Put na Mars

PRVA TEMA


Planeta Zemlju se menjala kroz vreme. Na to je uticalo više fakora koji su tokom miliona i miliona godina proizveli ono što imamo danas, a to je naše jedino mesto stanovanja, naš dom. Dolazi vreme kada ćemo i mi, ljudska rasa morati da napustimo našu majku, Zemlju, i pođemo u potragu za novim domom. Gde poći je veliko pitanje. Mora se uzeti gomila faktora koji će uticati na to, ali neki od presudnih su naša odlučnost da nađemo naš novi dom i tehnologija kojom raspolažemo. Mars je oduvek predstavljao predmet našeg divljenja, još od vremena Grka, Rimljana, Vavilonaca, Egipćana… Danas Mars predstavlja potencijalnog kandidata za naš novi dom. Na nama je da u ga u budućnosti istražimo i načinimo ga po našoj meri.

Planeta Zemlja pruža nam odlične uslove života i po svojoj poziciji u Sunčevom sistemu ona se nalazi u naseljivoj zoni sa prosečnom godišnjom temperaturom od Celzijusovih, i pritiskom od 101,4 kPa. Ovi parametri variraju sa promenom geografske širine i dužine ali svakako te varijacije su u onim granicama u kojima čovek sa današnjom tehnologijom i svojom izdržljivošću može u njima da živi. Vremenom naša planeta će postati dosta teška za život. Neki od razloga su globalno zagrevanje, prenaseljenost planete, i u daljoj budućnosti sudbina Sunca, koje će prema svi dosadašnjim predviđanjima i istraživanjima u fazi super džina “progutati” Merkur, Veneru a i najverovatnije Zemlju. Ovo su samo neki od razloga zašto je krucijalno da počnemo naš trud i zalaganje usmeriti na potragu i uređivanje našeg novog doma. Po svim dosadašnjim istraživanjima i procenama, najbolji kandidat za naš novi dom je Mars. Mars, planeta koja je dobila naziv po rimskom bogu rata Marsu, danas takođe poznata kao crvena planeta, bio je predmet priče i razmišljanja mnogih naučnika, inženjera i drugih učenih ljudi koji su njemu videli novu Zemlju. Potrebno je prvo upoznati se sa planetom Mars, da bi se moglo pričati o tome kako i šta bi trebalo da se promeni da bi se mi jednog dana šetali po njegovoj površini. Posao “planetarnih inženjera” nije ni malo lak. Oni su ljudi koji imaju samo jednu referencu, a to je upravo naša planeta. Na njoj oni danas pokušavaju da shvate i odgonetnu kako su se uslovi za život razvili i kako je tekao put razvoja njene biosfere. Da bi se stvorili uslovi za život na Marsu, za koji se veruje da je nekad bio naseljen primitivnim oblicima života, potrebno je uraditi gomilu stvari. U nauci se tokom vremena razvilo dosta ideja koje bi mogle da opišu teraformiranje Marsa.


Mars

Mars je planeta koja je zbog svojih karakteristika kao nama najbliže planete, udjedno i planeta koja je do sada najbolje istražena. Dan na Marsu traje nešto slično kao i na Zemlji, odnosno nešto više od 24h. Takođe, osa rotacije je nagnuta pod dosta sličnim uglom, koji za Mars iznosi . Kako ima dosta ekscentričnu putanju, implicira da su temperaturne promene dosta izražene kako na južnoj tako i na severnoj polulopti. Takođe, treba imati u vidu da prilikom prolaska Marsa kroz perihel i afel postoji razlika od 45 % zračenja, što bi značilo da je Mars itekako izložen zračenju u doba perihela, dok u slučaju afela zračenje 45% manje. Na severnom i na južnom polu prostiru se polarne kape koje su malo drugačijeg sastava nego one na Zemlji. Sa astrobiološke strane Mars je itekako zanimljiv jer postoji teorija da je života sa Marsa došao na Zemlju. Ideja je da je Mars pre oko 4 milijarde godina posedovao sve potrebne faktore za nastanak elementarnih oblika života. To su tečna voda, organski materijali, minerali. . . Zašto je život na Zemlji uzeo ovoliko maha, dok se na Marsu nije ni razvio, je pravo pitanje, na koje naravno postoje teorije, čije će ideje biti razmatrane u daljem radu. Da bi se od sadašnjeg Marsa napravili uslovi za život potrebno je pre svega promeniti ono za nas najvažnije, njegovu atmosferu. Na tabeli 1 mogu se videti rezultati spektralne analize Marsove atmosfere.




