Idea Marsin muodostumisesta jollain tavalla sen asumiskelpoisuudeksi on visionääri, tieteellinen unelma. Mutta nyt silikageeliksi kutsuttu materiaali saattaa tehdä koko idean Marsin muodostamisesta hiukan vähemmän mahdottomaksi.
Merkittävät ihmiset Carl Saganista Elon Muskiin ovat ehdottaneet Marsin lämmittämistä ja antavat sille ilmapiirin. Temppu on maapallon napakattojen jäädytetyssä hiilidioksidissa ja vedessä. Sagan sanoi, että jos nuo korkit voitaisiin höyrystää jotenkin, hiilidioksidipäästövaikutus tekisi loput. Musk kertoi kipeästi ja puoliksi leikillään, että pylvääseen pudotetut atomipommit tekisivät tempun.
Idean tutkimiseksi on meneillään vakavaa tieteellistä työtä, ainakin teoriassa. Keskeinen kysymys on, onko Marsilla tarpeeksi hiilidioksidia ja vettä ilmakehän tiheyden muodostamiseksi kuin maapallolla?
Vuonna 2018 Coloradon yliopiston tutkijat tutkivat kysymystä. Heidän päätelmänsä? Maanmuodostusta Mars ei ole mahdollista nykyisellä tekniikallamme. Totuus, jota useimmat ihmiset tunsivat jo varmuudella.
”Tuloksemme osoittavat, että CO: ta ei ole riittävästi2 jääminen Marsille merkittävän kasvihuoneilman lämpenemisen aikaansaamiseksi, jos kaasu johdetaan ilmakehään; lisäksi suurin osa CO2 kaasu ei ole saatavissa eikä sitä voida helposti mobilisoida. Tämän seurauksena maapallon muotoilu ei ole mahdollista nykyteknologiaa käyttämällä ”, kertoi Coloradon yliopiston Boulderin yliopiston ilmakehän ja avaruusfysiikan laboratorion professori Bruce Jakosky.
Mutta se oli vuosi sitten, ja tekniikka kehittyy jatkuvasti.
NASAn Jet Propulsion Laboratoryn, Harvardin yliopiston ja Edinburghin yliopiston tutkijat triossa esittivät uudessa Nature Astronomy-tutkimuksessa, että Marsista voitaisiin tehdä asuttava, jos muutamme ajattelumme ja käytämme uutta tekniikkaa. Sen sijaan, että olisi suuri unelma tehdä koko punaisen planeetan asuttamiskelpoiseksi, mitä tutkijat kutsuvat globaaliksi ilmakehän muunnokseksi (GAM), entä jos pienet alueet voitaisiin muuttaa?
Avain heidän ajattelutapansa takana on silikageeli.
"Tämä alueellinen lähestymistapa Marsin asettamiseen on paljon paremmin saavutettavissa kuin maailmanlaajuinen ilmakehän muuntaminen."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson -tekniikan korkeakoulu
Piihappogeeli ei ole sitä mitä luulet sen olevan. Varsinaisen geelin sijasta se on kiinteä, jäykkä, kuiva materiaali. Se on luotu uuttamalla neste geelistä prosessilla, jota kutsutaan superkriittiseksi kuivaamiseksi, ja samalla menetelmällä valmistetaan kofeiiniton kahvi.
Tämän uuden tutkimuksen takana olevat tutkijat käyttivät malleja ja kokeita osoittaakseen, että ohut, 2–3 cm (0,8–1,2 tuuman) ilmageelikerros voisi antaa auringonvalon tunkeutua, mutta vangitsisi lämmön. Geeli sallisi myös tarpeeksi auringonvaloa fotosynteesiksi ja lämmittäisi pysyvästi peittämäänsä aluetta antaen vesijään ja jäädytetyn CO2: n sulautua. Ehkä mikä parasta, se ei tarvitsisi energiaa nälkäistä lämmönlähdettä siihen.
"Tämä alueellinen lähestymistapa Marsin asettamiseen asettamiseen on paljon saavutettavampaa kuin maailmanlaajuinen ilmakehän muuntaminen", sanoi Robin Wordsworth, ympäristötieteiden ja tekniikan apulaisprofessori Harvardin John A. Paulson -tekniikan ja soveltuvien tieteiden koulussa (SEAS) ja maapallon laitoksella. ja planeettatiede. "Toisin kuin aikaisemmat ideat tehdä Marsin asuttamiskelpoiseksi, tätä voidaan kehittää ja testata järjestelmällisesti jo olemassa olevien materiaalien ja tekniikan avulla", hän sanoi lehdistötiedotteessa.
”Pienet saapumiskelpoisuuden saaret”
"Mars on aurinkokunnan kaikkein asutuin planeetta maapallon lisäksi", kertoi NASA: n Jet-propulsiolaboratorion tutkija Laura Kerber. ”Mutta se on edelleen vihamielinen maailma monenlaiselle elämälle. Järjestelmä pienten asuttamissaarten luomiseksi antaisi meille mahdollisuuden muuttaa Mars hallitulla ja skaalautuvalla tavalla. "
Piihappogeeli, asuttamissaareidea-idean innoittaja oli jotain, jota esiintyy jo Marsin napoilla.
