Livet på Mars: hur de senaste upptäckterna för oss närmare det förestående drag

Innehållsförteckning:

Livet på Mars: hur de senaste upptäckterna för oss närmare det förestående drag
Livet på Mars: hur de senaste upptäckterna för oss närmare det förestående drag
Anonim

Kom ihåg hur Elon Musk twittrade: Nuke Mars! ("Låt oss slå Mars med atombomber!")? Mars - och vad en person kan göra med det - oroar mänskligheten åtminstone sedan Ray Bradburys The Martian Chronicles. Men det är en enorm skillnad mellan fantasierna för ett halvt sekel sedan och våra dagar: de senaste vetenskapliga upptäckterna har överfört samtal om livet på Mars från fantasikretsar till forskare och till och med affärsmän.

Solsystemets fjärde planet är hälften av jordens storlek i radie, men den är lika stor i arean till alla jordens kontinenter tillsammans (lyckligtvis finns det inga hav där), plus 2008 fann NASA -forskningssonden vatten där (i form av is). Det är inte förvånande att det finns en frestelse att fylla planeten, och bokstavligen i juli 2019 kunde raketmotorer för ett flyg dit för första gången lyfta upp i luften Starhopper, en prototyp som om några år kommer att förvandlas till Starship - en raket och rymdfarkoster som skapats speciellt för flygningar till Mars. Tack vare Starships återanvändbarhet (mer än hundra användningsområden) bör kostnaden för flyg till Mars sjunka.

Samtidigt är den genomsnittliga årliga temperaturen på Mars -63 grader Celsius, ungefär samma som vid Vostok Antarktis station. Det är så kallt där eftersom dess atmosfär är 150 gånger tunnare än jordens. Med ett så tunt gasskal är växthuseffekten mycket svag, varför det är kallt. Problemet kan lösas genom att föra klimatförhållandena på Mars närmare jordens klimat - denna process kallas terraformning. I Mars fall är det nödvändigt att på något sätt kraftigt värma upp planetens yta, som även under de bästa åren ligger 56 miljoner kilometer härifrån.

Forskare bekämpar detta problem ganska hårt, och nyligen, sommaren 2019, presenterades ett ovanligt sätt att göra den röda planeten beboelig - till en början, åtminstone delvis. Det visade sig att en genomskinlig kupol av ett exotiskt gelmaterial som bara är ett par centimeter tjockt värmer den markbundna imitationen av marsjord så mycket i dålig lokal belysning att den kan stödja växtlivet utan ytterligare uppvärmning. Och det här är en riktig sensation. Vi berättar vad som kan göras i allmänhet så att efter ett visst antal år går människor genom Mars -fälten och beundrar två månar samtidigt.

Image
Image

Airgel -kupoler: nivå 80 växthus som upptäcktes av forskare för en månad sedan

Låt oss gå direkt till den senaste upptäckten. I juli 2019 genomförde ett team av forskare enkla laboratorieexperiment där de placerade en analog av marsjord i en kammare med en sällsynt atmosfär och mars temperatur. Sedan lyste de på kupolerna med lampor som gav 150 watt energi per kvadratmeter - exakt lika mycket som solen ger i genomsnitt till Mars yta.

Det blev förvånande: utan minsta yttre uppvärmning värmde ytan på Mars -jorden, täckt uppifrån med en gel -kupol, strax över noll grader. Kupolen, bara två centimeter tjock, överför väl synligt ljus, värmer jorden med den, men överför mycket dåligt ultraviolett, infraröd strålning och värme. Det finns mer än tillräckligt med råvaror för dess produktion (vanlig sand) på Mars, liksom på jorden.

Att värma jorden med 65 grader med en enkel transparent kupol ser ut som ett mirakel, eftersom det inte finns någon särskild värmeisolering från jordens botten och en del av värmen går fortfarande åt sidorna. Det vill säga, det är som att täcka den frysta marken med ett smart arrangerat oljeduk - och sedan händer allt av sig själv. Men det finns inget särskilt mirakel här. Aerogels upptäcktes 1931, och i själva verket är det en vanlig alkoholgel, från vilken all alkohol avdunstas genom uppvärmning och lämnar ett nätverk av luftfyllda kanaler. Dess värmeisoleringsegenskaper med samma tjocklek är upp till 7,5 gånger högre än för skum eller mineralull, medan den är praktiskt taget transparent. En konventionell bostad gjord av den och på jorden, som är helt transparent, skulle inte kräva uppvärmning, förutom under den långa polarnatten.

