الحياة على المريخ: كيف تقربنا الاكتشافات الحديثة من الانتقال إلى الكوكب الأحمر والوقت الذي ستستغرقه.
في 16 أغسطس 2019 ، قام الملياردير والمخترع غريب الأطوار إيلون ماسك بتغريد Nuke Mars! ("دعونا نضرب المريخ بالقنابل النووية!"). المريخ - وما يمكن لأي شخص أن يفعله - يقلق البشرية على الأقل منذ راي برادبري في The Martian Chronicles. لكن هناك فرقًا كبيرًا بين الأوهام التي كانت سائدة منذ نصف قرن وأيامنا هذه: أحدث الاكتشافات العلمية نقلت المحادثات حول الحياة على كوكب المريخ من دوائر الخيال إلى مكاتب الباحثين وحتى رجال الأعمال.
الكوكب الرابع في النظام الشمسي هو نصف حجم الأرض في نصف قطره ، ولكنه في المنطقة يساوي جميع قارات الأرض مجتمعة (لحسن الحظ ، لا توجد محيطات) ، بالإضافة إلى أنه في عام 2008 ، وجد مسبار ناسا البحثي الماء هناك (في شكل الجليد). ليس من المستغرب أن يكون هناك إغراء لتعبئة الكوكب ، وفي يوليو 2019 حرفيًا ، تمكنت محركات الصواريخ لرحلة هناك لأول مرة من الصعود إلى الهواء Starhopper ، وهو نموذج أولي سيتحول في غضون بضع سنوات إلى Starship - صاروخ ومركبة فضائية تم إنشاؤها خصيصًا للرحلات إلى المريخ. بفضل إمكانية إعادة الاستخدام الكاملة لـ Starship (أكثر من مائة استخدام) ، يجب أن تنخفض تكلفة الرحلات إلى المريخ.
في الوقت نفسه ، يبلغ متوسط درجة الحرارة السنوية على كوكب المريخ -63 درجة مئوية ، تقريبًا نفس درجة الحرارة في محطة فوستوك أنتاركتيكا. الجو بارد جدًا هناك لأن غلافه الجوي أرق 150 مرة من غلاف الأرض. مع مثل هذه القشرة الرقيقة من الغاز ، يكون تأثير الاحتباس الحراري ضعيفًا جدًا ، ولهذا السبب يكون الجو باردًا. يمكن حل المشكلة عن طريق تقريب الظروف المناخية على سطح المريخ من مناخ الأرض - وتسمى هذه العملية بالتصحيح. في حالة المريخ ، من الضروري تسخين سطح الكوكب بشكل حاد إلى حد ما ، والذي يقع حتى في أفضل السنوات على بعد 56 مليون كيلومتر من هنا.
يحارب العلماء هذه المشكلة بشدة ، ومؤخراً ، في صيف عام 2019 ، تم تقديم طريقة غير معتادة لجعل الكوكب الأحمر صالحًا للسكن - كبداية ، على الأقل جزئيًا. اتضح أن القبة الشفافة المصنوعة من مادة هلامية غريبة بسماكة بضعة سنتيمترات فقط تُسخن التقليد الأرضي لتربة المريخ كثيرًا في الإضاءة المحلية السيئة لدرجة أنها قادرة على دعم الحياة النباتية دون تدفئة إضافية. وهذا إحساس حقيقي. نخبرك بما يمكن فعله بشكل عام حتى أنه بعد عدد معين من السنوات يمشي الناس في حقول المريخ ويعجبون بقمرين في وقت واحد.
قباب إيرجيل: مستوى 80 صوبة زجاجية اكتشفها العلماء قبل شهر
دعنا ننتقل مباشرة إلى أحدث اكتشاف. في تموز (يوليو) 2019 ، أجرى فريق من العلماء تجارب معملية بسيطة وضعوا فيها نظيرًا لتربة المريخ في غرفة ذات جو متخلخ ودرجة حرارة المريخ. ثم أشرقوا على القباب بمصابيح تعطي 150 واطًا من الطاقة لكل متر مربع - بالضبط بقدر ما تعطي الشمس في المتوسط لسطح المريخ.
