Find Mars’ Atmosfære – Forståelse af fortidens begivenheder er nøglen til at realisere kolonisering

Rumforskning er en trillion-dollar mulighed. Ifølge McKinsey-estimater, vil den globale rumøkonomi være $1.8 trillioner i 2035 (justeret for inflation), op fra $630 milliarder i 2023. 

Et af de højdepunkter, der får investorer til at hoppe på rumforskningsbølgen, er koloniseringen af Mars. Stigningen i videnskabelig viden og data om Mars og dens adfærd har ført til flere studier fokuseret på potentiel konstruktion på Mars. Men før vi dykker dybere ned i den seneste forskning om forståelse af Mars, lad os få en kort oversigt over, hvordan Mars-missionen har udviklet sig over tid. 

En kort historie om vigtige missioner til Mars

For mere end fem årtier siden, i 1965, ankom NASA’s Mariner 4 Mars og sendte 21 fotos af planeten tilbage til Jorden. Seks år senere, i 1971, gennemførte USSR’s Mars 3 lander en blød landing på Mars. I samme år opdagede NASA’s Mariner 9 vulkaner og Valles Marineris, og mens den indfangede tusindvis af fotos, sendte den dem til sidst tilbage fra Mars’ kredsløb.

Kilde: NASA

I 1976 ankom Viking 1 og Viking 2 til Mars og sendte deres landere til overfladen. Selvom hvert rumfartøj sikkert kunne returnere årtiers data, kunne de ikke bevise eksistensen af mikroorganismer på Mars. 

Efter 1976 tog det over to årtier at opnå et betydeligt gennembrud i Mars-missionerne. Det var i 1997, at NASA’s Pathfinder-lander og Sojourner-roveren ankom til Mars’ overflade. 

Kilde: Research Gate

I 2001 startede NASA’s Mars Odyssey. Indtil videre har den været en af de mest betydningsfulde bestræbelser rettet mod Mars med mere end to årtiers overførsel af data fra den røde planet til Jorden. 

Rejser til Mars har ikke kun været begrænset til USA’s indsats. Mange andre lande har sluttet sig til i de efterfølgende år. For eksempel ankom Indiens Orbiter-mission i 2014 til Mars. I 2021 ankom De Forenede Arabiske Emiraters første interplanetariske mission, Hope Orbiter, til Mars. I 2021 ankom Kinas Tianwen-1 mission i kredsløb. Tre måneder senere var Kina succesfuld med at udsende landeren og roveren. 

Som det ser ud nu, er en række lande og virksomheder stærkt engageret i deres respektive missioner for at lære Mars bedre at kende. Ansete forskningsorganisationer gør også deres bedste. En sådan er missionen udført af MIT, hvis seneste studie viser, at Mars’ manglende atmosfære måske ikke er ‘forsvundet’. Den kan gemme sig i åbenlyshed.

Klik her for at lære, hvordan rummad vil gøre det muligt for os at fodre menneskehedens næste bølge af pionerer.

Mysteriet bag Mars’ ‘Manglende Atmosfære’

Strengt videnskabeligt set kvantificerede undersøgelsen, offentliggjort af Joshua Murray og Oliver Jagoutz, effekterne af ultramafisk alteration på kulstofkredsløbet på den tidlige Mars.

De beregnede kapaciteten af Noachian-alders ler til at lagre organisk kulstof. Deres beregninger, den numeriske del som vi senere vil se, kunne hjælpe med at beregne volumenet af reservoiret, der ville blive brugt som energikilde til langvarige missioner. Resultaterne af undersøgelsen illustrerede også kontrol af vand-klippe-reaktioner på planeternes atmosfæriske udvikling. 

