Terraformering av Mars har precis blivit mer realistisk med detta tillvägagångssätt

Människor 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 lätt se den på natthimlen när den lyser som en klar 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.

Dock är Mars 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 antyder att enorma mängder vatten kan vara inlåsta 11,5 till 20 kilometer under Mars yta.

Detta grundvatten skulle potentiellt kunna fylla hela hav och täcka planeten med ett djup på 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 vulkanområden. 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 de seismiska data 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.

Letar efter sätt att göra Mars beboeligt 

Under de senaste decennierna har många metoder föreslagits för att terraforma Mars. År 1971 föreslog Carl Sagan att förånga de norra polära iskaparna 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 atmosfäriska tryck till omkring 7 % av jordens, vilket fortfarande är otillräckligt för att göra planeten beboelig.

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

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

För detta föreslog forskarna ett skydd av silikagel med två till tre centimeters tjocklek. 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 innehåller 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.

Dock kräver denna metod 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 strävar efter att omvandla CO₂ till syre, och sedan den anlände till Mars i februari 2021 har denna enhet producerat 4,3 uns syre.

En annan Mars-mission har avslöjat att den röda planeten fortsätter 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 effektivt skydda sig. Tyvärr finns den teknik som krävs för att skapa ett sådant magnetfält ännu inte.

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

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

Använda Mars‑damm för att göra den lämplig för mikrobiellt liv 

Publicerad i Science Advances tidigare i månaden, studien, genomförd av forskare från Northwestern University, University of Chicago och University of Central Florida, påpekade att en tredjedel av Mars yta har grunt begravd H₂O men förblir för kall för liv. 

För att värma planeten har forskare föreslagit strategier liknande de som används på jorden, genom att släppa 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 lätt tillgängligt 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 beboeligt, denna metod, som sträcker sig över årtionden, är över 5 000 gånger mer effektiv än tidigare metoder för att värma Mars. Denna logistiskt enklare och kostnadseffektiva strategi låter oss modifiera den röda planetens miljö genom att använda resurser som redan finns på Mars, så det finns inget behov av att bryta sällsynta planetresurser eller importera dem från jorden.

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

“Detta antyder att hindret för att värma Mars så att flytande vatten kan existera inte är så högt som tidigare antagit.”

Detta är bara början, eftersom Mars tunna atmosfär fortfarande inte blir andningsbar. Men att göra den beboelig för mikrober som så småningom kan föra in syre i 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 på dammet är sådan att det snarare kyler ytan något än värmer den.

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 kommersiell 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 objekt under våglängden är fascinerande. Viktigt är att ingenjörs‑nanopartiklar kan leda till optiska effekter som vida överstiger vad som vanligtvis förväntas av så små partiklar.”

Om partiklarna släpps kontinuerligt i Mars atmosfär föreslår beräkningarna en temperaturökning på över 50 grader Fahrenheit. Denna varmare atmosfär skulle också bli märkbar inom månader. För att vända uppvärmningen kan utsläppet av partiklar stängas av, och effekten skulle reverseras och avta inom några år.

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

Som Kite uttryckte:

“Du skulle fortfarande behöva miljontals ton för att värma planeten, men det är fem tusen gånger mindre än vad som krävdes i 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 forskarna ännu inte fastställt hur snabbt partiklarna skulle försvinna från atmosfären. Givet att Mars har moln och vatten, är det möjligt att vattnet helt enkelt skulle falla tillbaka som regn när planeten värms och vatten börjar kondensera runt partiklarna.

“Klimatåterkopplingar är mycket svåra att modellera exakt,” sade Kite och påpekade behovet av mer data inte bara från Mars utan även från jorden. “Vi måste gå försiktigt 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 för 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 den vi tror att den kan uppnå. 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‑uppdrag

Mars lockar mycket uppmärksamhet inte bara från forskare utan också från företag som satsar tid och kapital på att förstå, utforska och göra planeten beboelig för människor. Företag som Boeing, Virgin Galactic (SPCE ), och Northrop Grumman (NOC ) har varit involverade i rymdforskning, Mars‑uppdrag, samarbete med NASA eller utveckling av infrastruktur för en Mars‑koloni. Låt oss därför titta på ett par framstående namn inom detta område.

#1. SpaceX 

Grundat av Elon Musk, SpaceX (SPCX ) ligger 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 stora resurser.” Han tror att ”det finns en hög brådska att göra livet flerplaneteriskt.”

År 2015 delade Musk sina planer för att göra Mars beboeligt, vilket innebar att bomba den med kärnvapen och skapa två små pulserande solar över polerna för att värma den. På SpaceX arbetar anställda för närvarande med en Mars‑stadsplan, medan deras Starship‑rymdfarkost, tillsammans med dess Super Heavy‑raket, är designad för interplanetära resor, vilket gör företaget till en nyckelspelare i framtida Mars‑uppdrag.

När det gäller SpaceX:s ekonomi rapporteras företaget ha genererat 55 miljoner dollar i vinst på 1,5 miljard dollar i intäkter, enligt en WSJ‑rapport. Detta kom efter att 5,2 miljarder dollar rapporterades i totala kostnader för 2022, medan intäkterna fördubblades till 4,6 miljarder. Enligt uppgift vet inte alla investerare i SpaceX företagets förluster eller vinster eftersom ”många SpaceX‑investerare ser sina innehav som en långsiktig satsning” och ”är inte oroade över att se resultat.”

#2. Lockheed Martin

Denna försvarsjätte har varit involverad i NASA:s Mars‑uppdrag, inklusive design av rymdfarkoster och teknologier för Mars‑koloniseringsinsatser. År 1965 levererade Mariner 4, skjuten med en Lockheed Atlas‑Agena D‑raket, närbilder av Mars. Företaget samarbetade senare med NASA för den Mars‑buren Phoenix‑lander.

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

Detta börsnoterade företag, med ett marknadsvärde på 133,34 miljarder dollar, har för närvarande sina aktier handlade till 559,42 dollar, upp 23,43 % år‑till‑datum (YTD). Lockheed har en EPS (TTM) på 27,58 och ett P/E‑tal (TTM) på 20,29 samt betalar en utdelningsavkastning på 2,25 %.

För sina resultat för andra kvartalet rapporterade företaget en 9 % ökning i nettoförsäljning till 18,1 miljarder dollar. I takt med att geopolitiska spänningar ökar och krig pågår mellan Ryssland‑Ukraina och Israel‑Palestina, förväntar sig Lockheed att deras nettoförsäljning 2024 kommer att ligga mellan 70,5 miljarder och 71,5 miljarder dollar. För försvarsentreprenören är F‑35 fortsatt högsta prioritet 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 för 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, så att en långsiktig mänsklig närvaro på Mars så småningom blir möjlig och skapar nya möjligheter och chanser för människor.

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