החיים על מאדים: כיצד התגליות האחרונות מקרבות אותנו למעבר לכוכב האדום וכמה זמן זה ייקח.
ב- 16 באוגוסט 2019, המיליארדר האקסצנטרי והממציא אילון מאסק צייץ את נוק מארס! ("בואו נפגע במאדים עם פצצות גרעיניות!"). מאדים - ומה שאדם יכול לעשות עם זה - מדאיג את האנושות לפחות מאז The Bradian Chronicles של ריי ברדברי. אבל יש הבדל עצום בין הפנטזיות של לפני חצי מאה לימינו: התגליות המדעיות האחרונות העבירו שיחות על החיים על מאדים מחוגי פנטזיה למשרדי החוקרים ואפילו אנשי עסקים.
כוכב הלכת הרביעי של מערכת השמש הוא חצי מגודל כדור הארץ ברדיוס, אך בשטח הוא שווה לכל יבשות כדור הארץ יחד (למרבה המזל, אין אוקיינוסים), ובנוסף בשנת 2008 בדיקת המחקר של נאס א מצאה שם מים (ב צורת הקרח). אין זה מפתיע שקיים פיתוי לאכלוס כדור הארץ, וממש ביולי 2019 מנועי טילים לטיסה לשם לראשונה הצליחו להעלות לאוויר את סטארהופר, אב טיפוס שבעוד כמה שנים יהפוך לכוכב החלל - רקטה וחללית שנוצרו במיוחד עבור טיסות למאדים. הודות לשימוש חוזר המלא של Starship (יותר ממאה שימושים), עלות הטיסות למאדים אמורה לצנוח.
במקביל, הטמפרטורה השנתית הממוצעת במאדים היא -63 מעלות צלזיוס, בערך זהה לתחנת ווסטוק האנטארקטית. שם כל כך קר מכיוון שהאטמוספירה שלה דקה פי 150 מזו של כדור הארץ. עם מעטפת גז דקה כל כך, אפקט החממה חלש מאוד ולכן הוא קר. ניתן לפתור את הבעיה על ידי קירוב תנאי האקלים על מאדים לאקלים של כדור הארץ - תהליך זה נקרא טרפורמציה. במקרה של מאדים, לשם כך יש צורך לחמם באיזשהו אופן את פני כדור הארץ, שנמצאים אפילו בשנים הטובות ביותר 56 מיליון ק מ מכאן.
מדענים נאבקים בבעיה זו די קשה, ולאחרונה, בקיץ 2019, הוצגה דרך יוצאת דופן להפוך את הכוכב האדום למגורים - בתור התחלה, לפחות באופן חלקי. התברר כי כיפה שקופה העשויה מחומר ג'ל אקזוטי בעובי של כמה סנטימטרים בלבד מחממת את החיקוי הארצי של אדמת מאדים בתאורה מקומית ירודה עד כי היא מסוגלת לתמוך בחיי הצמח ללא חימום נוסף. וזו תחושה אמיתית. אנו מספרים לך מה ניתן לעשות באופן כללי, כך שאחרי מספר מסוים של שנים אנשים עוברים בשדות המאדים ומתפעלים משני ירחים בבת אחת.
כיפות אירגל: 80 חממות ברמה שהתגלו על ידי מדענים לפני חודש
בואו נלך ישר לתגלית האחרונה. ביולי 2019 ערך צוות מדענים ניסויים פשוטים במעבדה בהם הציב אנלוגי של אדמת מאדים בחדר עם אווירה נדירה וטמפרטורת מאדים. ואז הם זרחו על הכיפות עם מנורות שנותנות 150 וואט אנרגיה למטר מרובע - בדיוק כמו שהשמש נותנת בממוצע לפני השטח של מאדים.
התברר מפתיע: ללא שמץ חימום חיצוני, פני האדמה של המאדים, מכוסה מלמעלה בכיפת ג'ל, התחממו מעט מעל אפס מעלות. הכיפה, בעובי של שני סנטימטרים בלבד, מעבירה היטב את האור הנראה, מחממת את האדמה, אך מועברת בצורה גרועה מאוד קרינה אולטרה סגולה, אינפרא אדום וחום. ישנם יותר ממספיק חומרי גלם לייצורו (חול רגיל) במאדים, כמו גם בכדור הארץ.
