Wizja terraformowania Marsa – przekształcenia Czerwonej Planety w sprzyjające życiu środowisko, niemal identyczne z ziemskim – od dawna rozpala wyobraźnię naukowców, inżynierów i pisarzy science fiction. Idea, by tchnąć życie w martwy świat, wydaje się porywająca. Jednak, jak ujawnia najnowsze badanie opublikowane w prestiżowym „APS Open Science” przez Slava Turysheva z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL), rzeczywistość jest o wiele bardziej brutalna niż marzenia. Okazuje się, że chociaż teoretycznie możliwe, przekształcenie Marsa w drugą Ziemię wykracza daleko poza nasze obecne możliwości technologiczne i energetyczne.

Droga do raju na Marsie – gdzie jesteśmy?

Zanim zagłębimy się w szczegóły, naukowcy zdefiniowali pięć kluczowych etapów, które doprowadziłyby do uczynienia Marsa zdatnym do zamieszkania:

1. Mars dziś: Ekstremalnie zimny, z bardzo rzadką atmosferą, wymagającą rozległego wsparcia życia dla ludzkiego przetrwania.
2. Punkt potrójny wody: Ciśnienie atmosferyczne wzrasta powyżej 6,1 milibara przy 0°C. W tych warunkach woda mogłaby istnieć jednocześnie jako ciało stałe, płyn i gaz.
3. „Szklarniowe rękawy” i paraterrformowanie: Środowisko pozwalające na wielkoskalowe rolnictwo w zamkniętych, ogromnych szklarniach. Przy ciśnieniu około 100 milibarów wewnątrz, struktury byłyby wspierane przez niższe ciśnienie zewnętrzne.
4. Ciśnienie dla człowieka: Globalne ciśnienie powierzchniowe osiąga 62,7 milibara. Przy tym poziomie ludzka krew nie wrzałaby w temperaturze ciała (37°C) na powierzchni planety. To kluczowy wymóg dla prawdziwej terraformacji.
5. Atmosfera pozwalająca na oddychanie: Atmosfera w pełni sprzyjająca oddychaniu, zawierająca znaczne ilości azotu i około 210 milibarów tlenu, przy całkowitym ciśnieniu atmosferycznym około 500 milibarów. Wymagałoby to również znacznie wyższych temperatur niż obecne.

Niewyobrażalna masa i atmosfera z księżyców

Pierwsze wyzwania, które skutecznie studzą zapał, dotyczą masy atmosfery. Aby osiągnąć zaledwie 1 milibar ciśnienia, potrzebowalibyśmy dodać do marsjańskiej atmosfery aż 3,89 x 10^15 kg gazu. To prawie tyle, ile waży cały Deimos, mniejszy z księżyców Marsa. Skalując to do w pełni oddychającej atmosfery, mówimy już o masie rzędu 10^18 kg – czyli tyle, ile waży na przykład Janus, nieregularny księżyc Saturna. Naukowcy sugerują, że w Układzie Słonecznym jest co najmniej kilkaset ciał tej wielkości, więc technicznie rzecz biorąc, moglibyśmy „poświęcić” jeden z nich.

Ciśnienie to jednak tylko część równania. Musielibyśmy podnieść średnią temperaturę Marsa o około 60°C, aby osiągnąć globalnie stabilne temperatury topnienia wody. Można to zrobić na kilka sposobów, od wstrzykiwania nanocząstek pochłaniających krótkie fale w atmosferę, po uwalnianie ogromnych ilości dwutlenku węgla. Inżynierowie rozważali też gigantyczne lustra koncentrujące światło słoneczne, ale obliczenia Dr. Turysheva wskazują na potrzebę budowy luster o łącznej powierzchni około 70 milionów kilometrów kwadratowych. To absolutnie poza naszymi obecnymi możliwościami przemysłowymi.

Woda i tlen: Wyzwanie, które moglibyśmy podjąć?

Aby stworzyć atmosferę pozwalającą na oddychanie, w której nasza krew nie wrze, musielibyśmy wyprodukować 8,2 x 10^17 kg tlenu. Najprostszym sposobem byłoby rozszczepienie go z wody. Wymagałoby to nieco więcej wody, ponieważ proces konwersji wiąże się z utratą masy do wydzielonego wodoru. Taka ilość wody odpowiadałaby sześciu metrom sześciennym wody na każdy metr kwadratowy powierzchni Marsa.

Co ciekawe, optymiści mogą odetchnąć – na Marsie jest wystarczająco dużo wody, aby to zrobić, a nawet stworzyć oceany i jeziora. W rzeczywistości, cała woda potrzebna do stworzenia atmosfery stanowi zaledwie około 20% znanego, łatwo dostępnego lodu powierzchniowego na planecie. Tak więc niektóre ekstremalne wizje terraformowania, takie jak uderzanie w powierzchnię planety wieloma wodnistymi kometami, są prawdopodobnie niepotrzebne. Ale to wcale nie oznacza, że byłoby łatwo.

Energia: Prawdziwy kamień milowy cywilizacji

Prawdziwą przeszkodą w całym procesie jest energia. Aby przekształcić wymaganą ilość tlenu do atmosfery, potrzebowalibyśmy minimum 1,2 x 10^25 dżuli energii. Nawet rozłożone na tysiąc lat, wymagałoby to ciągłej mocy wyjściowej rzędu 380 terawatów – to prawie 20 razy więcej niż nasze obecne roczne globalne zużycie energii na Ziemi!

Realistycznie rzecz biorąc, nie ma sposobu, by obejść tak ogromne zapotrzebowanie na energię, a jej produkcja jest poza obecnymi możliwościami naszej cywilizacji. Być może nasi potomkowie będą w stanie tego dokonać, a w międzyczasie możemy skupić się na mniejszych krokach, takich jak osiągnięcie drugiego etapu i stworzenie kompaktowych szklarni, w których warunki do życia byłyby stabilne. Każdy, kto czytał „Trylogię Marsjańską” Kima Stanleya Robinsona, zna tę koncepcję. Chociaż autor z pewnością nie docenił skali czasu i energii potrzebnej do realizacji swojej wizji, Czerwona Planeta wciąż pozostaje niezwykle pociągającym celem dla przyszłych eksploratorów kosmosu. Po prostu uczynienie jej podobną do Ziemi, jeśli w ogóle kiedykolwiek się na to zdecydują, zajmie znacznie więcej czasu, niż przypuszczaliśmy.