Intressant nog har faktiskt detta material redan testats på Mars: Amerikanska rovers använder airgel så att deras inre instrument inte blir överkylda under Mars -natten, när temperaturen kan sjunka till -90 grader.

Image
Image

Forskare som har föreslagit sådana kupoler som ett sätt att en dag flytta till Mars noterar att aerogelkupoler är lätta att transportera över långa avstånd. Dessutom har experiment i markbaserade laboratorier redan visat att även tomater växer helt på en analog av Mars -jorden, om temperaturen skulle vara normal. Det finns ingen anledning att spendera mycket vatten för dem heller: det har ingenstans att avdunsta under kupolen, det vill säga att även en liten mängd kommer att konsumeras av växter "i en cirkel". Förresten, för att bekräfta dessa förslag, planerar författarna att överföra experimenten till Antarktis - McMurdos torra dalar, som är extremt nära Mars när det gäller klimat och vattenlöshet.

Mysk har rätt

Det mest radikala sättet att lösa problemet, som ofta är fallet, föreslogs av Elon Musk: att bomba Mars -polerna med termonukleära bomber. Explosionerna bör förånga koldioxid, som utgör det mesta av isen i planetens polkapslar. CO2 kommer att skapa en växthuseffekt, det vill säga från kärnvapenbombningar på den fjärde planeten kommer den att värmas upp på allvar och länge.

Det är sant att 2018 en studie sponsrad av NASA lade fram en helt annan synvinkel: det är värdelöst att bomba polerna. Och i allmänhet räcker inte hela Mars koldioxid för att skapa en tillräckligt tät atmosfär för allvarlig uppvärmning. Enligt beräkningarna av den "nasov" vetenskapliga gruppen, efter att ha smält polkåporna av koldioxid, kan trycket där endast höjas 2,5 gånger. Det kommer att bli varmare, men det är fortfarande temperaturer i Antarktis - och atmosfären är 60 gånger tunnare än vår. Författarna till verket nämnde direkt personen vars synvinkel de kritiserar: Elon Musk. Men det verkar som att det inte störde honom det minsta.

Även på Mars kan du hitta en kanjon tusentals kilometer lång - och bosätta sig i den

Mars har mycket ovanliga relieffunktioner som inte finns på jorden. En av dessa är det 4 000 kilometer långa Mariner Valley canyon-systemet, det längsta kända i solsystemet. Dess bredd är upp till 200 kilometer, och dess djup är upp till 7 kilometer. Det betyder att i botten av kanjonerna är atmosfärstrycket en och en halv gånger högre och det är märkbart varmare och fuktigare än på resten av planeten. Det är över en del av Mariner Valleys att rymdfarkoster fotograferar riktiga dimma från vattenånga (bilden nedan) och på sluttningarna i andra områden - mörka spår av bäckar i sanden, och dessa bäckar är misstänkt lik vatten.

Image
Image

En del av Mariner Valley som kallas Nattens labyrint

Alla tiotusen kvadratkilometer på bilden är täckta med morgondimma - ett ganska sällsynt fenomen för Mars.

Mariner -dalarna är inte breda överallt - på vissa ställen är deras bredd bara några kilometer. Det har länge föreslagits att täcka sådana platser med en glaskupol, i tron att detta kommer att räcka för att behålla värme och bilda en lokal hög temperatur. En aerogelkupol över ett sådant område med vatten kan leda till bildandet av ett lokalt relativt varmt klimat med egen nederbörd och vatten. Sådana platser kan byggas upp gradvis, och ju större området täcks med angränsande kupoler, desto högre blir medeltemperaturen (mindre värmeförlust genom väggarna). Så i själva verket kan en sådan gradvis, "krypande" terraforming ta upp ett mycket stort område på planeten.

Vad är det för fel på NASA: s beräkningar och varför anlitas avvikande forskare redan på SpaceX?

Det finns ett enklare sätt att global uppvärmning av Mars till jordens temperaturer. Som noterats av en annan grupp forskare har vi redan försökt denna metod på jorden, utan att vilja - släppa ut 37 miljarder ton koldioxid i atmosfären och gradvis öka temperaturen på planeten. Denna väg är växthusgaser.

Naturligtvis finns det inget kol på Mars som kan skapa en växthuseffekt om den bränns. Och CO2 är inte den mest effektiva växthusgasen. Det finns mycket bättre kandidater, varav den mest lovande är SF6. Dess molekyl består av en svavelatom, runt vilken sex fluoratomer sticker ut. På grund av sin "bulkighet" avlyssnar molekylen perfekt både ultraviolett och infraröd strålning, samtidigt som det överför synligt ljus väl. När det gäller styrkan hos växthuseffekten den orsakar är den 34 900 gånger större än koldioxid. Det vill säga att bara en miljon ton av detta ämne skulle ge samma växthuseffekt som de tiotals miljarder ton CO2 som släpps ut av mänskligheten idag.