Primetno je da većinu udela čini ugljen-dioskid, kao da i ima gasova koji se nalaze u atmosferi naše planete takođe, ali ono što svakako ne ide u prilog to su njihovi parcijalni pritisci, koji zajedno u zbiru ne nadmašuju ni deseti deo pritiska zemlje, što bi značilo da čovek na Marsu ne bi mogao slobodno da šeta ako nema odela za održavanje pritiska na sebi. Ako se da porediti sa Zemljom, ukupan pritisak na Marsovoj površini je srazmeran pritisku Zemljine atmosfere na visini od oko 40 km. Ovakav pritisak je štetan po žive organizme i na njihovo pravilno disanje. Postojanje vode na Marsu je potvrđeno ali ne u onom obliku u kojem se uglavnom zamišlja. Problem postojanja tečne vode je uglavnom vezan za dva faktora, to su pritisak i temperatura. Pritisak na Marsu je jako mali, i varira u zavisnosti od položaja planete oko Sunca kao i od geografske širine i dužine, kao i temperatura, koja varira između 150 K i 300K, na različitim areografskim širinama. Jedina zona na kojoj su na Marsu zabelježene temperature iznad temperature mržnjenja voda su u tropskom pojasu ekvatora, ali tu nema ni traga od vode. Kada se ide u potragu za životom van Zemlje, to se u početku većinom svodi na potragu za vodom čija je uloga u životnom ciklusu od krucijalnog značaja. Kao što je to rečeno, voda na Marsu posotoji u čvrstom stanju zarobljena na polovima. Potrebno je napomenuti da na polovima osim vode u čvrstom stanju, ima i suvog leda, što je veoma bitan faktor o kome će dalje biti reči. Tokom misija koje su slane na crvenu planetu, utvrđen je sastav tla Marsa i potvrđeno je postojanje određenih jedinjenja koja svedoče da je na ovoj planeti nekad postojala tečna voda. Postoji verovanje da se ispod Marsove kore, slika 1, nalaze zalihe vodenog leda.


(Fotografija Marsove Kore)


Prirodno je postaviti pitanje da ako su ovakvi kanali bili ispunjeni vodom nekad, gde je ta sva voda nestala. U principu je mogla na samo tri načina da napusti taj kanal. Jedan deo se oslobodio u atomosferu, drugi deo se kondezovao na polarnim kapama, dok je treći način koji još treba utvrditi je da je veliki deo ostao zarobljen ispod Marsove površine. Godine 1998. izvršeno je merenje pomoću uređaja MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter) koji je izmerio da se između ostalog zapremina postojećeg leda na severnoj polarnoj kapi procenjuje na oko 1,2 miliona. Atmosfera Marsa je jedna od ključnih stvari na kojoj treba poraditi, a njeno trenutno stanje i nije najbolje. Glavni razlog tome je laka propusnost atmosfere crvene planete kosmičkom zračenju. Kosmičko zračenje u principu predstavlja skup visoko energetskih čestica koje nastaju u raznim procesima u Vaseljenoj kao što su eksplozije supernovih, aktivna galaktička jezgra, crne rupe itd… Gama i x kvanti su na Marsu u stanju da dopru da površine i da, ako se išta teoretski nađe u tom trenutku na površini, utiču na njegov organizam izuzetno štetno i izazovu mutacije a kasnije smrt. Razlog što se to ne dešava na Zemlji je upravo njena atmosfera koja je itekako gušća i veća od Marsove. Na slici 2 mogu se videti opasne zone kosmičkog zračenja.


(Zone zračenja na Marsu)

Može se zaključiti da je nešto bezbednije na severu iz prostog razloga što je teren niži i omogućava veći sloj atmosfere za zaštitu., slično tome može se predpostaviti da su opasne zone u visokim predelima kao što su planine i ugašeni vulkani. Generalno kosmičko zračenje bi na potencijalnog stanovnika Marsa trenutno izazvalo nezamisive posledice koje bi ga ubrzo usmrtile. Čestice koje utiču na to pokreću i niz drugih faktora koji su takođe itekako štetni i utiču na biosferu.


Teraformiranje Marsa

Posmatrajući i izučavajući uslove koji sada trenutno vladaju došlo se do značajnih implikacija kako bi teraformiranje Marsa trebalo da počne. Kako je na osnovu spektralne analize utvrđen sastav atmosfere, i uočena je ogormna količina ugljendioksida, ali treba uzeti za rezervu ogromna, jer je reč samo o velikom udelu u trenutnoj atmosferi crvene planete, koji u principu predstavlja ključ promene Marsa, ali na drugu ruku i ideju. Reč je o globalnom zagrevanju, odnosno efektu staklene bašte. Nama je danas poznat taj efekat na Zemlji (slika 3), iz prostog razloga što je čovečanstvo već odlično stabilizovanoj atmosferi svojim postupcima povećalo količinu ugljendioksida i drugih štetnih gasova. Osnovna zamisao je da prilikom emitovanja sunčevog zračenja, to zračenje putuje i dolazi do sadašnje atmosfere Marsa, tu jedan deo biva odbijen, ali kako je Marsova atmosfera izuzetno mala, taj deo nije veliki. Veliki ostatak zračenja prodire do površine koja biva zagrevana. Ujedno pri zagravanju tlo emituje zračenje u infracrvenom delu spektra i to zračenje ide od tla ka Vasioni.

