Pisarze science fiction od dawna wspominają o terraformacji – procesie tworzenia przypominającego ziemskie lub chociaż przyjaznego dla życia środowiska na innej planecie. Sami naukowcy także proponowali sposoby terraformowania Czerwonej Planety w celu umożliwienia długoterminowej kolonizacji Marsa. Rozwiązaniem wspólnym dla obu tych grup jest uwolnienie dwutlenku węgla uwięzionego w powierzchni Marsa w celu zagęszczenia atmosfery, która mogłaby ogrzać planetę.
Jednak Mars nie posiada wystarczająco dużo dwutlenku węgla, który można byłoby przywrócić do atmosfery, aby ogrzać Marsa – wskazują wyniki nowych badań sponsorowanych przez NASA. Przemiana niesprzyjającego życiu marsjańskiego środowiska w miejsce, które astronauci mogliby badać bez systemów podtrzymywania życia nie jest możliwe bez technologii znajdującej się daleko poza naszymi obecnymi możliwościami.
Choć obecna atmosfera Marsa składa się głównie z dwutlenku węgla, jest znacząco za rzadka i za zimna, aby utrzymać wodę w stanie ciekłym czyli kluczowy dla życia składnik. Ciśnienie atmosferyczne na Marsie stanowi zaledwie 1 procent ciśnienia atmosferycznego na Ziemi. Jakakolwiek woda w stanie ciekłym znajdująca się na powierzchni szybko odparowałaby lub zamarzła.
Zwolennicy terraformowania Marsa proponują zatem uwolnienie gazów z różnych źródeł dostępnych na Czerwonej Planecie w celu zagęszczenia atmosfery i zwiększenia temperatury do punktu, w którym woda w stanie ciekłym mogłaby stabilnie istnieć na powierzchni. To tak zwane „gazy cieplarniane” czyli gazy zdolne zatrzymywać ciepło i podnosić temperaturę środowiska.
„Dwutlenek węgla (CO2) oraz para wodna (H2O) to jedyne gazy cieplarniane, które prawdopodobnie występują na Marsie w wystarczającej ilości, aby spowodować jakikolwiek znaczący efekt cieplarniany” mówi Bruce Jakosky z University of Colorado w Boulder, główny autor opracowania, które ukazało się dzisiaj w periodyku Nature Astronomy.
Choć już wcześniej pojawiały się badania dotyczące możliwości terraformowania Marsa, nowe wyniki uwzględniają około 20 lat dodatkowych obserwacji Marsa przez sondy kosmiczne. „Owe dane dostarczyły nam nowych informacji o historii łatwo odparowywanych związków takich jak CO2 czy H2O na planecie, o obfitości takich związków na i pod powierzchnią oraz o utracie gazów z atmosfery w przestrzeń kosmiczną”mówi współautor opracowania Christopher Edwards z Northern Arizona University w Flagstaff.
Badacze przeanalizowali obfitość minerałów zawierających węgiel oraz pojawianie się CO2 w czapach polarnych zarejestrowane przez sondy Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) oraz Mars Odyssey dodając do tego dane dotyczące utraty przez Marsa atmosfery zebrane przez sondę MAVEN.
„Nasze wyniki wskazują, że na Marsie nie pozostało wystarczająco dużo CO2 aby doprowadzić do jakiegokolwiek istotnego efektu cieplarnianego gdyby cały ten gaz przekazać do atmosfery; co więcej większość gazowego CO2 jest dla nas niedostępna i nie mogłaby zostać szybko uwolniona. W związku z tym, terraformacja Marsa jest niemożliwa przy obecnej technologii”mówi Jakosky.
Choć na marsie znajdują się znaczące ilości lodu wodnego, który mógłby być wykorzystany do stworzenia pary wodnej, wcześniejsze badania wykazały, że samej wody nie da się wykorzystać do stworzenia efektu cieplarnianego; temperatury nie umożliwiają utrzymania wody w postaci pary wodnej, jeżeli wcześniej znacząco nie ogrzejemy atmosfery za pomocą CO2. Proponowano co prawda wprowadzenie chlorofluorowęglanów lub innych związków opartych na fluorze w celu ogrzania atmosfery, ale te gazy szybko ulegają rozpadowi i wymagałyby wielkoskalowych procesów wytwórczych, dlatego naukowcy nie brali ich pod uwagę.