חימום הקרקע ב -65 מעלות בכיפה שקופה פשוטה נראה כמו נס, מכיוון שמתחת לקרקע אין בידוד תרמי מיוחד וחלק מהחום עדיין הולך לצדדים. כלומר, זה כמו לכסות את האדמה הקפואה בבד שמן מסודר בחוכמה - ואז הכל קורה מעצמו. אבל אין כאן נס מיוחד. Aerogels התגלו בשנת 1931, ולמעשה זהו ג'ל אלכוהול רגיל, שממנו כל האלכוהול מתאדה באמצעות חימום, ומשאיר רשת של תעלות מלאות אוויר.מאפייני הבידוד התרמי בעובי זהה גבוהים פי 7.5 מאלו של קצף או צמר מינרלי, בעוד שהוא כמעט שקוף. בית קונבנציונאלי שעשוי ממנו ועל כדור הארץ, שהיה שקוף לחלוטין, לא ידרוש חימום, אלא רק במהלך הלילה הקוטבי הארוך.
מעניין שלמעשה החומר הזה כבר נבדק במאדים: רוברים אמריקאים משתמשים באיירגל כך שהמכשירים הפנימיים שלהם לא יתקררו יתר על המידה במהלך ליל המאדים, כאשר הטמפרטורה יכולה לרדת ל -90 מעלות.
חוקרים שהציעו כיפות כאלה כדרך לעבור יום אחד למאדים מציינים כי כיפות אגלגל קלות להובלה למרחקים ארוכים. יתר על כן, ניסויים במעבדות יבשות כבר הראו שאפילו עגבניות גדלות לחלוטין על אנלוגי של אדמת המאדים, אם הטמפרטורה תהיה נורמלית. אין צורך לבזבז הרבה מים גם עבורם: אין לו לאן להתאדות מתחת לכיפה, כלומר, אפילו כמות קטנה ממנו תיכלך כל הזמן על ידי צמחים "במעגל". אגב, על מנת לאשר את ההצעות הללו, המחברים מתכננים להעביר את הניסויים לאנטארקטיקה - העמקים היבשים של מקמרדו, הקרובים ביותר למאדים מבחינת אקלים וחוסר מים.
מאסק צודק: אכן ניתן להפציץ את מאדים - ואולי באופן שימושי (אך לא עובדה)
הדרך הקיצונית ביותר לפתור את הבעיה, כפי שקורה לעתים קרובות, הוצע על ידי אילון מאסק: להפציץ את עמודי המאדים בפצצות תרמו גרעיניות. הפיצוצים צריכים להתאדות בפחמן דו חמצני, המהווה את מרבית הקרח בכובעי הקוטב של כדור הארץ הזה. CO2 ייצור אפקט חממה, כלומר מהפצצות גרעיניות בכוכב הרביעי הוא יתחמם ברצינות ובמשך זמן רב.
נכון, בשנת 2018 מחקר בחסות נאס"א העלה נקודת מבט שונה לחלוטין: אין טעם להפציץ את הקטבים. ובאופן כללי, כל הפחמן הדו-חמצני של מאדים אינו מספיק בכדי ליצור אווירה צפופה מספיק להתחממות רצינית. על פי החישובים של הקבוצה המדעית "nasov", לאחר שהמיסה את מכסי הקוטב של הפחמן הדו-חמצני, ניתן להעלות את הלחץ שם פי 2.5 בלבד. זה יתחמם, אבל עדיין הטמפרטורות באנטארקטיקה - והאווירה דקה פי 60 משלנו. מחברי היצירה הזכירו ישירות את האדם שעל נקודת מבטו הם מבקרים: אילון מאסק. אבל זה, כך נראה, לא הפריע לו לפחות.
אפילו במאדים תוכלו למצוא קניון באורך של אלפי קילומטרים - ולהתיישב בו.
