Terraformointi Marsiin on juuri tullut realistisemmaksi tällä lähestymistavalla

Ihmiset ovat pohtineet, voimmeko muuttaa Marsin ilmastoa niin, että se olisi ihmisille elinkelpoinen, ja saatamme olla lähempänä kuin koskaan vastausta tähän kysymykseen.

Mars, yksi Maan kahdesta lähimmistä naapurista yhdessä Venuksen kanssa, on neljäs planeetta Auringosta. Sen voi helposti havaita yötaivaalla kirkkaana punaisena pisteenä.

Mars on kuiva, kylmä ja kivinen, ohuen ilmakehän ja erittäin alhaisen pintapaineen kanssa. Nämä tekijät vaikeuttavat planeetan nestemäisen veden tukemista, sillä kaikki pintavesi haihtuu tai jäätyy nopeasti.

Kuitenkin Mars ei ole täysin ilman vettä. Miljardeja vuosia sitten planeetan lämpimämpi ja tiheämpi ilmakehä mahdollisti veden virtauksen, kuten joet, järvikerrostumat, deltat ja vesialtistuneet kivet todistavat, jotka ovat nyt jäätyneet maaperän alla. Äskettäin julkaistu tutkimus Proceedings of the National Academy of Sciences viittaa siihen, että valtavat vesimäärät voivat olla loukussa 11,5–20 kilometriin Marsin pinnan alapuolelle.

Tämä pohjavesi voisi mahdollisesti täyttää kokonaiset valtameret ja peittää planeetan yhden–kaksi kilometriä syvyydeltä.

“Emme ole löytäneet merkkejä elämästä Marsissa, mutta ainakin olemme tunnistaneet paikan, jonka pitäisi periaatteessa pystyä ylläpitämään elämää.”

– Michael Manga, tutkimuksen pääkirjoittaja Kalifornian yliopistosta (UC)

Planeetan vesikierron ymmärtäminen on “kriittistä” Marsin ilmaston, pinnan ja sisäosan kehityksen ymmärtämiseksi.

Tämä löytö mahdollistui NASA:n Insight-landerin keräämillä tiedoilla, joka lähetettiin Marsiin vuonna 2018. Neljän vuoden tehtävänsä aikana Insight tallensi korvaamattomia tietoja planeetan sisäisestä rakenteesta, havaiten meteoriittien iskut, magnitudin 5 asti kestävät maanjäristykset ja tulivuorialueiden tärinän. Nämä seismiset tapahtumat tuottivat aaltoja, jotka antoivat geofysiikolle mahdollisuuden tutkia Marsin sisäosaa.

Käyttäen kallioperän fysiikan matemaattista mallia, tutkijat päättelivät, että Insightin seismiset tiedot viittaavat syvään kerrokseen halkeillutta magmakiveä, joka on kyllästynyt nestemäisellä vedellä.

Kuitenkin tämä vesi sijaitsee pienissä halkeamissa ja huokosissa Marsin kuoren keskellä, mikä saattaa rajoittaa sen hyödyllisyyttä tulevalle Marsin siirtokunnalle vedenlähteenä.

Etsitään keinoja tehdä Mars asuttavaksi

Viimeisten vuosikymmenten aikana on ehdotettu monia tapoja terraformoida Mars. Vuonna 1971 Carl Sagan ehdotti pohjoisten napajäätiköiden haihduttamista, mikä lisäisi merkittävästi planeetalla nestemäisen veden mahdollisuutta. Kuitenkin NASA:n rahoittama tutkimus vuonna 2018 totesi, että kaikkien Marsin saatavilla olevien vesivarojen käsittely nostaisi ilmakehän painetta vain noin 7 % Maan tasosta, mikä on edelleen riittämätöntä planeetan asuttavuuden saavuttamiseksi.

Vaikka Marsilla on runsaasti hiilidioksidia, kaivostoiminta nostaisi ilmakehän painetta vain noin 10–14 % Maan tasosta, mikä johtaisi keskimääräiseen lämpötilan nousuun 10 °C. Marsin pinnan keskilämpötila on noin -80 °F.

Muutama vuosi sitten Harvardin yliopiston tutkijat ehdotti, että planeetta voitaisiin tehdä ihmisille sopivaksi käyttämällä silikaatiaerogelia, kevyttä ja läpinäkyvää kiinteää ainetta, joka jäljittelee Maan ilmakehän kasvihuoneilmiötä.

Tähän tutkijat ehdottivat silikaatiaerogelista valmistettua suojakilpeä, jonka paksuus olisi kaksi–kolme senttimetriä. Tämä kilpi päästää riittävästi näkyvää valoa, jotta lämpötila pysyvästi nousee veden sulamispisteen yläpuolelle, sekä estää vaarallisen ultraviolettisäteilyn ja mahdollistaa fotosynteesin. Kaikki tämä saavutetaan sitomalla lämpö maaperään ilman sisäistä lämmönlähdettä.

Tämä tutkimus sai inspiraationsa Marsin napajäätiköistä, jotka koostuvat vesijäästä ja CO₂:sta jäätyneessä muodossa. Kuten CO₂:n kaasumaiseen muotoon, myös jäätynyt muoto sallii auringonvalon läpäistä samalla kun se sitoo lämpöä, luoden lämpökuplia jään alla kesällä.

Kuitenkin tämä menetelmä vaatii valtavia määriä silikageeliä, jotka on valmistettava ja kuljetettava Marsiin.

Vesi ei ole ainoa ongelma Marsissa, mutta myös ilmakehä täytyy tehdä hengitettäväksi ihmisille. NASA:n Perseverance-luotain pyrkii muuntamaan CO₂:ta hapeksi, ja saapumisestaan Marsiin helmikuussa 2021 lähtien tämä laite on tuottanut 4,3 unssia happea.

Toinen Mars-missio on paljastanut, että Punainen planeetta menettää ilmakehänsä edelleen suojamagneettikentän puutteen vuoksi. Auringon tuulen jatkuvan ilmakehän ja veden poistumisen myötä planeetta tarvitsee 10 000–20 000 gaussin magneettikentän suojautuakseen tehokkaasti. Valitettavasti tällaista magneettikenttää tuottavaa teknologiaa ei vielä ole.

Marsin terraformointi on selvästi jännittävä mutta vaikea tehtävä, joka vaikuttaa mahdottomalta nykyteknologialla. Kuitenkin, tutkijat jatkavat uusien menetelmien tutkimista, ja mullistava tutkimus on löytänyt uuden lähestymistavan tehdä Marsista elämälle suotuisampi.

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa avaruusruuasta, joka auttaa meitä ruokkamaan ihmiskunnan seuraavan aallon pioneereja.

Marsin pölyn käyttäminen mikrobiollisen elämän sopivaksi tekemiseen

Julkaistu Science Advances tämän kuun alussa, tutkimus, jonka tekivät Northwestern Universityn, Chicagon yliopiston ja Central Floridan yliopiston tutkijat, totesi, että yksi kolmas Marsin pinnasta sisältää matalasti hautautunutta H₂O:ta, mutta se on edelleen liian kylmä elämälle.

Lämmittääkseen planeettaa, tiedemiehet ovat ehdottaneet strategioita, jotka ovat samankaltaisia kuin Maassa, vapauttamalla materiaalia ilmakehään luonnollisen kasvihuoneilmiön tehostamiseksi.

Kuitenkin tämä prosessi vaatii suuren määrän ainesosia, joita ei yksinkertaisesti ole riittävästi Marsin pinnalla. Uusi tutkimus havaitsi, että sen sijaan voidaan hyödyntää jotain, mikä on helposti saatavilla Marsissa.

Idea on käyttää suunniteltuja pölyhiukkasia, jotka voivat lämmittää Marsia yli 50 °F (10 °C) nostamalla planeetan lämpötilat mikrobiollisen elämän kannalta sopiviin tasoihin.