Selvom alt dette kan lyde for videnskabeligt for den almindelige mand at forstå, foreslog forskerne i deres studie, at en stor del af Mars’ manglende atmosfære kan være låst i planetens lerbeklædte skorpe. Ved at uddybe oprindelsen af fænomenerne fremhævede forskerne muligheden for, at vand, mens det stadig var til stede på planeten, sivede gennem visse bjergartstyper og udløste en langsom kæde af reaktioner, der gradvist trak kuldioxid ud af atmosfæren og omdannede det til metan. 

Metan var den form for kulstof, der kunne forblive lagret i årtusinder på planetens leroverflade. Det mest nyttige resultat af denne forskning for det videnskabelige samfund, der er interesseret i Mars, var muligheden for, at dette lagrede martianske kulstof kunne genvindes og omdannes til fremdrift for at drive fremtidige missioner mellem Mars og Jorden.

Ifølge studiets forfatter Oliver Jagoutz, professor i geologi ved MIT’s afdeling for Jord-, Atmosfære- og Planetarisk Videnskab (EAPS):

“Dette metan kunne stadig være til stede og måske endda blive brugt som en energikilde på Mars i fremtiden.”

Vigtigheden af at kende planetens historie

Selvom forskningen og dens fund har stort potentiale for vores fremtid, kunne gennembruddet ikke være opnået af forskerne, hvis de ikke havde studeret planetens historie og sammensætning. 

Forsøg på at afdække denne historie førte til flere afgørende indsigter. For eksempel indikerede nogle fjernmålinger af Mars’ overflade, at mindst en del af planetens skorpe indeholdt ultramafiske magmatiske bjergarter. Processen med at danne disse bjergarter var lig den, der førte til produktionen af smektitter på Jorden. 

Smektit – en type overfladisk lermineral – er kendt for at være en yderst effektiv kulstoffælde. Et enkelt smektitkorn indeholder en mængde folder, hvor kulstof kan forblive uforstyrret i milliarder af år.

Effekterne af ultramafisk alteration på Mars var lignende. De Noachian-alders ler, dannet på grund af denne alteration, kunne lagre organisk kulstof. Op til 1,7 bar CO2 kunne plausibelt absorberes på leroverflader. Kombination af abiotisk methanogenese med de bedste estimater af Mars’ δ13C-historie førte forskerne til at forudsige et reservoir på 0,6 til 1,3 bar CO2-ækvivalent. 

Forskere gravede dybere i dette fænomen med ultramafiske bjergarter. De udforskede muligheden for, at vand reagerer med Mars’ dybe ultramafiske bjergarter på en måde, der ville danne ler, som i dag dækker overfladen. Deres forskning førte dem til at tro, at bjergarten var rig på mineralet olivin.

De undersøgte yderligere udsigterne og potentialet for disse olivinrige bjergarter i at lagre kulstof, hvilket førte dem til at hævde muligheden for, at olivin reagerer med vand, der siver gennem skorpen. Olivin – som er et mineral rigt på en reduceret form af jern – kunne have bundet sig til iltet i vandet, frigivet hydrogen som resultat og dannet det røde oxiderede jern, som giver planeten dens farve.

Endelig ville det frie hydrogen fra vandet have kombineret med kuldioxid i vandet for at danne metan.

Arbejdet, delvist støttet af National Science Foundation, kan være en spilskifter, da de involverede forskere fremsatte flere betydningsfulde påstande. 

“På dette tidspunkt i Mars’ historie mener vi, at CO2 er overalt, i hver en krog og sprække, og vand, der perkolerer gennem bjergarterne, også er fyldt med CO2.”

– Joshua Murray

Ved at uddybe vigtigheden af forskningen, sagde Bruce Jakosky, professor emeritus i geologi ved University of Colorado og hovedforsker på Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) missionen, som har kredset og studeret Mars’ øvre atmosfære siden 2014, følgende:

“Murray og Jagoutz undersøger den kemiske interaktion mellem bjergarter og atmosfæren som en metode til at fjerne CO2. I den høje ende af vores estimater for, hvor meget forvitring der har fundet sted, kan dette være en væsentlig proces i fjernelsen af CO2 fra Mars’ tidlige atmosfære.”