اتضح أنه من المستغرب: بدون أدنى تدفئة خارجية ، ارتفعت درجة حرارة سطح تربة المريخ ، المغطى من الأعلى بقبة هلامية ، فوق درجة الصفر بقليل. القبة ، التي يبلغ سمكها 2 سم فقط ، تنقل الضوء المرئي جيدًا ، وتسخن التربة ، ولكنها تنقل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والحرارة بشكل سيئ للغاية. هناك ما يكفي من المواد الخام لإنتاجها (الرمال العادية) على المريخ ، وكذلك على الأرض.
إن تسخين الأرض بمقدار 65 درجة بقبة شفافة بسيطة يبدو وكأنه معجزة ، لأنه من تحت الأرض لا يوجد عزل حراري خاص ولا يزال بعض الحرارة يذهب إلى الجوانب. وهذا يشبه تغطية الأرض المتجمدة بقطعة قماش زيتية مرتبة بذكاء - ثم يحدث كل شيء بمفرده. لكن لا توجد معجزة خاصة هنا. تم اكتشاف Aerogels في عام 1931 ، وهو في الواقع مادة هلامية كحولية عادية ، يتبخر منها كل الكحول بالتسخين ، تاركًا شبكة من القنوات المملوءة بالهواء.خصائص العزل الحراري التي لها نفس السماكة أعلى بـ 7.5 مرة من تلك الخاصة بالرغوة أو الصوف المعدني ، في حين أنها شفافة عمليًا. المسكن التقليدي المصنوع منه وعلى الأرض ، كونه شفافًا تمامًا ، لن يتطلب تدفئة ، إلا خلال الليل القطبي الطويل.
من المثير للاهتمام ، في الواقع ، أن هذه المادة قد تم اختبارها بالفعل على المريخ: تستخدم المركبات الجوية الأمريكية الهلام الهوائي حتى لا يتم تبريد أجهزتها الداخلية أثناء الليل المريخي ، حيث يمكن أن تنخفض درجة الحرارة إلى -90 درجة.
لاحظ الباحثون الذين اقترحوا مثل هذه القباب كطريقة للانتقال إلى المريخ يومًا ما أن قباب الهلام الهوائي سهلة النقل لمسافات طويلة. علاوة على ذلك ، أظهرت التجارب في المختبرات الأرضية أنه حتى الطماطم تنمو تمامًا على تناظرية من تربة المريخ ، إذا كانت درجة الحرارة ستكون طبيعية. ليست هناك حاجة إلى إنفاق الكثير من الماء لهم أيضًا: ليس له مكان يتبخر من تحت القبة ، أي أنه حتى كمية صغيرة منه ستستهلكها النباتات باستمرار "في دائرة". بالمناسبة ، من أجل تأكيد هذه المقترحات ، يخطط المؤلفون لنقل التجارب إلى القارة القطبية الجنوبية - الوديان الجافة لماكموردو ، القريبة جدًا من المريخ من حيث المناخ وانعدام المياه.
المسك محق: يمكن بالفعل قصف المريخ - وربما بشكل مفيد (ولكن ليس حقيقة)
الطريقة الأكثر جذرية لحل المشكلة ، كما هو الحال غالبًا ، اقترحها إيلون ماسك: قصف أقطاب المريخ بقنابل نووية حرارية. يجب أن تؤدي الانفجارات إلى تبخير ثاني أكسيد الكربون ، الذي يشكل معظم الجليد في القمم القطبية لهذا الكوكب. سيخلق ثاني أكسيد الكربون تأثيرًا في الاحتباس الحراري ، أي من القصف النووي على الكوكب الرابع سوف يسخن بشكل خطير ولفترة طويلة.
صحيح ، في عام 2018 ، طرحت دراسة برعاية وكالة ناسا وجهة نظر مختلفة تمامًا: لا جدوى من تفجير القطبين. وبشكل عام ، فإن ثاني أكسيد الكربون الموجود في المريخ لا يكفي لخلق جو كثيف بدرجة كافية لحدوث احترار خطير. وفقًا لحسابات مجموعة "ناسوف" العلمية ، بعد إذابة القمم القطبية لثاني أكسيد الكربون ، يمكن رفع الضغط هناك 2.5 مرة فقط. ستصبح أكثر دفئًا ، لكنها لا تزال درجات حرارة أنتاركتيكا - والغلاف الجوي أرق 60 مرة من غلافنا الجوي. ذكر مؤلفو العمل بشكل مباشر الشخص الذي ينتقدون وجهة نظره: إيلون ماسك. لكن هذا ، على ما يبدو ، لم يزعجه على الأقل.