Aivan kuten luonnollinen pöly, nämä suunnitellut pölyhiukkaset voidaan nostaa korkealle ilmakehään, mahdollistaen niiden levittämisen lähellä olevasta pinnasta.

Suuri askel kohti Marsin asuttavuutta, tämä menetelmä, vaikka se vaatii vuosikymmeniä, on yli 5 000 kertaa tehokkaampi kuin aiemmat Marsin lämmittämistavat. Tämä logistisesti helpompi ja kustannustehokas strategia mahdollistaa Punaisen planeetan ympäristön muokkaamisen käyttämällä Marsissa itsessään saatavilla olevia resursseja, jolloin harvinaisten planeettavaroiden louhinta tai niiden tuonti Maasta ei ole tarpeen.

Tutkimus toteaa, että pölyn jatkuva vapauttaminen 30 litraa sekunnissa lämmittäisi koko planeetan noin >30 kelviniä, mikä tarkoittaa, että jää alkaisi sulaa. Tämä osoittaa, että jos materiaalia voidaan valmistaa tai toimittaa mittakaavassa Marsissa, niin planeetta saattaa lopulta lämmetä tehdäkseen siitä asuttavan. Tutkimuksen vastaava tekijä, Edwin Kite, geofysiikan tiedeen apulaisprofessori Chicagon yliopistosta (UIC):

“Tämä viittaa siihen, että Marsin lämmittämisen este, jotta nestemäinen vesi olisi mahdollinen, ei ole niin suuri kuin aiemmin ajateltiin.”

Tämä on kuitenkin vain alkua, sillä Marsin ohut ilmakehä ei silti ole hengitettävissä. Kuitenkin sen tekeminen mikro-organismeille asuttavaksi, jotka voisivat vähitellen tuoda happea ilmakehään, luo ehdottomasti perustan.

Askel lähemmäs kestävää ihmisen läsnäoloa Marsilla

Marsin runsas pöly, joka on rikas alumiinissa ja raudassa, ei yksinään pysty lämmittämään planeettaa. Pölyn koko ja koostumus ovat sellaiset, että se sen sijaan jäähdyttää pintaa hieman.

Viimeisimmässä tutkimuksessa tutkijat hypothesoivat, että jos pölyhiukkasia voidaan suunnitella erilaisilla muodoilla tai koostumuksilla, lämpöä voidaan sitoa tehokkaammin. Näin ollen tutkijat suunnittelivat lyhyiden tankojen muotoisia hiukkasia. Nämä noin 9 µm pitkät nanopartikkelit ovat kooltaan yhtä suuria kuin kaupallisesti saatavilla oleva kimalle.

Nanotankoja on suunniteltu estämään lämpöinen infrapuna ja hajottamaan auringonvaloa tehokkaasti pintaan. Nämä ominaisuudet vahvistavat Marsin luonnollista kasvihuoneilmiötä ja lämmittävät planeettaa yli 5 × 10³ kertaa tehokkaammin kuin parhaat kaasut. Pääkirjoittajan Samaneh Ansarin, Northwesternin yliopiston jatko-opiskelijan, professori Hooman Mohsenin ryhmässä, mukaan:

“Miten valo vuorovaikuttaa aliaallonpituisten kohteiden kanssa on kiehtovaa. Tärkeää on, että nanopartikkelien suunnittelu voi johtaa optisiin vaikutuksiin, jotka ylittävät paljon sen, mitä perinteisesti odotetaan tällaisilta pieniltä hiukkasilta.”

Jos hiukkasia vapautetaan jatkuvasti Marsin ilmakehään, laskelmat viittaavat lämpötilan nousuun yli 50 °F. Tämä lämpimämpi ilmakehä voisi olla havaittavissa myös muutaman kuukauden sisällä. Lämpenemisen kääntämiseksi hiukkasten vapautus voidaan katkaista, ja vaikutus kääntyisi takaisin, pysähtyen muutaman vuoden kuluessa.

