada oma ressursibaasi ja saada tsivilisatsiooniks, mis ei pea kartma ressursside ammendumist. Marsil asuv koloonia võimaldab kaevandada Punasel planeedil, kus mineraale ja vesijääd leidub ohtralt ning neid saab kasutada. Marsil asuv baas võiks olla ka asteroidivöö kasutamise lähtepunkt, mis annaks meile juurdepääsu õigele hulgale mineraalidele, et neid oleks peaaegu igaveseks külluses.
Jättes kõrvale ilmselge küsimuse inimese tahtest ja tõeliselt astronoomilistest kuludest, tuleb mõista, et sellised katsed jätkuvad seni, kuni inimkond eksisteerib. Nagu NASA teatas ülalmainitud 1976. aasta dokumendis: „Marsi võimel Maa ökosüsteemi toetada ei ole tuvastatud põhimõttelisi ja ületamatuid piire. Hapnikku sisaldava atmosfääri puudumine takistaks inimestel Marsil ilma eelneva tegevuseta elada. Täiendavaks tõsiseks takistuseks on pinna olemasolev tugev ultraviolettkiirgus. Sobiva hapnikku sisaldava atmosfääri loomine Marsil on saavutatav fotosünteetiliste organismide abil. Sellise atmosfääri loomiseks kuluv aeg võib aga olla isegi... mitu miljonit aastat."
Samas on teadlased ühel meelel, et seda perioodi saab drastiliselt lühendada, luues Marsi karmi keskkonnaga spetsiaalselt kohanenud ekstreemofiilseid organisme, tekitades kasvuhooneefekti ja sulatades polaarjäämütsid. Marsi muundumiseks kuluv aeg on aga tõenäoliselt veel sajandeid või aastatuhandeid. Kuid miski ei takista meil seda protsessi kohe alustada, kui selleks võimalus avaneb. Teaduslik ja tehnoloogiline kasu, mis ettevalmistuse ja eeltöö tulemusena ilmneb, võib olla tohutu.
Loe ka:
Kutsun kõiki Marsile lendama!
Ootame maatükke jagama Marsil.