Image
Image

Mörka ränder i sanden blir längre under varma årstider och kortare under kalla årstider, varför vissa forskare anser att de är blöta sand från vattenflöden nära ytan.

Dessutom är SF6 -gasen mycket tålig - dess livstid i atmosfären är från 800 till 3200 år, beroende på yttre förhållanden. Det betyder att du inte behöver oroa dig för dess förfall i Mars -atmosfären: när den väl producerats kommer den att förbli där under mycket lång tid. Dessutom är gasen ofarlig för människor och alla levande organismer. Faktum är att det på Mars är ganska användbart, eftersom det avlyssnar UV -strålar inte värre än ozon, som inte är där än.

Enligt beräkningar kan injektionen av superväxthusgaser av denna typ på cirka 100 år höja temperaturen på planeten med tiotals grader.

Intressant nog, lite tidigare, med stöd av NASA, utfördes ytterligare ett vetenskapligt arbete som beskrev just ett sådant scenario - terraforming av Mars på grund av konstgjorda växthusgaser med ökad effektivitet. En av författarna till detta arbete var Marina Marinova, som arbetade länge på NASA, och idag fick hon jobb på SpaceX. Dessutom kallade Elon Musk själv det som en medförfattare och kritiserade arbetet som talar om bristen på CO2 på Mars och påstås hindra det från att förvandlas till en planet med temperaturer nära jorden.

Ett viktigt inslag i en sådan superkraftig växthuseffekt: efter uppvärmning av Mars-jorden bör CO2-bindningen i den släppas ut i atmosfären, vilket ytterligare ökar uppvärmningen av planeten.

Image
Image

När kommer Mars egentligen att se ut som jorden?

Även om SF6 verkligen kan omvandla hela planeten, måste det förstås klart att detta inte kommer att hända i morgon. Enligt beräkningar, för detta måste du spendera miljarder kilowattimmar om året - och spendera dem på Mars, vilket gör samma SF6 -gas av de rika på fluor och grå jord. Det vill säga att de som vill terraforma måste bygga ett helt kärnkraftverk på 500 megawatt på planeten, automatiserade produktionsanläggningar som ständigt släpper ut SF6 -gas i atmosfären. Denna process kommer att ge konkreta resultat efter hundra års arbete. Jo, eller lite snabbare med mycket stora investeringar i skapandet av fabriker.

Hela den tiden måste människor som tillhandahåller sina aktiviteter och studerar Mars bo någonstans. Det är uppenbart att den bästa lösningen för den lokala omvandlingen av planeten på platserna för deras bosättning kommer att vara aerogelkupoler. Det vill säga, om nödvändigt, kommer terraformning att ske på två sätt samtidigt: lokalt - för de nuvarande kolonisterna med hjälp av kupoler - och globalt - för planeten som helhet.

Vem kan redan bo på Mars - och varför det spelar roll

Äppelträd på den röda planeten kommer inte att blomma inom en snar framtid, men utomhusväxtligheten kan faktiskt komma dit tidigare än vi tror.

Image
Image

Хanthoria elegans

Tillbaka 2012 genomförde den tyska rymdorganisationen ett experiment med den arktiska laven Xanthoria elegans. Han hölls vid ett tryck 150 gånger lägre än jordens - utan syre, vid Mars temperaturer. Trots miljöns främmande överlevde laven inte bara, utan förlorade inte heller förmågan att framgångsrikt fotosynta (under perioder som efterliknar dagsljus).

Detta innebär att i ett antal regioner på Mars - samma sjömännens dalar - kan sådana organismer i ekvatorialzonen redan leva idag. Och efter starten av produktionen av SF6 -gas på Mars kommer det territorium som passar dem att börja expandera snabbt. Precis som andra lavar producerar den eleganta Xanthoria syre under fotosyntesen. Egentligen var det utsläpp av lavar på jordens mark för cirka 1,2 miljarder år sedan (0,7 miljarder år före högre växter) som gjorde det möjligt för jordens atmosfär att kraftigt höja syrehalten till nivån för dagens markbundna högland. Troligtvis kommer lavar på Mars att ha samma funktion - att förbereda atmosfären så att det skulle bli lättare för mer komplexa varelser att leva i den. Kanske människor.

Rekommenderad: