Terraformering av Mars har just blivit mer realistisk med detta tillvägagångssätt

Folk har undrat om vi kan förändra Mars klimat för att göra det beboeligt för människor, och vi kan vara närmare än någonsin att besvara den frågan.

Mars, en av jordens två närmaste grannar tillsammans med Venus, är den fjärde planeten från solen. Du kan enkelt se den på natthimlen då den lyser som en ljus röd punkt.

Mars är torr, kall och stenig, med en tunn atmosfär och mycket lågt ytliga tryck. Dessa faktorer gör det svårt för planeten att stödja flytande vatten, eftersom allt ytvattnet snabbt avdunstar eller fryser.

Men Mars är inte helt utan vatten. För miljarder år sedan tillät planetens varmare och tätare atmosfär vatten att flöda, vilket bevisas av flodkanaler, sjöavlagringar, deltar och vattenpåverkad bergart, nu frusen under marken. En nyligen publicerad studie i Proceedings of the National Academy of Sciences föreslår att enorma mängder vatten kan vara fångade 11,5 till 20 kilometer under Mars yta.

Detta grundvatten skulle potentiellt kunna fylla hela oceaner och täcka planeten till ett djup av en till två kilometer.

“Vi har inte hittat några bevis för liv på Mars, men åtminstone har vi identifierat en plats som i princip bör kunna upprätthålla liv.”

– Michael Manga, studiens huvudförfattare från University of California (UC)

Att förstå planetens vattencykel är “kritisk” för att begripa utvecklingen av Mars klimat, yta och inre.

Denna upptäckt möjliggjordes av data från NASA:s Insight-lander, som skickades till Mars 2018. Under sin fyraåriga mission registrerade Insight ovärderlig information om planetens inre struktur, upptäckte meteoritnedslag, jordbävningar upp till magnitud 5 och mullrande från vulkaniska områden. Dessa seismiska händelser skapade vågor som gjorde det möjligt för geofysiker att undersöka Mars inre.

Genom att använda en matematisk modell för bergfysik drog forskarna slutsatsen att seismdata från Insight indikerar ett djupt lager av sprucket magmatisk bergart mättad med flytande vatten.

Dock är detta vatten beläget i små sprickor och porer i mitten av Mars skorpa, vilket kan begränsa dess användbarhet för att förse en framtida Marskoloni med vatten.

Söker efter sätt att göra Mars beboelig 

Under de senaste årtiondena har många metoder föreslagits för att terraforma Mars. År 1971 föreslog Carl Sagan att förånga de norra polära iskapparna för att avsevärt öka sannolikheten för flytande vatten på planeten. Dock fann NASA-finansierad forskning 2018 att bearbetning av alla tillgängliga källor på Mars endast skulle höja dess atmosfärstryck till cirka 7 % av jordens, vilket fortfarande är otillräckligt för att göra planeten beboelig.

Medan Mars har en riklig mängd koldioxid, skulle gruvdrift fortfarande bara ge ett atmosfärstryck på cirka 10‑14 % av jordens, vilket leder till en genomsnittlig temperaturökning på 10 grader Celsius. Mars yta har i genomsnitt omkring -80 grader Fahrenheit.

För några år sedan föreslog forskare från Harvard University att göra planeten lämplig för människor med silikagel, som är ett lätt och transparent fast ämne för att efterlikna växthuseffekten i jordens atmosfär.

För detta föreslog forskarna ett skydd av silikagel med en tjocklek på två till tre centimeter. Detta skydd kommer att släppa igenom tillräckligt med synligt ljus för att permanent höja temperaturen över vattnets smältpunkt, samt blockera farlig ultraviolett strålning och möjliggöra fotosyntes. Allt detta uppnås genom att fånga värmen i marken utan att kräva någon intern värmekälla.

Denna forskning inspirerades av Mars iskappar, som består av vattenis och CO2 i frusen form. Liksom CO2:s gasform tillåter den frusna formen solljus att tränga igenom samtidigt som den fångar värme, vilket skapar värmefickor under isen på sommaren.

Denna metod kräver dock enorma mängder silikagel att tillverkas och sedan transporteras till Mars.

Vatten är dock inte det enda problemet på Mars. Atmosfären måste också göras andningsbar för människor. NASA:s Perseverance-rover syftar till att omvandla CO2 till syre, och sedan den anlände till Mars i februari 2021 har enheten producerat 4,3 uns syre.

En annan Mars-mission har avslöjat att den röda planeten fortsätter att förlora sin atmosfär på grund av avsaknaden av ett skyddande magnetfält. Med solvinden som ständigt skrapar bort Mars atmosfär och vatten, skulle planeten behöva ett magnetfält på 10 000 till 20 000 Gauss för att skydda sig effektivt. Tyvärr finns den teknik som krävs för att skapa ett sådant magnetfält ännu inte.

Terraformering av Mars är tydligt en spännande men svår uppgift som verkar omöjlig med vår nuvarande teknik. Men forskare fortsätter att utforska nya metoder, och en banbrytande studie har hittat ett nytt tillvägagångssätt för att göra Mars mer vänligt för liv.