On paljon enemmän tehtävää, tehtäväksi, kuitenkin, kuten yhteiskirjoittaja Mohseni uskoo, voimme luoda nanopartikkeleita, joilla on paitsi korkeampi tehokkuus myös kyky “muuttaa optisia ominaisuuksiaan dynaamisesti”.

Kuten Kite totesi:

“Tarvitset edelleen miljoonia tonneja lämmittääksesi planeetan, mutta se on viisituhatta kertaa vähemmän kuin mitä edelliset ehdotukset vaatisivat globaalin Marsin lämmittämiseen.”

Tämä menetelmä vaatisi 2 miljoonaa tonnia hiukkasia vuodessa. Useita tekijöitä on edelleen tuntemattomia. Esimerkiksi tutkijat eivät ole vielä selvittäneet, kuinka nopeasti hiukkaset poistuisivat ilmakehästä. Ottaen huomioon, että Marsilla on pilviä ja vettä, on mahdollista, että vesi sadeksi palautuisi, kun planeetta lämpenee ja vesi alkaa tiivistyä hiukkasten ympärille.

“Ilmastofeedbackit ovat todella vaikeita mallintaa tarkasti,” totesi Kite, korostaen tarvetta lisätiedoille paitsi Marsilta myös Maalta. “Meidän tulisi edetä hitaasti ja käännettävissä varmistaaksemme, että vaikutukset toimivat suunnitellusti,” hän lisäsi.

On huomionarvoista, että tutkimuksen fokus on ollut lämmittää Mars tasolle, jossa se on sopiva mikrobiolliselle elämälle, eikä tehdä siitä hengitettävissä olevaa ihmisille.

Silti tämä innovatiivinen terraformointijärjestelmä merkitsee merkittävää edistysaskelta tutkimuksessa, kaventaen kuilua Marsin nykyisen asuttavuuden ja sen mahdollisen tilan välillä. Lisäksi se avaa uusia mahdollisuuksia tutkimukselle, ja kuten Kite ehdottaa, olemme “yksi askel lähemmäs pitkään haaveiltua kestävän ihmisen läsnäolon perustamista Marsilla.”

Yritykset, jotka työskentelevät Mars-missioiden parissa

Mars houkuttelee paljon huomiota paitsi tutkijoilta myös yrityksiltä, jotka investoivat aikaa ja pääomaa planeetan ymmärtämiseen, tutkimiseen ja sen asuttavuuden tekemiseen ihmisille. Esimerkiksi Boeing, Virgin Galactic (SPCE ) ja Northrop Grumman (NOC ) ovat olleet mukana avaruustutkimuksessa, Mars-missioissa, yhteistyössä NASA:n kanssa tai Mars-siirtokunnan infrastruktuurin kehittämisessä. Tarkastellaanpa muutamia merkittäviä nimiä tällä alalla.

#1. SpaceX 

Elon Muskin perustama SpaceX (SPCX ) on eturintamassa kehittämässä teknologioita, joilla ihmiset voidaan kuljettaa Marsiin. Vuosien ajan Musk on jakanut suunnitelmansa Marsin kolonisoimiseksi ja käyttänyt varojaan näiden suunnitelmien rahoittamiseen, sillä “itseään ylläpitävän kaupungin perustaminen Marsille vaatii paljon resursseja.” Hän uskoo, että “elämän moniplaneettaisuudelle on suuri kiire.”

Vuonna 2015 Musk jakoi suunnitelmansa tehdä Mars asuttavaksi, mikä sisälsi sen ydinräjäytyksen ja kahden pienen sykkivän auringon luomisen napojen yläpuolelle lämmittämään sitä. SpaceX:ssä työntekijät työskentelevät parhaillaan Marsin kaupunkisuunnitelman parissa, ja heidän Starship-avaruusaluksensa, yhdessä Super Heavy -rakettinsa kanssa, on suunniteltu planeettojen väliseen matkustamiseen, mikä tekee yrityksestä keskeisen toimijan kaikissa tulevissa Mars-missioissa.

