At finde Mars’ atmosfære – Forståelse af fortidens begivenheder er nøglen til at realisere koloniseringen

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

Et af de højdepunkter, der får investorer til at hoppe på rumforskningens bølge, er koloniseringen af Mars. Den øgede videnskabelige 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 et kort overblik over, hvordan Mars-missionerne har udviklet sig over tid. 

En kort historie om vigtige missioner til Mars

For mere end fem årtier siden, i 1965, NASA’s Mariner 4 ankom til 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. Samme år opdagede NASA’s Mariner 9 vulkaner og Valles Marineris, og mens den indfangede tusindvis af fotos, sendte den dem tilbage fra Mars’ kredsløb.

Source: NASA

I 1976 ankom Viking 1 og Viking 2 Mars og sendte deres landere til overfladen. Mens hvert rumfartøj sikkert kunne returnere år med 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-rover ankom til overfladen af Mars. 

Source: Research Gate

I 2001 NASA’s Mars Odyssey startede. Indtil videre har den været en af de mest betydningsfulde bestræbelser på Mars med mere end to årtier af 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 interplanetare mission, Hope Orbiter, til Mars. I 2021 ankom Kinas Tianwen-1 mission i kredsløb. Tre måneder senere lykkedes Kina med sin udsendelse af landeren og roveren. 

Som det står nu, er en række lande og virksomheder stærkt engagerede i deres respektive missioner for at lære Mars bedre at kende. Ansete forskningsorganisationer gør også deres bedste. En sådan er missionen fra MIT, hvis seneste studie viser, at Mars’ manglende atmosfære måske ikke er ‘manglende’. 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 den ‘manglende atmosfære’ på Mars

For at tale i strengt videnskabelige termer, studiet, offentliggjort af Joshua Murray og Oliver Jagoutz, kvantificerede effekterne af ultramafisk omdannelse på kulstofkredsløbet på den tidlige Mars.

De beregnede kapaciteten af Noachiskalder til at lagre organisk kulstof. Deres beregninger, den numeriske del af hvilke vi vil se senere, kunne hjælpe med at beregne volumen af reservoiret, der ville blive brugt som energikilde til langvarige missioner. Resultaterne af studiet illustrerede også, hvordan vand-klippe-reaktioner kontrollerer den atmosfæriske udvikling på planeter. 

Selvom alt dette kan lyde for videnskabeligt for den almindelige person at forstå og begribe, hvad forskerne foreslog i deres studie var, at en stor del af Mars’ manglende atmosfære kunne være låst i planetens lerbelagte skorpe. Videre fremhævede forskerne muligheden for, at vand, mens det stadig var til stede på planeten, sivede gennem visse bjergarter og udløste en langsom kæde af reaktioner, som 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 genvinde dette lagrede martianske kulstof og omdanne det til brændstof til fremtidige missioner mellem Mars og Jorden.

Ifølge studiets forfatter Oliver Jagoutz, professor i geologi ved MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (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, hvis forskerne ikke havde studeret planetens historie og sammensætning.

Indsatsen for at afdække denne historie førte til flere vigtige indsigter. For eksempel antydede nogle fjernmålinger af Mars’ overflade, at mindst en del af planetens skorpe indeholdt ultramafiske magmatiske bjergarter. Dannelse af disse bjergarter var lignende den proces, der førte til produktionen af smekter på Jorden. 

Smektit – en type overfladisk lermineral – er kendt som en yderst effektiv kulstoffælde. Et enkelt smektitkorn indeholder utallige folder, hvor kulstof kan forblive uberørt i milliarder af år.

Effekterne af ultramafisk omdannelse på Mars var lignende. De Noachiskalder, der dannedes på grund af denne omdannelse, kunne lagre organisk kulstof. Op til 1,7 bar CO2 kunne plausibelt absorberes på leroverflader. Ved at kombinere abiotisk methanogenese med de bedste estimater af Mars’ δ13C-historie forudsagde forskerne et reservoir på 0,6 til 1,3 bar CO2-ækvivalent. 

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

De undersøgte yderligere perspektiverne og potentialet for disse olivinrige bjergarter i at lagre kulstof, hvilket førte dem til at påstå muligheden for, at olivin reagerer med vand, der siver gennem skorpen. Olivin – som er et mineral rig 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 game changer, da de involverede forskere fremsatte flere betydelige påstande. 

“På dette tidspunkt i Mars’ historie tror vi, at CO2 er overalt, i hver en krog og sprække, og vand, der perkolerer gennem bjergarterne, er også fuld af 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 måde at fjerne CO2 på. I den høje ende af vores estimater af, hvor meget forvitring der har fundet sted, kunne dette være en væsentlig proces i fjernelsen af CO2 fra Mars’ tidlige atmosfære.”

For at opsummere gravede forskningen i 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 (SPCX ). 

#1. SpaceX

Mission Mars fra SpaceX arbejder med visionen om at bane vejen til 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 blive bedre end fortiden. Og jeg kan ikke tænke på noget mere spændende end at gå ud der og være blandt stjernerne.”

– Musk, mens han skitserer sin vision

SpaceX Mars-løsning: Starship 

Starship er SpaceX’s rumfartøj og Super Heavy raket 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 for at være verdens mest kraftfulde opsendelsesraket nogensinde udviklet, i stand til at bære op til 150 metriske ton fuldt genanvendeligt og 250 metriske ton engangs.

SpaceX’s officielle påstand er, at det tager seks måneder at nå Mars og vil indtræde i Mars’ atmosfære med 7,5 kilometer per sekund. Det vil bremse aerodynamisk. Det er i stand til at blive påfyldt i kredsløb, så det kan transportere op til 100 ton til Mars.

Med høj genanvendelseskapacitet indbygget, har tankskibet potentialet til at sænke missionsomkostningerne, da den primære omkostning kun vil være for ilt og metan, en lavprisaffære samlet set. 

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

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

“Det koster i øjeblikket omkring en milliard dollars per ton 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-astronaut Nick Hague, kommandør, og Roscosmos kosmonaut Aleksandr Gorbunov, missionsspecialist, skulle på en flyvning 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 hemmelighedsfulde private virksomheder, der voksede fra en uprofitabel $2 milliarder i omsætning til, ifølge rapporter, $9 milliarder for 2023 med en forventet $15 milliarder i 2024 og $3 milliarder i indtjening.

#2. Blue Origin

En anden virksomhed der berømt opererer 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 de ubegrænsede ressourcer i rummet og flytte de skadelige industrier ud over vores planet for at bevare Jorden.

Virksomheden har sin vision opdelt i opnåelige missionskomponenter, som inkluderer øget adgang til rummet gennem genanvendelige