Myšlenka nějakého terra-formujícího Marsu, aby se stal více obyvatelným, je vizionářský, sci-fi sen. Ale nyní by materiál zvaný aerogel na bázi oxidu křemičitého mohl znemožnit celou myšlenku terraformování Marsu.
Pozoruhodní lidé od Carla Sagana po Elona Muska navrhli oteplování Marsu a dodali mu atmosféru. Trik spočívá ve zmrzlém CO2 a vodě v polárních čepicích planety. Sagan řekl, že pokud by se tyto čepice mohly nějak odpařit, pak by skleníkový efekt CO2 udělal zbytek. Musk vesele a napůl žertem řekl, že atomové bomby dopadající na póly by stačily.
Probíhá seriózní vědecká práce, která by tuto myšlenku prozkoumala, alespoň teoreticky. Ústřední otázkou je, zda má Mars dostatek CO2 a vody k vytvoření atmosférické hustoty podobné Zemi?
V roce 2018 tuto otázku studovali vědci z University of Colorado. Jejich závěr? Terraforming Mars není možné s naší současnou technologií, něco, co většina lidí již cítil jistý, že je pravda.
„Naše výsledky naznačují, že není dostatek CO2 zbývající na Marsu, aby bylo zajištěno významné oteplování skleníkových plynů, byl plyn, který se má dostat do atmosféry; navíc většina CO2 plyn není přístupný a nelze jej snadno mobilizovat. Výsledkem je, že terraformování Marsu není možné za použití současné technologie, “řekl Bruce Jakosky, profesor Laboratoře atmosféry a vesmírné fyziky na University of Colorado, Boulder.
Ale to bylo před rokem a technologie se neustále vyvíjí.
V nové studii Nature Astronomy, trio vědci z NASA Jet Propulsion Laboratory, Harvard University a University of Edinburgh, naznačují, že Mars by se mohl stát obyvatelným, pokud změníme myšlení a použijeme nové technologie. Co vědci nazývají spíš než velké sny o tom, že se celá červená planeta stane obyvatelnou, co nazývají Globální změna atmosféry (GAM), co když by malé regiony mohly být transformovány?
Klíčem za jejich linií myšlení je silikagel na aerogelu.
"Tento regionální přístup k tomu, aby byl Mars obyvatelný, je mnohem dosažitelnější než globální změna atmosféry."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson škola inženýrství a aplikovaných věd
Silika aerogel není to, co si můžete myslet. Spíše než skutečný gel je to pevný, tuhý, suchý materiál. Je vytvořen extrakcí kapaliny z gelu pomocí procesu zvaného superkritické sušení, stejný postup používá i bezkofeinovou kávu.
Vědci za touto novou studií použili modely a experimenty, aby ukázali, že tenká vrstva aerogelu o velikosti 2 až 3 cm (0,8 až 1,2 palce) by mohla umožnit proniknutí slunečního světla, ale zachytila by teplo. Gel by také umožňoval dostatek slunečního světla pro fotosyntézu a trvale by ohříval oblast, kterou pokrýval, což by umožnilo roztavení ledu a zmrzlého CO2. Možná ze všeho nejvíc, k tomu by nepotřeboval energeticky hladový zdroj tepla.
"Tento regionální přístup k tomu, aby byl Mars obyvatelný, je mnohem dosažitelnější než globální atmosférická modifikace," řekl Robin Wordsworth, odborný asistent environmentálních věd a inženýrství na Harvardské John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a Department of Earth a planetární věda. "Na rozdíl od předchozích nápadů, jak učinit Mars obyvatelným, je to něco, co lze systematicky rozvíjet a testovat pomocí materiálů a technologií, které již máme," uvedl v tiskové zprávě.
„Malé ostrovy obývatelnosti“
"Mars je nejoblíbenější planeta v naší sluneční soustavě kromě Země," řekla Laura Kerber, výzkumná vědkyně NASA Jet Propulsion Laboratory. "Ale pro mnoho druhů života to zůstává nepřátelský svět." Systém vytváření malých ostrovů obývatelnosti by nám umožnil transformovat Mars kontrolovaným a škálovatelným způsobem. “
Myšlenka na airgel na bázi oxidu křemičitého, ostrov obývatelnosti, byla inspirována něčím, co se již vyskytuje na pólech na Marsu.