Toisin kuin maan päällä, Marsissa oleva CO2 on jäätynyt, loukkuun jääneenä. Vaikka täällä maan päällä pylväät ovat vesijäätä, Marsin pylväät ovat vesijää ja CO2-jään yhdistelmä. Mutta vaikka hiilidioksidi on jäätynyt, se antaa auringonvalolle edelleen tunkeutua lämpöä vangitseen.
Marsin napojen kuvat osoittavat, kuinka tämä tapahtuu.
Tässä jääkuvassa Marsissa CO2 on loukannut Auringon lämpöä. Tämä luo kesällä pieniä lämpötaskuja, jotka näkyvät mustina sulanut pisteinä jäässä.
"Aloin miettiä tätä puolijohdekasvihuoneilmiötä ja sitä, miten sitä voitaisiin hyödyntää tulevaisuudessa Marsille asettavien ympäristöjen luomisessa", Wordsworth sanoi. "Aloin miettiä, millaisilla materiaaleilla voitaisiin minimoida lämmönjohtavuus, mutta välittää silti niin paljon valoa kuin mahdollista."
Kuten käy ilmi, silikageeli sopii laskuun. Se keksittiin ensimmäisen kerran vuonna 1931, ja se on yksi kaikkien aikojen erittäin eristävistä materiaaleista. Se johtuu siitä, että se on erittäin huokoinen materiaali, joka on melkein kokonaan valmistettu ilmasta. Se on noin 99,8% ilmaa, sellainen kuin lämpöikkuna.
Piidioksidiaerogeelit ovat 97 prosenttia huokoisia, mikä tarkoittaa, että valo liikkuu materiaalin läpi, mutta piidioksidin yhdistävät nanikerrokset ansaitsevat infrapunasäteilyn ja hidastavat huomattavasti lämmön johtamista. Näitä aerogeelejä käytetään nykyään useissa tekniikan sovelluksissa, mukaan lukien NASA: n Mars Exploration Rovers. Niitä käytetään pitämään herkkä elektroniikka lämpimänä.
"Piihappogeeli on lupaava materiaali, koska sen vaikutus on passiivinen", Kerber sanoi. "Se ei vaatisi suuria määriä energiaa tai liikkuvien osien ylläpitoa alueen pitämiseksi lämpimänä pitkään."
Tutkijat perustivat kokeita Marsin olosuhteiden jäljittelemiseksi. He kokeilivat kahden tyyppistä silikageeliä: hiukkasia ja laattoja. He havaitsivat, että molemmat olivat tehokkaita lämpötilan nostamisessa. Molemmat estävät myös tehokkaasti vaarallista UV-säteilyä.
Niiden tulokset osoittavat, että vähintään 2 cm kerros ilmageeliä alensi UVC-säteilyn alle 0,5%: iin. UVC on korkeamman energian UV-säteily ja voi olla erityisen haitallista. Maapallolla melkein mitattavaa UVC-säteilyä ei päästä pintaan yläilmakehän otsonin, molekyylin hapen ja vesihöyryn vuoksi.
"Levitä riittävän suurelle alueelle, et tarvitse mitään muuta tekniikkaa tai fysiikkaa, tarvitset vain kerroksen näitä asioita pinnalle ja alla olisi pysyvää nestemäistä vettä", Wordsworth sanoi. "Tästä syntyy koko joukko kiehtovia tekniikkakysymyksiä."
Se on tarpeeksi helppo kuvitella jonkinlaista silikageelistä valmistettua kupolirakennetta. Se olisi tarpeeksi lämmin asuttamiskelpoiseksi ja estäisi myös UV: n. Se voi olla kuin kasvihuone maan päällä, jossa vesi pysyi nestemäisenä ja kasveja voitiin kasvattaa.
On tietenkin vielä paljon tehtävää ja tutkimusta. Wordsworth ja muut tutkijat aikovat testata piidioksidin aerogeeleja Marsin kaltaisissa paikoissa täällä maan päällä. He ovat kohdistuneet kuiviin laaksoihin Chilessä ja Antarktissa.
Wordsworth on selkeä yhdestä asiasta: Marsin ilmaston suunnittelu ei ole vain teknistä ja teknistä kysymystä. Se on myös eettinen ja filosofinen kysymys.
Jos Marsissa elää jo jonkin verran mikrobia, kenties jonkin verran pinnan alla, entä niistä? Pitäisikö meidän tehdä se? Onko meillä oikeutta?
”Jos aiot sallia elämän Marsin pinnalla, oletko varma, ettei siellä ole jo elämää? Jos on, kuinka me suunnistamme siihen ”, kysyi Wordsworth. "Nyt kun päätämme sitoutua ihmisten pitämiseen Marsilla, nämä kysymykset ovat väistämättömiä."
Lähteet:
- Tutkimuspaperi: Marsilaisten asettamisen mahdollistaminen piidioksidigeelillä kiinteän olon kasvihuoneilmiön kautta
- Lehdistötiedote: Aineellinen tapa tehdä Marsista asuttava
- Lehdistötiedote: Marsin maanmuokkaaminen ei ole mahdollista nykypäivän tekniikkaa käyttämällä
- Wikipedia: Airgel
- Space Magazine: Pitäisikö meidän Mars muotoilla?