حتى على كوكب المريخ ، يمكنك العثور على وادٍ يبلغ طوله آلاف الكيلومترات - وتستقر فيه.
يتميز المريخ بسمات إغاثة غير معتادة لا توجد على الأرض. أحدها هو نظام وادي مارينر الذي يبلغ طوله 4000 كيلومتر ، وهو أطول نظام معروف في النظام الشمسي. يصل عرضه إلى 200 كيلومتر ، ويصل عمقه إلى 7 كيلومترات. هذا يعني أن الضغط الجوي في الجزء السفلي من الأخاديد أعلى مرة ونصف وأن هناك دفئًا ورطوبة بشكل ملحوظ أكثر من بقية الكوكب. فوق جزء من Mariner Valleys ، تقوم المركبات الفضائية بتصوير ضباب حقيقي من بخار الماء (في الصورة أدناه) ، وعلى منحدرات مناطق أخرى - آثار مظلمة لتيارات في الرمال ، وهذه التيارات تشبه المياه بشكل مثير للريبة.
أودية مارينر ليست واسعة في كل مكان - في بعض الأماكن لا يتجاوز عرضها بضعة كيلومترات. لطالما تم اقتراح تغطية مثل هذه الأماكن بقبة زجاجية ، معتقدين أن هذا سيكون كافياً للاحتفاظ بالحرارة وتشكيل درجة حرارة محلية عالية. يمكن أن تؤدي قبة الهوائي فوق هذه المنطقة بالمياه إلى تكوين مناخ محلي دافئ نسبيًا بهطول الأمطار والمياه الخاصة به. يمكن بناء هذه الأماكن تدريجيًا ، وكلما زادت المساحة المغطاة بالقباب المتاخمة ، كلما ارتفع متوسط درجة الحرارة (فقد أقل للحرارة من خلال الجدران). لذا ، في الواقع ، يمكن لمثل هذا الاستصلاح التدريجي "الزاحف" أن يشغل مساحة كبيرة جدًا من الكوكب.
ما الخطأ في حسابات ناسا ولماذا تم تعيين العلماء المعارضين بالفعل في سبيس إكس؟
هناك طريقة أسهل للاحترار العالمي للمريخ لدرجة حرارة الأرض.كما لاحظت مجموعة أخرى من العلماء ، لقد جربنا بالفعل هذه الطريقة على الأرض ، دون الرغبة في - انبعاث 37 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وزيادة درجة الحرارة تدريجيًا على الكوكب. هذا المسار هو غازات الدفيئة.
بالطبع ، لا يوجد فحم على سطح المريخ يمكن أن يحدث تأثيرًا للاحتباس الحراري إذا تم حرقه. وثاني أكسيد الكربون ليس أكثر غازات الاحتباس الحراري كفاءة. هناك مرشحون أفضل بكثير ، وأكثرهم واعدة هو سداسي فلوريد الكبريت. يتكون جزيءه من ذرة كبريت واحدة ، تلتصق حولها ست ذرات فلور. بسبب "كثافته" ، يعترض الجزيء بشكل مثالي كل من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ، بينما ينقل الضوء المرئي جيدًا. من حيث قوة تأثير الاحتباس الحراري الذي يسببه ، فهو أكبر بمقدار 34900 مرة من ثاني أكسيد الكربون. وهذا يعني أن مليون طن فقط من هذه المادة ستعطي نفس تأثير الاحتباس الحراري مثل عشرات المليارات من الأطنان من ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من الجنس البشري اليوم.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن غاز SF6 شديد الثبات - تتراوح مدة حياته في الغلاف الجوي من 800 إلى 3200 عام ، اعتمادًا على الظروف الخارجية. هذا يعني أنه لا داعي للقلق بشأن اضمحلاله في الغلاف الجوي للمريخ: بمجرد إنتاجه ، سيبقى هناك لفترة طويلة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغاز غير ضار للإنسان وجميع الكائنات الحية. في الواقع ، إنه مفيد إلى حد ما على المريخ ، لأنه يعترض الأشعة فوق البنفسجية ليس أسوأ من الأوزون ، الذي لم يكن موجودًا بعد.
وفقًا للحسابات ، في حوالي 100 عام ، يمكن أن يؤدي حقن غازات الاحتباس الحراري الفائقة من هذا النوع إلى رفع درجات الحرارة على الكوكب بعشرات الدرجات.