Na rozdíl od Země je CO2 na Marsu zmrzlý a uvězněný v pólech. Zatímco tady na Zemi jsou póly vodní led, marťanské póly jsou kombinací vodního ledu a ledu CO2. Ale i když je to zamrzlé, CO2 stále umožňuje pronikání slunečního světla při zachycení tepla.
Obrázky marťanských pólů ukazují, jak k tomu dochází.
Na tomto obrázku ledu na Marsu CO2 zachytil sluneční teplo. To vytváří malé kapsy tepla v létě, které se projevují jako černé roztavené skvrny v ledu.
"Začali jsme přemýšlet o tomto skleníkovém efektu v pevném stavu a o tom, jak by se mohlo v budoucnu použít pro vytvoření obyvatelného prostředí na Marsu," řekl Wordsworth. "Začali jsme přemýšlet o tom, jaké materiály mohou minimalizovat tepelnou vodivost, ale stále přenášejí co nejvíce světla."
Jak se ukazuje, aerobik na bázi silikagelu odpovídá účtu. Poprvé byl vynalezen v roce 1931 a je to jeden z nejvíce izolačních materiálů, jaký byl kdy vyroben. Je to proto, že je to velmi porézní materiál, který je téměř úplně vyroben ze vzduchu. Je to asi 99,8% vzduchu, něco jako tepelné okno.
Aerogely oxidu křemičitého jsou 97 procent porézní, což znamená, že se světlo pohybuje materiálem, ale propojující nanovrstvy oxidu křemičitého zachycují infračervené záření a výrazně zpomalují vedení tepla. Tyto aerogely se dnes používají v několika inženýrských aplikacích, včetně Mars Exploration Rovers NASA. Jsou zvyklí udržovat citlivou elektroniku v teple.
"Silica airgel je slibný materiál, protože jeho účinek je pasivní," řekl Kerber. "To by nevyžadovalo velké množství energie nebo údržbu pohyblivých částí, aby byla oblast udržována v teple po dlouhou dobu."
Vědci zahájili experimenty napodobující podmínky na Marsu. Experimentovali se dvěma typy silikagelu: částicemi a dlaždicemi. Zjistili, že oba byli efektivní při zvyšování teploty. Oba byly také účinné při blokování nebezpečného UV záření.
Jejich výsledky ukazují, že 2 cm nebo více vrstvy aerogelu snížilo UVC záření na méně než 0,5%. UVC je UV záření s vyšší energií a může být zvláště škodlivé. Na Zemi téměř žádné měřitelné UVC záření nedosáhne povrchu v důsledku ozonu, molekulárního kyslíku a vodní páry v horní atmosféře.
"Rozložte se na dostatečně velkou plochu, nepotřebujete žádnou jinou technologii ani fyziku, stačí jen vrstvu těchto věcí na povrchu a pod ní byste měli stálou tekutou vodu," řekl Wordsworth. "Z toho vyvstává celá řada fascinujících technických otázek."
Je dost snadné si představit nějakou kopulovitou strukturu vyrobenou z silikagelu. Bylo by dost teplé na to, aby bylo obyvatelné, a také by zablokoval UV. Mohlo by to být něco jako skleník na Zemi, kde voda zůstala jako kapalina a mohly se pěstovat rostliny.
Samozřejmě je třeba udělat mnohem více práce a výzkumu. Wordsworth a další vědci hodlají testovat aerogely křemíku na místech podobných Marsu zde na Zemi. Míří na suché údolí v Chile a Antarktidě.
Wordsworth má jedno jasné: inženýrství Klima Marsu není jen technická a inženýrská otázka. Je to také etická a filozofická otázka.
Pokud už na Marsu žijí nějaké mikroby, možná někde pod povrchem, co s nimi? Měli bychom to udělat? Máme právo?
"Pokud se chystáte umožnit život na marťanském povrchu, jste si jisti, že tam život už není?" Pokud ano, jak to procházíme, “zeptal se Wordsworth. "Ve chvíli, kdy se rozhodneme zavázat se, že budeme mít na Marsu lidi, jsou tyto otázky nevyhnutelné."
Zdroje:
- Výzkumná kniha: Umožnění marťanské obyvatelnosti s aerogelem křemičitým prostřednictvím skleníkového efektu v pevném stavu
- Tisková zpráva: Materiál, jak učinit Mars obyvatelným
- Tisková zpráva: Terraformování Marsu není možné pomocí současné technologie
- Wikipedia: Airgel
- Space Magazine: Měli bychom Terraform Mars?