Kun tarkastellaan SpaceX:n taloutta, yritys on raportoitu tuottaneen 55 miljoonaa dollaria voittoa 1,5 miljardia dollaria liikevaihdosta, WSJ:n raportin mukaan. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun vuoden 2022 kokonaiskulut raportoitiin 5,2 miljardiin dollariin, kun taas liikevaihto kaksinkertaistui 4,6 miljardiin dollariin. Ilmeisesti kaikki SpaceX:iin sijoittaneet eivät tiedä yrityksen tappioita tai voittoja, koska “monet SpaceX-sijoittajat pitävät omistuksiaan pitkäaikaisena panoksena” ja “eivät ole huolissaan tulosten näkemisestä.”

#2. Lockheed Martin

Tämä puolustusjätti on ollut mukana NASA:n Mars-missioissa, mukaan lukien avaruusalusten ja teknologioiden suunnittelu Marsin kolonisaatioprojekteihin. Vuonna 1965 Mariner 4, jonka laukaisi Lockheed Atlas-Agena D -raketti, toimitti lähellä olevia kuvia Marsista. Yritys työskenteli myöhemmin NASA:n kanssa Marsiin suuntautuvan avaruusaluksen, Phoenix Mars Landerin, parissa.

Lockheed myös näkee mahdollisuuden lähettää ihmisiä Marsiin kymmenen vuoden sisällä Mars Base Camp -ohjelmansa kautta. Tämän konseptin mukaisesti astronautit kuljetetaan Maasta Marsin kiertoradalla olevaan tiedelaboratorioon suorittamaan reaaliaikaista tieteellistä tutkimusta, jotta voidaan määrittää ihanteellinen paikka ihmisten laskeutumiselle sen pinnalle.

Tämä julkisesti noteerattu yritys, jonka markkina-arvo on 133,34 miljardia dollaria, sen osakkeet käyvät tällä hetkellä hintaan 559,42 $, nousussa 23,43 % vuoden alusta (YTD). Lockheedilla on EPS (TTM) 27,58 ja P/E (TTM) 20,29 sekä osinkotuotto 2,25 %.

Toisen neljänneksen tuloksissa yritys raportoi 9 % kasvun nettomyynnissä 18,1 miljardiin dollariin. Geopoliittisten jännitteiden ja Venäjä-Ukraina- sekä Israel-Palestiina-sodan kiihtyessä Lockheed odottaa vuoden 2024 nettomyynnin olevan 70,5–71,5 miljardia dollaria. Puolustusalan alihankkijalle F‑35 on edelleen tärkein prioriteetti, ja se näkee mahdollisia tilauksia 300 F‑16 -hävittäjälle Filippiineiltä, Turkista ja Thaimaasta.

Yhteenveto

Tieteiskirjallisuus on käsitellyt Marsin terraformointia ihmissivilisaation tukemiseksi, ja viimeisimmän tutkimuksen mukaan idea saattaa toteutua lähitulevaisuudessa.

Vuosien varrella on esitetty ehdotuksia planeetan lämmittämiseksi, sen nestemäisen veden ylläpitämiseksi, viljelyn mahdollistamiseksi ja ihmisten hengittämiseksi. Tähän mennessä kaikki on vain ideoita ja ehdotuksia. Kuitenkin ajan myötä terraformoinnin toteutettavuus kasvaa merkittävästi, ja samalla Marsin asuttavuuden esteet vähenevät.

Kun ymmärrämme Punaisen planeetan paremmin ja teknologia kehittyy, itseään ylläpitävät ympäristöt muotoutuvat, mikä lopulta tekee pitkäaikaisen ihmisen läsnäolon Marsilla mahdolliseksi ja luo uusia mahdollisuuksia ja tilaisuuksia ihmisille.

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa tulevaisuuden avaruuspohjaisesta taloudesta.