من المثير للاهتمام أنه قبل ذلك بقليل ، وبدعم من وكالة ناسا ، تم تنفيذ عمل علمي آخر ، والذي وصف مثل هذا السيناريو تمامًا - إعادة تأهيل المريخ بسبب غازات الاحتباس الحراري من صنع الإنسان ذات الكفاءة المتزايدة. واحدة من مؤلفي هذا العمل كانت مارينا مارينوفا ، التي عملت في وكالة ناسا لفترة طويلة ، واليوم حصلت على وظيفة في سبيس إكس. علاوة على ذلك ، أشار إليها إيلون ماسك بنفسه على أنه مؤلف مشارك ، منتقدًا العمل الذي يتحدث عن نقص ثاني أكسيد الكربون على المريخ ، وزعم أنه منعه من التحول إلى كوكب بدرجات حرارة قريبة من الأرض.
ميزة مهمة لمثل هذا التأثير الفائق القوة للاحتباس الحراري: بعد تدفئة تربة المريخ ، يجب إطلاق ثاني أكسيد الكربون المرتبط بها في الغلاف الجوي ، مما يزيد من تسخين الكوكب.
متى سيبدو المريخ مثل الأرض؟
في حين أن سداسي فلوريد الكبريت يمكنه بالفعل تغيير الكوكب بأكمله ، يجب أن يكون مفهوماً بوضوح أن هذا لن يحدث غدًا. وفقًا للحسابات ، لهذا تحتاج إلى إنفاق مليارات الكيلوواط / ساعة سنويًا - وإنفاقها على المريخ ، لصنع نفس غاز SF6 من تربة غنية بالفلور والتربة الرمادية. أي ، سيتعين على الراغبين في الاستصلاح بناء محطة طاقة نووية كاملة تبلغ طاقتها 500 ميغاواط على هذا الكوكب ، ومنشآت إنتاج آلية تطلق باستمرار غاز SF6 في الغلاف الجوي. ستعطي هذه العملية نتائج ملموسة بعد مائة عام من العمل. حسنًا ، أو أسرع قليلاً مع استثمارات كبيرة جدًا في إنشاء المصانع.
طوال هذا الوقت ، سيتعين على الأشخاص الذين يقدمون أنشطتهم ويدرسون المريخ أن يعيشوا في مكان ما. من الواضح أن أفضل حل للتحول المحلي للكوكب في أماكن استيطانهم سيكون القباب الهوائية. وهذا يعني ، إذا لزم الأمر ، أن الاستصلاح سيجري بطريقتين في وقت واحد: محلي - للمستعمرين الحاليين بمساعدة القباب - وعالمي - لكوكب الأرض ككل.
من يمكنه العيش بالفعل على كوكب المريخ - ولماذا هو مهم
لن تزدهر أشجار التفاح على الكوكب الأحمر في المستقبل القريب ، لكن النباتات الخارجية قد تأتي هناك في الواقع في وقت أقرب مما نعتقد.
في عام 2012 ، أجرت وكالة الفضاء الألمانية تجربة مع حزاز القطب الشمالي Xanthoria elegans. لقد ظل تحت ضغط 150 مرة أقل من ضغط الأرض - بدون أكسجين ، في درجات حرارة المريخ. على الرغم من الطبيعة الغريبة للبيئة ، لم ينجو الحزاز فحسب ، بل لم يفقد أيضًا القدرة على البناء الضوئي بنجاح (خلال الفترات التي تحاكي ساعات النهار).
هذا يعني أنه في عدد من مناطق المريخ - نفس وديان البحارة - يمكن لمثل هذه الكائنات الحية في المنطقة الاستوائية أن تعيش اليوم بالفعل.وبعد بدء إنتاج غاز SF6 على المريخ ، ستبدأ المنطقة المناسبة لهم في التوسع بسرعة. مثل الأشنات الأخرى ، تنتج Xanthoria الأنيقة الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي. في الواقع ، كان إطلاق الأشنات على الأرض منذ حوالي 1.2 مليار سنة (0.7 مليار سنة قبل النباتات الأعلى) هو الذي سمح للغلاف الجوي للأرض برفع محتوى الأكسجين بشكل حاد إلى مستوى المرتفعات الأرضية اليوم. على الأرجح ، سيكون للأشنات على المريخ نفس الوظيفة - لإعداد الغلاف الجوي بحيث يكون من الأسهل على الكائنات الأكثر تعقيدًا العيش فيه.
ربما الناس.