For at opsummere udgravede forskningen den røde planets historie for at forstå, hvor CO2 gik fra en tidlig, tykkere atmosfære. Spørgsmålet er uden tvivl grundlæggende for at forstå Mars’ atmosfære, dens klima og mikrobernes beboelighed. 

Udover forskningsinstitutionerne er der virksomheder, der er interesserede i at udforske Mars. En sådan virksomhed er SpaceX. 

#1. SpaceX

SpaceX’s Mission Mars arbejder med visionen om at bane vejen for at gøre menneskeheden flerplanetarisk. Elon Musk, den velkendte grundlægger af SpaceX, en globalt diskuteret figur inden for rumforskning og videre, er enormt ambitiøs med sin virksomheds Mars-mission. 

“Du vil vågne op om morgenen og tænke, at fremtiden vil blive fantastisk – og det er, hvad det vil sige at være en rumfartscivilisation. Det handler om at tro på fremtiden og tænke, at fremtiden vil være bedre end fortiden. Og jeg kan ikke forestille mig noget mere spændende end at gå ud derude og være blandt stjernerne.”

– Musk, mens han skitserer sin vision

SpaceX Mars Løsning: Starship 

Starship er SpaceX’s rumfartøj og Super Heavy-raketten kombineret. Kombinationen udgør et fuldt genanvendeligt transportsystem designet til at transportere både besætning og last til Jordens kredsløb, Månen, Mars og videre. Den har opnået ry som verdens mest kraftfulde opsendelsesraket nogensinde udviklet, i stand til at bære op til 150 metriske ton fuldt genanvendelige og 250 metriske ton engangs.

SpaceX’s officielle påstand er, at den har seks måneder til at nå Mars og vil indtræde i Mars’ atmosfære med 7,5 kilometer per sekund. Den vil bremse aerodynamisk. Den er i stand til at fylde på i kredsløb, hvilket gør det muligt at transportere op til 100 ton til Mars.

Med høj genanvendelseskapacitet indbygget, har tankskibet potentialet til at sænke omkostningerne ved missionen, da den primære udgift kun vil være for ilt og metan, en samlet lavprisaffære. 

Grunden til, at SpaceX er interesseret i Mars, er multidimensionel. Virksomheden ser Mars som en af Jordens nærmeste beboelige naboer med tilstrækkeligt sollys. Selvom den anerkender planetens kulde, er den sikker på at kunne opvarme den. 

Dog, ifølge Musks indrømmelse, forbliver missionen til Mars en kostbar affære. Ifølge hans eget X-indlæg fra den tidlige første halvdel af denne måned:

“Det koster i øjeblikket omkring en milliard dollars pr. ton af nyttig last til Mars’ overflade. Det skal forbedres til $100k/ton for at bygge en selvforsynende by der, så teknologien skal være 10.000 gange bedre. Ekstremt svært, men ikke umuligt.”

SpaceX arbejder i samarbejde med NASA. Den 26. september 2024 inviterede NASA offentligheden til at deltage som virtuelle gæster i opsendelsen af agenturets SpaceX Crew-9 mission, hvor NASA-astronauten Nick Hague, kommandør, og Roscosmos kosmonauten Aleksandr Gorbunov, missionsspecialist, skulle gå ombord på et SpaceX Dragon-rumfartøj, der lanceres tidligst kl. 13:17 EDT lørdag den 28. september fra Space Launch Complex-40 ved Cape Canaveral Space Force Station i Florida.

SpaceX betragtes som en af de mest afgørende og hemmelige private virksomheder, der voksede fra et ubesværligt $2 milliarder i omsætning til, angiveligt, $9 milliarder i 2023 med en forventet $15 milliarder i 2024 og $3 milliarder i indtjening.