למאדים תכונות הקלה יוצאות דופן מאוד שאינן מצויות על כדור הארץ. אחת מהן היא מערכת הקניון עמק מרינר באורך 4,000 קילומטר, הארוכה ביותר הידועה במערכת השמש. רוחבו הוא עד 200 ק"מ, ועומקו הוא עד 7 ק"מ. משמעות הדבר היא שבתחתית הקניונים, לחץ האטמוספירה גבוה פי וחצי ויש בולט יותר לח ולח מאשר בשאר חלקי כדור הארץ. מעל חלק מעמקי מרינר חלליות מצלמות ערפילים אמיתיים מאדי מים (בתמונה למטה), ובמורדות אזורים אחרים - עקבות כהים של נחלים בחול, ונחלים אלה דומים באופן חשוד למים.
עמקי מרינר אינם רחבים בכל מקום - במקומות מסוימים רוחבם הוא רק כמה קילומטרים. זה מכבר הוצע לכסות מקומות כאלה בכיפת זכוכית, מתוך אמונה שזה יספיק כדי לשמור על החום וליצור טמפרטורה גבוהה מקומית. כיפת איירגל מעל אזור כזה עם מים עלולה להוביל להיווצרות אקלים חם יחסית מקומי עם משקעים ומים משלו. ניתן לבנות מקומות כאלה בהדרגה, וככל שהשטח המכוסה בכיפות סמוכות גדול יותר, כך הטמפרטורה הממוצעת תהיה גבוהה יותר (פחות אובדן חום דרך הקירות). כך שלמעשה, הטרפורמציה ההדרגתית "הזוחלת" כזו יכולה לתפוס שטח גדול מאוד על פני כדור הארץ.
מה רע בחישובים של נאס א ומדוע מדענים נבדלים כבר נשכרים בחלל SpaceX?
יש דרך קלה יותר להתחממות כדור הארץ של מאדים לטמפרטורות כדור הארץ.כפי שצוין על ידי קבוצה אחרת של מדענים, כבר ניסינו שיטה זו על פני כדור הארץ, מבלי שנרצה בכך - פליטת 37 מיליארד טון פחמן דו חמצני לאטמוספרה שלה ובהדרגה העלאת הטמפרטורה על פני כדור הארץ. שביל זה הוא גזי חממה.
כמובן, אין מאדים שיכול ליצור אפקט חממה אם נשרף. ו- CO2 אינו גז החממה היעיל ביותר. יש מועמדים טובים בהרבה, מהם המבטיח ביותר הוא SF6. המולקולה שלה מורכבת מאטום גופרית אחד, סביבו מבצבצים שישה אטומי פלואור. בשל ה"גושמיות "שלה, המולקולה מיירטת בצורה מושלמת גם קרינה אולטרה סגולה וגם אינפרא אדום, תוך שהיא מעבירה היטב את האור הנראה. מבחינת חוזק אפקט החממה שהוא גורם, הוא גדול פי 34,900 מפחמן דו חמצני. כלומר, רק מיליון טונות של חומר זה יעניקו אפקט חממה זהה לעשרות מיליארדי טונות ה- CO2 הנפלטים על ידי האנושות כיום.
בנוסף, גז SF6 הוא עקשן מאוד - זמן חייו באטמוספרה הוא בין 800 ל 3200 שנה, תלוי בתנאים חיצוניים. משמעות הדבר היא שאינך צריך לדאוג להתפוררותה באווירת המאדים: לאחר הפקתה, היא תישאר שם לאורך זמן רב. בנוסף, הגז אינו מזיק לבני אדם ולכל האורגניזמים החיים. למעשה, במאדים זה שימושי למדי מכיוון שהוא מיירט קרני UV לא גרועות יותר מאוזון, שעדיין לא נמצא שם.
על פי חישובים, בעוד כמאה שנים, הזרקת גזי חממה סופר מסוג זה יכולה להעלות את הטמפרטורות על פני כדור הארץ בעשרות מעלות.
