Jarðsköpun á Mars: Nauðsynleg skref ef við viljum flytja þangað

Menn hafa lengi látið sig dreyma um að flytja til Mars. Hvernig færum við að því að breyta ólífvænlegu umhverfi plánetunnar okkur í hag og er það mögulegt? Hér koma nokkrar hugmyndir sem innihalda örverur, risastóra spegla, samrunasprengjur og árekstur smástirnis við plánetuna.

Möguleg þróun plánetunnar Mars.
Möguleg þróun plánetunnar Mars.

Hvað er jarðsköpun?

Jarðsköpun (e. terraforming) er ferli þar sem ólífvænlegu umhverfi er breytt til að vera lífvænlegt fyrir menn. Þar sem plánetan Mars er líkust Jörðinni í návist okkar er hún besti og líklegasti fyrsti kostur. Það sem eitt sinn var efni vísindaskáldsagna er nú orðið að líflegu rannsóknarefni, eins og svo oft áður.

Þó að Mars sé þurr og köld pláneta með þunnan lofthjúp í dag þá geymir plánetan öll helstu efni fyrir líf: frosið vatn á pólunum, kolefni og súrefni í formi koltvísýrings, og nitur. Andrúmsloft Mars er mjög svipað og andrúmsloft Jarðar fyrir nokkrum milljörðum ára en áður en örverur urðu til á Jörðinni var ekkert súrefni í andrúmsloftinu heldur aðeins koltvísýringur og nitur.

Samanburður á innihaldi lofthjúps og öðru.
Samanburður á innihaldi lofthjúps og öðru.

Vegna þess hve andrúmsloft Jarðar áður fyrr er svipað þess sem er á Mars hafa sumir vísindamenn séð fyrir sér að ferlið sem breytti koltvísýringsríku andrúmslofti Jarðar í hæfilega súrefnisríkt andrúmsloft fyrir dýr geti verið endurtekið á Mars.

Til þess þarf að þykkja lofthjúpinn og framleiða gróðurhúsaáhrif sem myndi hækka hitastig plánetunnar og skapa viðeigandi umhverfi fyrir plöntur og dýr. Þetta er samt sem áður langt frá því að vera auðvelt verkefni og gæti tekið hundruði eða jafnvel þúsundi ára.

Þetta gæti verið Mars í framtíðinni en er í raun Sedona, Arizona, í Bandaríkjunum.
Þetta gæti verið Mars í framtíðinni en er í raun Sedona, Arizona, í Bandaríkjunum.

Aðferðir til að upphitunar á yfirborði Mars

Stór spegill á sporbraut Mars
Nasa vinnur nú að stóru sólarsegli þar sem þeir vilja nota geisla sólarinnar til að ferja geimfar í gegnum geiminn. Önnur not fyrir slíka stóra spegla gæti verið að ferja þá á sporbraut Mars og endurkasta sólarljósi á pólanna til að hita yfirborð plánetunnar, bræða pólanna og losa koltvísýring sem situr þar fastur fyrir frekari gróðurhúsaáhrif.

Notkun kjarnorkuvopna
Róttæk hugmynd sem m.a. Elon Musk hefur talað fyrir er búa til tvær litlar sólir fyrir ofan Mars með því að sprengja samrunasprengjur fyrir ofan plánetuna. Þetta myndi flýta fyrir hlýnun yfirborðs plánetunnar enda gífurleg orka sem losnar við samrunapsrengju, meira en nóg til að bræða jökulhettur pólanna með fyrrnefndum afleiðingum. 

Verksmiðjur sem framleiða gróðurhúsalofttegundir
Hægt væri að koma fyrir verksmiðjum á Mars, knúnar áfram af sólarorku, sem gæfu frá sér gróðurhúsalofttegundir eins og klórflúorkolefni, metan og koltvísýring til að ýta undir gróðurhúsaáhrif. Verksmiðjurnar gætu einnig líkt eftir ljóstillífun plantna og örvera með því að framleiða súrefni úr koltvísýring til að hefja myndun á verndandi ósónlagi og skapa nauðsynlegt súrefni fyrir dýr eins og okkur.

Beina smástirni að plánetunni
Til þess þyrfti að festa kraftmikla eldflaugavél við smástirni úr ytra sólkerfinu og beina því að Mars en smástirni geta innihaldið mikið af ammóníaki og öðrum efnum sem myndu ýta undir gróðurhúsaáhrif. Ef eldflaugin myndi færa 10 tonna smástirni í átt að Mars heila fjóra kílómetra á sekúndu yrði orkan við áreksturinn í kringum 130 milljón megawött. Við þetta gæti hitastigið hækka um 3 stig sem væri nóg til að bræða um billjón lítra af vatni, nóg til að mynda stór og lífvænleg vötn.