#2. Blue Origin

En anden virksomhed, der er berømt for at operere i samme marked som SpaceX, er Jeff Bezos’ Blue Origin. Den arbejder med missionen ‘at bygge en vej til rummet, så vores børn kan bygge fremtiden.’

Grundlagt med en vision om at gøre det muligt for millioner af mennesker at leve og arbejde i rummet til gavn for Jorden, forestiller Blue Origin sig en fremtid, hvor menneskeheden kan udnytte rummets ubegrænsede ressourcer og flytte de skadelige industrier ud over vores planet for at bevare Jorden—vores blå oprindelse.  

Virksomheden har sin vision opdelt i opnåelige missionskomponenter, som inkluderer at øge adgangen til rummet gennem genanvendelige raketter. Den ønsker at udvikle fremtidens rumfartøjer, som udelukkende vil være genanvendelige opsendelsesfartøjer og rum-systemer, der er sikre, omkostningseffektive og betjener behovene hos alle civile, kommercielle og forsvars-kunder.

Virksomheden har siden 2012 testflyvet sin New Shepard-raket og dens redundante sikkerhedssystemer. Den har indtil videre gennemført 22 succesfulde på hinanden følgende missioner, inklusive tre vellykkede flugt-evakueringsforsøg. Virksomheden mener, at operationel genanvendelighed er den eneste måde at sænke omkostningerne ved adgang til rummet, og både dens løsninger – New Shepard og New Glenn – er designet med genanvendelighed i tankerne fra starten.

Det er relevant at nævne her, at NASA’s Launch Services Program (LSP) tildelte New Glenn kontrakten for Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE), en del af NASA’s Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) program, en dobbelt-rymdfartøjsmission for at studere Mars’ magnetosfære.

Ifølge de seneste tilgængelige rapporter har Blue Origin indsamlet $596,4M over 8 runder indtil nu, hvor den seneste finansieringsrunde var en grant – VII på $34,7M den 25. juli 2023.

Afsluttende tanker

Det er uden tvivl, at verdens mest visionære erhvervsledere udforsker Mars. Samtidig er de bedste forskningsinstitutioner og rumagenturer fra mange lande også involveret. Målet er at etablere en sikker, omkostningseffektiv rute til Mars. 

Dog er hver af interessenterne fuldt ud klar over, at succes afhænger af en effektiv forståelse af de tidligere begivenheder, der har fundet sted på planeten. Ifølge NASA’s officielle indrømmelse, har agenturet gennem årene ‘engageret sig i en systematisk indsats for at fastlægge Mars’ tidlige historie og hvordan den kan hjælpe os med at forstå dannelsen og udviklingen af beboelige verdener, inklusive Jorden.’

Dog vil sådanne bestræbelser kræve flere ressourcer, både finansielle og intellektuelle. For eksempel vil Sample Return Programme, lanceret af NASA, som søger innovative designs for at bringe værdifulde prøver fra Mars tilbage til Jorden, være en af de mest komplekse missioner, NASA nogensinde har påtaget sig. Den har et budget på US$11 milliarder.

Ifølge NASA-administrator Bill Nelson:

“At sikkert lande og indsamle prøverne, opsende en raket med prøver fra en anden planet – hvilket aldrig er gjort før – og sikkert transportere prøverne mere end 33 millioner miles tilbage til Jorden er ingen lille opgave. Vi skal tænke ud af boksen for at finde en vej frem, der både er overkommelig og returnerer prøver inden for en rimelig tidsramme.”

Med alle disse gigantiske missioner i gang, skal man også huske, at tildeling af midler til foreløbige rumprogrammer også kan betyde en ressourceknaphed i bestræbelserne på at gøre vores planet Jorden bæredygtig. Der skal findes en balance, hvor rummissioner betyder fordele for Jorden og dens indbyggere, den menneskelige civilisation, dyreverdenen og den rigelige natur, vi lever i. 

Klik her for at lære, hvordan tegn på liv på Mars og Venus vil omskrive vores syn på universet.