מעניין שקצת קודם לכן, בתמיכת נאס"א, בוצעה עבודה מדעית נוספת שתיארה תרחיש כזה בדיוק - הטרורפורמציה של מאדים עקב גזי חממה מעשה ידי אדם בעלי יעילות מוגברת. אחת מחברי העבודה הזו הייתה מרינה מרינובה, שעבדה במשך זמן רב בנאס"א, והיום קיבלה עבודה בחלל SpaceX. יתר על כן, אילון מאסק עצמו כינה זאת ככותב משותף, ומתח ביקורת על העבודה המדברת על היעדר CO2 על מאדים, ולכאורה מונע ממנה להפוך לכוכב לכת עם טמפרטורות קרובות לכדור הארץ.
מאפיין חשוב של אפקט חממה כה עוצמתי שכזה: לאחר חימום אדמת המאדים, יש לשחרר את ה- CO2 הקשור בה לאטמוספירה, ולהגדיל עוד יותר את חימום כדור הארץ.
מתי מאדים באמת ייראה כמו כדור הארץ?
בעוד ש- SF6 אכן יכול להפוך את כל כדור הארץ, יש להבין בבירור שזה לא יקרה מחר. על פי חישובים, בשביל זה אתה צריך לבזבז מיליארדי קילוואט לשנה - ולהוציא אותם על מאדים, ולהפוך את אותו גז SF6 מאדמה עשירה בפלואור ואדמה אפורה. כלומר, אלה המעוניינים בטרפורמה יצטרכו לבנות על כדור הארץ תחנת כוח גרעינית שלמה של 500 מגה וואט, מתקני ייצור אוטומטיים המשחררים ללא הרף גז SF6 לאטמוספירה. תהליך זה ייתן תוצאות מוחשיות לאחר מאה שנות עבודה. ובכן, או קצת יותר מהר עם השקעות גדולות מאוד ביצירת מפעלים.
כל הזמן הזה, אנשים שמספקים את הפעילויות שלהם ולומדים את מאדים יצטרכו לגור איפשהו. ברור כי הפיתרון הטוב ביותר לשינוי מקומי של כדור הארץ במקומות ההתיישבות שלהם יהיה כיפות האווירגל. כלומר, במידת הצורך, הטרפורמציה תימשך בשתי דרכים בבת אחת: מקומית - עבור המתיישבים הנוכחיים בעזרת כיפות - וגלובליות - עבור כדור הארץ כולו.
מי כבר יכול לחיות במאדים - ולמה זה חשוב
עצי תפוח על הפלנטה האדומה לא יפרחו בזמן הקרוב, אך צמחייה חיצונית עשויה להגיע לשם מוקדם ממה שנדמה לנו.
עוד בשנת 2012 ערכה הסוכנות האווירית הגרמנית ניסוי בחזזית הארקטית Xanthoria elegans. הוא הוחזק בלחץ נמוך פי 150 מזה של כדור הארץ - ללא חמצן, בטמפרטורות של מאדים. למרות האופי הזר של הסביבה, החזזית לא רק שרדה, אלא גם לא איבדה את היכולת לבצע פוטוסינתזה בהצלחה (בתקופות המדמות שעות אור).
פירוש הדבר שבמספר אזורים של מאדים - אותם עמקי המרינים - אורגניזמים כאלה באזור קו המשווה יכולים כבר לחיות כיום.ולאחר תחילת ייצור גז SF6 על מאדים, השטח המתאים להם יתחיל להתרחב במהירות. כמו חזזיות אחרות, קסנטוריה האלגנטית מייצרת חמצן במהלך פוטוסינתזה. למעשה, זה היה שחרור חזזיות על אדמת כדור הארץ לפני כ -1.2 מיליארד שנה (0.7 מיליארד שנה לפני צמחים גבוהים יותר) שאיפשר לאטמוספירה של כדור הארץ להעלות בחדות את תכולת החמצן לרמה של הרמות היבשתיות של ימינו. סביר להניח שבמאדים, לחזזיות יהיה תפקיד זהה - להכין את האטמוספירה כך שיהיה קל יותר ליצורים מורכבים יותר לחיות בה.
אולי אנשים.