Ciśnienie atmosferyczne na Marsie wynosi około 0,6 procenta ciśnienia ziemskiego. Biorąc pod uwagę fakt, że Mars znajduje się dalej od Słońca, badacze szacują, że konieczne byłoby uzyskanie ciśnienia CO2 w atmosferze Marsa równego całkowitemu ciśnieniu atmosferycznemu na Ziemi, aby podnieść temperaturę na tyle, aby możliwe było stabilne istnienie ciekłej wody na Marsie. Najbardziej przystępnym źródłem jest CO2 znajdujące się w czapach polarnych; można byłoby je ulotnić rozpraszając na nich pył, który pochłaniałby więcej promieniowania słonecznego lub za pomocą materiałów wybuchowych. Tak czy inaczej, ulotnienie czap lodowych przyczyniłoby się tylko do podniesienia ciśnienia atmosferycznego na Marsie do wartości 1,2% ciśnienia ziemskiego.
Kolejnym źródłem jest CO2 doczepiony do ziaren pyłu w glebie marsjańskiej, która mogłaby zostać ogrzana do punktu, w którym uwolniłaby gaz. Badacze szacują, że ogrzanie gleby mogłoby zapewnić do 4 procent koniecznego ciśnienia. Trzecim źródłem jest węgiel uwięziony w osadach mineralnych – badacze szacują, że z tego można byłoby pozyskać mniej niż 5 procent wymaganego ciśnienia, w zależności od tego jak duże są osady blisko powierzchni. Wykorzystanie osadów blisko powierzchni wymagałoby tworzenia rozległych kopalni odkrywkowych, a w celu wykorzystania całego CO2 przyłączonego do ziaren pyłu wymagałoby stworzenia globalnej kopalni odkrywkowej sięgającej na głębokość 100 metrów. Nawet dwutlenek węgla uwięziony w strukturach cząsteczek lodu wodnego, gdyby takie „klatraty” istniały na Marsie, mogłoby pozwolić na uzyskanie mniej niż 5 procent wymaganego ciśnienia.
Choć powierzchnia Marsa nie sprzyja obecnie znanym nam formom życia, cechy powierzchni przypominające wyschnięte koryta rzek oraz osady mineralne, które powstają tylko w obecności wody w stanie ciekłym, dowodzą, że w odległej przeszłości klimat marsjański umożliwiał istnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni. Jednak promieniowanie słoneczne oraz wiatr słoneczny może usuwać parę wodną oraz CO2 z atmosfery Marsa. Sondy MAVEN oraz Mars Express dowodzą, że większość dawnej, potencjalnie sprzyjającej życiu atmosfery Marsa uleciało w przestrzeń kosmiczną, wydarte z planety przez wiatr słoneczny i promieniowanie. Oczywiście gdy to się stanie, owa woda i CO2 już na Marsa nigdy nie wrócą. Nawet gdyby udało się zapobiec tej formie utraty, umożliwienie atmosferze odtworzenia poprzez powolne odgazowanie wskutek aktywności geologicznej (a obecne aktywność tego typu jest niezwykle mała), podwojenie obecnego ciśnienia atmosferycznego na Marsie zajęłoby około 10 milionów lat.
Jeszcze innym pomysłem jest „importowanie” związków lotnych na Marsa kierując w jego stronę komety i planetoidy. Niemniej jednak obliczenia przeprowadzone przez badaczy wskazują, że potrzebne byłyby tysiące takich obiektów, a to już nie jest praktyczne rozwiązanie.
Podsumowując, wyniki badań wskazują, że terraformowanie Marsa jest niemożliwe przy naszej obecnej technologii. Wszelkie plany tego rodzaju to pieśń odległej przyszłości.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center