Klicka här för att lära dig om rymmmat som kommer att hjälpa oss att föda mänsklighetens nästa våg av pionjärer.

Använda Marsdamm för att göra det lämpligt för mikrobiellt liv 

Publicerad i Science Advances tidigare denna månad pekade studien, utförd av forskare från Northwestern University, University of Chicago och University of Central Florida, på att en tredjedel av Mars yta har grunt begravt H2O men förblir för kallt för liv.

För att värma planeten har forskare föreslagit strategier liknande de som används på jorden, genom att släppa ut material i atmosfären för att förstärka den naturliga växthuseffekten.

Denna process kräver dock ett stort antal ingredienser som helt enkelt inte finns i tillräcklig mängd på Mars yta. Den nya studien fann att något som är lättillgängligt på Mars istället kan utnyttjas.

Idén är att använda konstruerade dammpartiklar som kan värma Mars med mer än 50 grader Fahrenheit (10 grader Celsius) för att höja planetens temperatur till nivåer som är lämpliga för mikrobiellt liv.

Precis som naturligt damm kan dessa konstruerade dammpartiklar svepas högt upp i atmosfären, vilket möjliggör leverans från närliggande yta.

Ett stort steg mot att göra Mars beboelig, denna metod, även om den sträcker sig över årtionden, är över 5 000 gånger mer effektiv än tidigare för att värma Mars. Denna logistiskt enklare och kostnadseffektiva strategi gör det möjligt att förändra den röda planetens miljö genom att använda resurser som finns på Mars själva, så det finns inget behov av att bryta sällsynta planetresurser eller importera dem från jorden.

Studien anger att en konstant utsläpp av dammet på 30 liter per sekund skulle värma hela planeten med ≳30 kelvin, vilket betyder att isen skulle börja smälta. Detta visar att om materialet kan tillverkas eller levereras i skala på Mars, så kan planeten slutligen värmas för att göra den beboelig. Enligt studiens korresponderande författare, Edwin Kite, docent i geofysiska vetenskaper vid University of Chicago (UIC):

“Detta tyder på att hindret för att värma Mars så att flytande vatten kan finnas inte är så högt som tidigare antagit.”

Detta är bara början, eftersom Mars tunna atmosfär fortfarande inte kommer att vara andningsbar. Men att göra den beboelig för mikrober som gradvis kan föra syre till atmosfären lägger definitivt grunden.

Ett steg närmare en hållbar mänsklig närvaro på Mars

Det rikliga dammet på Mars, som är rikt på aluminium och järn, kan inte värma planeten på egen hand. Storleken och sammansättningen av dammet är sådan att det snarare kyler ytan något än att värma planeten.

I den senaste studien hypoteserade forskarna att om dammpartiklar kan konstrueras med olika former eller sammansättningar, är det möjligt att fånga värme mer effektivt. Så forskarna designade partiklar i form av korta stavar. Dessa ~9 mikrometer långa nanopartiklar är lika stora som kommersiellt glitter.

Nanostavarna är skapade för att blockera termisk infraröd strålning och sprida solljus till ytan effektivt. Dessa egenskaper förstärker Mars naturliga växthuseffekt och värmer planeten mer än 5 × 10³ gånger mer effektivt än de bästa gaserna. Enligt huvudförfattaren Samaneh Ansari, doktorand vid Northwestern University i professor Hooman Mohsenis grupp:

“Hur ljus interagerar med subvåglängdsobjekt är fascinerande. Viktigt är att konstruktion av nanopartiklar kan leda till optiska effekter som vida överstiger vad som konventionellt förväntas av så små partiklar.”

Om partiklarna släpps kontinuerligt ut i Mars atmosfär föreslår beräkningar ett temperaturhopp på över 50 grader Fahrenheit. Denna varmare atmosfär skulle också kunna märkas inom månader. För att vända uppvärmningen kan utsläppet av partiklar stängas av, och effekten skulle reverseras och upphöra inom några år.

Det finns mycket mer att göra, men enligt medförfattaren Mohseni kan vi skapa nanopartiklar som inte bara har högre effektivitet utan även kan \”dynamiskt förändra sina optiska egenskaper.\”

Som Kite uttalade:

“Man skulle fortfarande behöva miljontals ton för att värma planeten, men det är fem tusen gånger mindre än vad som skulle krävas med tidigare förslag för att globalt värma Mars.”

Denna metod skulle kräva 2 miljoner ton partiklar varje år. Flera faktorer är fortfarande okända. Till exempel har forskare ännu inte fastställt hur snabbt partiklarna skulle försvinna från atmosfären. Givet att Mars har moln och vatten, är det möjligt att vatten helt enkelt faller tillbaka som regn när planeten värms upp och vatten börjar kondensera kring partiklarna.

“Klimatåterkopplingar är verkligen svåra att modellera exakt,” sade Kite och påpekade behovet av mer data inte bara från Mars utan även från jorden. “Vi måste gå långsamt och reversibelt för att säkerställa att effekterna fungerar som avsett,” tillade han.