Sérhönnuðum örverum dreift
Mikilvægt skref fyrir okkur væri að fá súrefni í andrúmsloftið en til þess væri hægt að leita til örvera. Örverur gætu nærst á kolsýring í jarðvegi Mars sem og sólarljósi eins og bláþörungar (e. cyanobacteria) gera og fyllt andrúmsloftið af súrefni eins og þær gerðu á Jörðinni hér áður fyrr. Eins og er eru aðstæður á Mars frekar ólífvænlegar og ólíklegt þykir að örverur þrífist þar í dag vegna skorts á fljótandi söltu vatni, köldu og óstöðugu hitastigi, og lítilli vörn frá skaðlegum geimgeislum. 

Hér á Jörð eru þó til margar örverur sem geta sigrast á þessum hindrunum, einstaklega, en hægt væri að þróa sérstakar Mars-örverur sem myndu innihalda öll helstu gen til að takast á við geislun, þurrk og hitastigsbreytingar. Mikilvægt yrði einnig að finna margar örverur sem gætu unnið saman frekar en að treysta á eina tegund.

Vandamál jarðsköpunar á Mars

Segulhvolf Jarðar ver okkur fyrir skaðlegum geimgeislum vegna málm kjarna Jarðarinnar en Mars hefur engan slíkan skjöld. Slíkt segulhvolf er erfitt eða ekki hægt að búa til og því erfitt að ímynda sér að stórar lífverur eins og við gætum lifað af þar. Ekki nema einhver ykkar viti um leið til að bræða frosinn kjarna Mars?

Umbreyting á lofthjúp gæti tekið miklu meiri tíma en við leyfum okkur að dreyma, koltvísýringur gæti læsts í myndun nýrra kalksteina (CaCO3) eða jafnvel losnað úr lofthjúpnum og út í geim. Einnig er aldrei að vita hvernig örverur þróast í umhverfi Mars en þær gætu orðið ofnæmis- eða sjúkdómsvaldar fyrir menn eða uppskeruna okkar.

Jarðvegur mars inniheldur einnig um 1% af kalk perklóríð sem er mjög sterkur oxari. Yfirborð mars er þakið gífurlega fínu ryki sem inniheldur þessa sameind sem er okkur hættuleg. Þetta fína ryk er gjörsamlega allstaðar, í lofti og jarðvegi, og erfitt yrði að halda því frá okkur. Góðu fréttirnar hvað þetta varðar eru að til eru örverur hér á jörð sem geta notað perklóríð og losað allt það súrefni sem situr í þessari sameind (Ca(ClO4)2).

Hvað er til ráða?

Kenneth Roy, verkfræðingur frá Texas, hefur talað fyrir lausn sem felur í sér að byggja yfir plánetuna og búa til lokað kerfi sem hægt væri að stýra. Hugmyndin hans nefnist skelheimar (e. shell worlds) og yrðu skeljarnar gerðar úr kevlar, jarðveg og stáli.

Að smíða lokað kerfi hefur þá kosti að hægt væri að stýra andrúmslofti, loftþrýsting, hitastigi, lýsingu, og um leið stöðva skaðlega geisla frá geimnum. Iðnaðaraðstöður hefðu einnig möguleika á að losa skaðleg efni beint út úr skelinni og út í geim.

Þyngdarafl Mars er ekki nema þriðjungur þyngdarafls Jarðar sem gæfi kost á svifflugi og jafnvel flugi með tilbúnum vængjum sem menn gætu klæðst. Flatarmál Mars er svipað landflatarmáli Jarðar, kjarni plánetunnar er frosinn svo að engir flekar eru á hreyfingu sem þýðir engir jarðskjálftar og eldgos.  Borgir gætu einnig hangið niður úr lofti skeljanna sem myndi gefa gífurlegt pláss á yfirborðinu fyrir allskonar tilbúin svæði til afþreyingar.

Möguleg lausn jarðsköpunar á Mars.
Möguleg lausn jarðsköpunar á Mars.

 Heimildir

Futurism: Terraforming a New Earth, The Making of Mars
HowStuffWorks: How Terraforming Mars will Work
Popular Mechanics: Here’s How We’ll Terraform Mars With Microbes
Space: How To Use ‘Shells’ to Terraform a Planet
NASA: Mars Team Online, Terraforming Mars
Science20: Trouble with Terraforming Mars
Vísindavefurinn: Hvað eru gróðurhúsaáhrif og hvernig geta gróðurhúsalofttegundir hækkað hitastig á Jörðinni?