NASA foreslår et magnetisk skjold for at beskytte Mars atmosfære

NASA foreslår et magnetisk skjold for at beskytte Mars 'atmosfære

Denne uge, NASA's Planetary Science Division (PSD) var vært for en community workshop i deres hovedkvarter i Washington, DC. Kendt som "Planetary Science Vision 2050 Workshop", denne begivenhed løb fra 27. februar til 1. marts, og så videnskabsmænd og forskere fra hele verden stige ned til hovedstaden for at deltage i paneldiskussioner, præsentationer, og taler om fremtiden for rumforskning.

Et af de mere spændende oplæg fandt sted i onsdags, Den 1 marts, hvor menneskelige astronauters udforskning af Mars blev diskuteret. I løbet af talen, som fik titlen "A Future Mars Environment for Science and Exploration", Direktør Jim Green diskuterede, hvordan indsættelse af et magnetisk skjold kunne forbedre Mars' atmosfære og lette bemandede missioner der i fremtiden.

Den nuværende videnskabelige konsensus er, at som Jorden, Mars havde engang et magnetfelt, der beskyttede dets atmosfære. For omkring 4,2 milliarder år siden, denne planets magnetfelt forsvandt pludselig, hvilket fik Mars' atmosfære til langsomt at gå tabt til rummet. I løbet af de næste 500 millioner år, Mars gik fra at være varmere, vådere miljø til kulde, ubeboeligt sted, vi kender i dag.

Denne teori er blevet bekræftet i de senere år af orbitere som ESAs Mars Express og NASAs Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN), som har studeret Mars atmosfære siden 2004 og 2014, henholdsvis. Ud over at fastslå, at solvinden var ansvarlig for at udtømme Mars' atmosfære, disse sonder har også målt den hastighed, hvormed den stadig går tabt i dag.

Uden denne atmosfære, Mars vil fortsætte med at være forkølet, tørt sted, hvor livet ikke kan blomstre. Ud over det, fremtidige bemandede mission - som NASA håber at kunne gennemføre i 2030'erne - vil også skulle håndtere nogle alvorlige farer. Først og fremmest blandt disse vil være udsættelse for stråling og faren for kvælning, hvilket vil udgøre en endnu større fare for kolonister (hvis der skulle gøres forsøg på kolonisering).

Som svar på denne udfordring, Dr. Jim Green – direktøren for NASA's Planetary Science Division – og et panel af forskere præsenterede en ambitiøs idé. I det væsentlige, de foreslog, at ved at placere et magnetisk dipolskjold ved Mars L1 Lagrange Point, der kunne dannes en kunstig magnetosfære, der ville omfatte hele planeten, dermed skærme den mod solvind og stråling.

Naturligt, Green og hans kolleger erkendte, at ideen måske lyder lidt "fantastisk". Imidlertid, de var hurtige til at understrege, hvordan ny forskning i miniature magnetosfærer (for at beskytte besætninger og rumfartøjer) understøtter dette koncept:

"Denne nye forskning kommer i stand på grund af anvendelsen af ​​fulde plasmafysikkoder og laboratorieeksperimenter. I fremtiden er det meget muligt, at en oppustelig struktur(er) kan generere et magnetisk dipolfelt på et niveau på måske 1 eller 2 Tesla ( eller 10, 000 til 20, 000 Gauss) som et aktivt skjold mod solvinden."

Ud over, placeringen af ​​dette magnetiske skjold ville sikre, at de to områder, hvor det meste af Mars 'atmosfære går tabt, ville blive afskærmet. I løbet af præsentationen, Green og panelet angav, at disse de største flugtkanaler er placeret, "over den nordlige polare hætte, der involverer ionosfærisk materiale med højere energi, og 2) i ækvatorialzonen, der involverer en sæsonbestemt lavenergikomponent med så meget som 0,1 kg/s udslip af iltioner."

For at teste denne idé, forskerholdet – som omfattede forskere fra Ames Research Center, Goddard Space Flight Center, University of Colorado, Princeton University, og Rutherford Appleton Laboratory - udførte en række simuleringer ved hjælp af deres foreslåede kunstige magnetosfære. Disse blev kørt på Coordinated Community Modeling Center (CCMC), som har specialiseret sig i rumvejrforskning, for at se, hvad nettoeffekten ville være.

Hvad de fandt ud af var, at et dipolfelt placeret ved Mars L1 Lagrange Point ville kunne modvirke solvind, sådan at Mars 'atmosfære ville opnå en ny balance. På nuværende tidspunkt atmosfærisk tab på Mars afbalanceres til en vis grad af vulkansk udstrømning fra Mars indre og jordskorpe. Dette bidrager til en overfladeatmosfære, der er omkring 6 mbar i lufttryk (mindre end 1% af det ved havoverfladen på Jorden).

Som resultat, Mars atmosfære ville naturligt blive tykkere over tid, som fører til mange nye muligheder for menneskelig udforskning og kolonisering. Ifølge Green og hans kolleger, disse vil omfatte en gennemsnitlig stigning på ca. 4 ° C (~ 7 ° F), hvilket ville være nok til at smelte kuldioxidisen i den nordlige polare iskappe. Dette vil udløse en drivhuseffekt, opvarmning af atmosfæren yderligere og får vandisen i polarkapperne til at smelte.

Ved deres beregninger, Green og hans kolleger vurderede, at dette kunne føre til, at 1/7 af Mars' oceaner - dem, der dækkede det for milliarder af år siden - skulle genoprettes. Hvis dette begynder at lyde lidt som et foredrag om, hvordan man terraformerer Mars, det er sandsynligvis fordi de samme ideer er blevet rejst af folk, der går ind for netop den ting. Men i mellemtiden, disse ændringer ville lette menneskelig udforskning mellem nu og midten af ​​århundredet.

"En stærkt forbedret Mars-atmosfære, i både tryk og temperatur, det ville være nok til at tillade betydeligt flydende overfladevand, ville også have en række fordele for videnskab og menneskelig udforskning i 2040'erne og derefter, sagde Green. Ligesom Jorden, en forbedret atmosfære ville:tillade større landingsmasse af udstyr til overfladen, skjold mod de fleste kosmiske og solpartikelstråling, udvide evnen til iltudvinding, og give "frilufts" drivhuse til at eksistere til planteproduktion, bare for at nævne nogle få."

Disse forhold, sagde Green og hans kolleger, ville også give menneskelige opdagelsesrejsende mulighed for at studere planeten meget mere detaljeret. Det ville også hjælpe dem med at bestemme planetens beboelighed, da mange af de tegn, der pegede på, at det tidligere var beboeligt (dvs. flydende vand) langsomt ville sive tilbage i landskabet. Og hvis dette kunne opnås inden for få årtier, det ville helt sikkert være med til at bane vejen for kolonisering.

I mellemtiden, Green og hans kolleger planlægger at gennemgå resultaterne af disse simuleringer, så de kan producere en mere præcis vurdering af, hvor lang tid disse forventede ændringer vil tage. Det skader måske heller ikke at foretage nogle omkostningsvurderinger af dette magnetiske skjold. Selvom det kan virke som noget ud af science fiction, det skader ikke at knuse tallene!