Det är anmärkningsvärt att studiens fokus har varit att värma Mars till den nivå där den blir lämplig för mikrobiellt liv och inte att göra den andningsbar för människor.

Ändå markerar denna innovativa terraforming-idé ett betydande framsteg i forskningen, vilket minskar klyftan mellan Mars nuvarande beboelighet och vad vi tror att den kan bli. Dessutom öppnar den nya vägar för utforskning, och som Kite föreslår kan vi vara “ett steg närmare den länge hållna drömmen om att etablera en hållbar mänsklig närvaro på Mars.”

Företag som arbetar med Mars-missioner

Mars drar till sig mycket uppmärksamhet inte bara från forskare utan också från företag som investerar tid och kapital för att förstå, utforska och göra planeten beboelig för människor. Företag som Boeing, Virgin Galactic (SPCE ) och Northrop Grumman (NOC ) har varit involverade i rymdutforskning, Mars-missioner, samarbeten med NASA eller utveckling av den infrastruktur som behövs för en Marskoloni. Låt oss därför titta på ett par framstående namn inom detta område.

#1. SpaceX 

Grundat av Elon Musk är SpaceX (SPCX ) i framkant när det gäller att utveckla teknologier för att transportera människor till Mars. I flera år har Musk delat sin plan att kolonisera Mars och använder sina tillgångar för att finansiera dessa planer, eftersom “att etablera en självförsörjande stad på Mars kommer att kräva många resurser.” Han tror att “det finns en stor brådska att göra livet flerplanetärt.”

År 2015 delade Musk sina planer för att göra Mars beboelig, vilket innebar att detonera kärnvapen och skapa två små pulserande solar över polerna för att värma den. På SpaceX arbetar anställda för närvarande med en plan för en marsstad, medan deras Starship-rymdfarkost, tillsammans med dess Super Heavy-raket, är designad för interplanetär resa, vilket gör företaget till en nyckelspelare i framtida Mars-missioner.

När det gäller SpaceX:s ekonomi rapporteras företaget ha genererat $55 mln i vinst på $1.5 bln i intäkter, enligt en WSJ-rapport. Detta kom efter att $5.2 bln rapporterades i totala kostnader för 2022, medan intäkterna fördubblades till $4.6 bln. Enligt uppgift känner inte alla som investerat i SpaceX till företagets förluster eller vinster eftersom “många SpaceX-investerare ser sina innehav som en långsiktig satsning” och “inte är bekymrade över att se resultat.”

#2. Lockheed Martin

Denna försvarsgigant har varit involverad i NASA:s Mars-missioner, inklusive design av rymdfarkoster och teknologier för Mars kolonisatörsprojekt. År 1965 levererade Mariner 4, som sköts upp med en Lockheed Atlas-Agena D-raket, närbilder av Mars. Företaget samarbetade senare med NASA för den Mars-rymdfarkost som heter Phoenix Mars Lander.

Lockheed föreställer sig också att skicka människor till Mars inom ett decennium genom sitt Mars Base Camp. Under detta koncept kommer astronauter att transporteras från jorden till ett Mars-omlopps vetenskapligt laboratorium för att utföra realtids vetenskaplig utforskning för att bestämma den ideala platsen att landa människor på dess yta.

Detta börsnoterade företag, med ett marknadsvärde på $133.34 bln, har för närvarande sina aktier handlade till $559.42, upp 23.43 % år‑till‑datum (YTD). Lockheed har en EPS (TTM) på 27.58 och ett P/E (TTM) på 20.29 samtidigt som de betalar en utdelningsavkastning på 2.25 %.

För sina resultat för andra kvartalet rapporterade företaget en 9 % ökning i nettoförsäljning till $18.1 bln. I takt med att geopolitiska spänningar ökar och krig pågår mellan Ryssland‑Ukraina och Israel‑Palestina förväntar sig Lockheed att dess nettoförsäljning 2024 kommer att ligga mellan $70.5 bln och $71.5 bln. För försvarsentreprenören förblir F‑35 den högsta prioriteten medan de ser potentiella beställningar på 300 F‑16‑flygplan från Filippinerna, Turkiet och Thailand.

Slutsats

Science fiction har länge behandlat idén om att terraforma Mars för att stödja mänsklig civilisation, och som den senaste forskningen visar kan idén bli verklighet inom en inte så avlägsen framtid.

Genom åren har förslag dykt upp för att värma planeten, hjälpa den att upprätthålla flytande vatten, möjliggöra odling av grödor och låta människor andas. Hittills förblir allt bara idéer och förslag. Ändå, med tiden ökar genomförbarheten av terraforming avsevärt, och med det minskar hindren för att göra Mars beboelig.

När vi bättre förstår den röda planeten och tekniken utvecklas kommer självförsörjande miljöer att ta form, vilket så småningom gör en långsiktig mänsklig närvaro på Mars möjlig och skapar nya möjligheter och chanser för människor.

Klicka här för att lära dig om den framtida rymdbaserade ekonomin.