Mars terraforming ikke mulig ved hjælp af nutidens teknologi

Science fiction-forfattere har længe omtalt terraforming, processen med at skabe et jordlignende eller beboeligt miljø på en anden planet, i deres historier. Forskere har selv foreslået terraforming for at muliggøre langsigtet kolonisering af Mars. En løsning, der er fælles for begge grupper, er at frigive kuldioxidgas, der er fanget i Marsoverfladen for at fortykke atmosfæren og fungere som et tæppe til at varme planeten.

Imidlertid, Mars beholder ikke nok kuldioxid, der praktisk talt kunne sættes tilbage i atmosfæren for at varme Mars, ifølge en ny NASA-sponsoreret undersøgelse. At transformere det ugæstfrie Mars-miljø til et sted, astronauter kunne udforske uden livsstøtte, er ikke muligt uden teknologi, der er langt ud over nutidens muligheder.

Selvom den nuværende Marsatmosfære selv for det meste består af kuldioxid, det er alt for tyndt og koldt til at understøtte flydende vand, en væsentlig ingrediens for livet. På Mars, atmosfærens tryk er mindre end én procent af trykket i jordens atmosfære. Alt flydende vand på overfladen ville meget hurtigt fordampe eller fryse.

Tilhængere af terraforming af Mars foreslår at frigive gasser fra en række forskellige kilder på den røde planet for at fortykke atmosfæren og øge temperaturen til det punkt, hvor flydende vand er stabilt på overfladen. Disse gasser kaldes "drivhusgasser" for deres evne til at fange varme og opvarme klimaet.

"Kuldioxid (CO2) og vanddamp (H2O) er de eneste drivhusgasser, der sandsynligvis vil være til stede på Mars i tilstrækkelig overflod til at give en væsentlig drivhusopvarmning, " sagde Bruce Jakosky fra University of Colorado, Kampesten, hovedforfatter af undersøgelsen, der optræder i Natur Astronomi 30. juli.

Selvom undersøgelser, der undersøger muligheden for at terraforme Mars, er blevet lavet før, det nye resultat udnytter omkring 20 års yderligere rumfartøjsobservationer af Mars. "Disse data har givet væsentlig ny information om historien om let fordampede (flygtige) materialer som CO2 og H2O på planeten, overflod af flygtige stoffer låst fast på og under overfladen, og tabet af gas fra atmosfæren til rummet, "sagde medforfatter Christopher Edwards fra Northern Arizona University, Flagstaff, Arizona.

Forskerne analyserede mængden af ​​kulstofholdige mineraler og forekomsten af ​​CO2 i polaris ved hjælp af data fra NASAs Mars Reconnaissance Orbiter og Mars Odyssey rumfartøj, og brugte data om tabet af Mars-atmosfæren til rummet af NASAs MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) rumfartøj.

"Vores resultater tyder på, at der ikke er nok CO2 tilbage på Mars til at give betydelig drivhusopvarmning, hvis gassen skulle bringes i atmosfæren; desuden, det meste af CO2-gassen er ikke tilgængelig og kunne ikke uden videre mobiliseres. Som resultat, terraforming af Mars er ikke muligt ved hjælp af nutidens teknologi, " sagde Jakosky.

Selvom Mars har betydelige mængder vandis, der kan bruges til at skabe vanddamp, tidligere analyser viser, at vand ikke i sig selv kan give væsentlig opvarmning; temperaturer tillader ikke nok vand at fortsætte som damp uden først at have en betydelig opvarmning med CO2, ifølge holdet. Også, mens andre gasser såsom introduktion af chlorfluorcarboner eller andre fluorbaserede forbindelser er blevet foreslået for at hæve den atmosfæriske temperatur, disse gasser er kortlivede og vil kræve storskala fremstillingsprocesser, så de blev ikke taget i betragtning i den aktuelle undersøgelse.

Atmosfærisk tryk på Mars er omkring 0,6 procent af Jordens. Da Mars var længere væk fra solen, forskere vurderer, at et CO2-tryk svarende til Jordens samlede atmosfæriske tryk er nødvendigt for at hæve temperaturen nok til at give stabilt flydende vand. Den mest tilgængelige kilde er CO2 i de polare iskapper; det kunne fordampes ved at sprede støv på det for at absorbere mere solstråling eller ved at bruge sprængstoffer. Imidlertid, at fordampe iskapperne ville kun bidrage med nok CO2 til at fordoble Mars-trykket til 1,2 procent af Jordens, ifølge den nye analyse.

En anden kilde er CO2 knyttet til støvpartikler i Mars jord, som kunne opvarmes for at frigive gassen. Forskerne vurderer, at opvarmning af jorden kan give op til 4 procent af det nødvendige tryk. En tredje kilde er kulstof fastlåst i mineralforekomster. Ved at bruge de seneste NASA-rumfartøjsobservationer af mineralforekomster, holdet vurderer, at den mest plausible mængde vil give mindre end 5 procent af det nødvendige tryk, afhængig af, hvor omfattende aflejringer, der er begravet tæt på overfladen, måtte være. Bare brug af aflejringer nær overfladen ville kræve omfattende stribeudvinding, og at gå efter al den CO2, der er knyttet til støvpartikler, ville kræve stripminedrift af hele planeten til en dybde på omkring 100 yards. Selv CO2 fanget i vand-is-molekylestrukturer, skulle sådanne "klatrater" eksistere på Mars, vil sandsynligvis bidrage med mindre end 5 procent af det nødvendige pres, ifølge holdet.

Kulstofholdige mineraler begravet dybt i Mars-skorpen kan indeholde nok CO2 til at nå det nødvendige tryk, men omfanget af disse dybe aflejringer er ukendt, ikke dokumenteret af orbital data, og at genvinde dem med den nuværende teknologi er ekstremt energikrævende, kræver temperaturer over 300 grader Celsius (over 572 grader Fahrenheit). Lavt kulstofholdige mineraler er ikke tilstrækkeligt rigeligt til at bidrage væsentligt til drivhusopvarmning, og kræver også den samme intense bearbejdning.

Selvom Mars overflade er ugæstfri over for kendte livsformer i dag, egenskaber, der ligner tørre flodsenge og mineralforekomster, der kun dannes i nærværelse af flydende vand, viser, at i en fjern fortid, Mars-klimaet understøttede flydende vand ved overfladen. Men solstråling og solvind kan fjerne både vanddamp og CO2 fra Mars atmosfære. Både MAVEN og Den Europæiske Rumorganisations Mars Express-missioner indikerer, at størstedelen af ​​Mars' gamle, potentielt beboelig atmosfære er gået tabt til rummet, fjernet af solvind og stråling. Selvfølgelig, når dette sker, at vand og CO2 er væk for altid. Selv hvis dette tab på en eller anden måde blev forhindret, tillader atmosfæren at bygge langsomt op af udgasning ved geologisk aktivitet, strømudgasningen er ekstremt lav; det ville tage omkring 10 millioner år bare at fordoble Mars' nuværende atmosfære, ifølge holdet.

En anden idé er at importere flygtige stoffer ved at omdirigere kometer og asteroider til at ramme Mars. Imidlertid, holdets beregninger afslører, at mange tusinde ville være nødvendige; igen, ikke særlig praktisk.

Taget sammen, resultaterne tyder på, at terraforming af Mars ikke kan udføres med aktuelt tilgængelig teknologi. Enhver sådan indsats skal være meget langt ude i fremtiden.