Ako se proizvede dovoljno gasova koji mogu da te dolazeće infracrvene zrake absorbuju privremeno, ti gasovi potom ponovo zrače u infracrvenom domenu i emituju to zračenje u svim pravcima uključujuči i onaj prema Marsu. Time bi se prosečna temperatura Marsa uspela podići. Ova pojava je uočena u revoluciji crvene planete, odnonso u njenom perihelu. Kako je Mars dostigao najbližu tačku do Sunca, time se povećao i fluks dolazećeg zračenja, time izazivajući topljenje suvog leda na polovima Marsa. Kako je suvi led po sastavu ugljen dioksid, koji je dobro poznat kao gas koji je odličan za stvaranje efekta staklene bašte time je doprineo povećanju srednje temerature Marsa, koja iznosi -Celzijusa. Kako Mars ponovo napušta perihel u svojoj revoluciji ovaj efekat nije imao dugog veka, i za njega može se reći da nema nikakvog uticaja na dalju temperaturu Marsa, odnosno može se konsatatovati da je samo periodičan. Niko ne zna koliko ima na Marsu suvog leda, odnosno samog ugljendioksida, i da li ga uopšte ima dovoljno. Zato se pribleglo jednom drugom rešenju. Naime, efekat staklene bašte na Marsu je sigurno nešto što danas čovečanstvo može da uradi i poseduje takvu tehnologiju. Naime postoji više vrsta takozvanih “greenhouse gas”- ova.


(Prikaz efekta staklene bašte na Zemlji)

Ugljen-dioksid je samo jedan od njih, ujedno i gas koji ima najmanji efekat od njih. Ako bi se u atmosferu Marsa doveli takozvani perfluorokarbonati (PFC gasovi), oni bi itekako uticali na zagrevanje Marsa. Oni imaju nekoliko prednosti. Kao prva, oni se nazivaju “super-greenhouse” gasovi. Druga je to da ovi gasovi imaju dugačko vreme života, što bi na Zemlji izazvalo strašne probleme, ali na Marsu bi uradilo potreban posao. Treća, možda i najbitnija, je to da ovi gasovi ne utiču na biosferu, barem ne direktno. Kao jedan od posledjnih argumenata je to da ovi gasovi ne utiču negativno na ozonski omotač. Tako da bi u principu sa pravilno odabranom kombinacijom PFC gasova mogao da se uradi dobar posao na Marsu. Postoje predviđanja da se sa 100 fabrika koje bi radile 100 godina na Marsu proizvodeći ove gasove Mars mogao zagrejati za prosečno 7 stepeni. Ali valja uzeti i u obzir efekat i oslobođenog ugljendioksida u tom zagrevanju koji će takođe doprineti zagrevanju Marsa.

Paralelno sa tim na Marsu se mogu odvijati i još neke misije koje bi potpomogle njegovom zagrevanju. Ideja je da se smanjenjem albeda, odnosa odbijenih i upadnih sunčevih zraka, odnosno smanjenjem odbijenih zraka poveća temperatura. Moguće je postaviti ogledala iznad polova koja će reflektvano zračenje sa njih ponovo vraćati nazad i time doprinostiti zagrevanju i kasnije isparavaju ugljendioksida koji će kasnije učestvovati u zagrevanju Marsa. Ako se uzme u obzir da verovatno postoje velike količine voda ispod površine Marsa, njihovim oslobađanjem, odnosno oslobađanjem vodene pare može se takođe uticati na povećanje temperature. Postoji još ideja, ali koje se svode u principu na to da se zadrži što više toplote na planeti, jer je cilj zagrejati zbog dovođenja organizama koji bi bili u stanju da sada već nagomilali ugljendioksid pretvore u kiseonik i time naprave podlogu za dolazak složenijih bića koja bi ubrzala taj proces. Stvaranje kiseonika na Marsu bi moglo da potraje više hiljada godina, ali svakako treba uzeti u obzir i tehnološki razvoj. Krajnji cilj ideje je da se pokuša stvoriti atmosfera slična Zemlji na Marsu. Naravno moguće je da se sa okolnih objekata u Sunčevom sistemu donese potreban materijal koji bi potpomogao u ovom zagrevanju.

Kako bi se plan odvijao što je to brže moguće, dok se na Marsu bude stvarala potrebna atmosfera, moguće je da se na njemu paralelno grade i potrebni objekti. Za izvor energije je moguća izgradnja nukelarnih elektrana, postavljanje solarnih panela, koji imaju jedan ozbiljan nedostatak. Reč je o olujama na Marsu, olujama prašine koju pokreću brzi vetrovi. Ove oluje svakako imaju dobar uticaj na zagrevanje, ali ako se planira koristiti i Sunčeva energija onda ne. Potreban im je dodatak u vidu vetrenjača. Kako se Mars upravo odlukuje da jedan period na njemu duvaju jaki vetrovi, dok drugi period je bez njih, moguće je da se za vreme kada nema vetra koriste solarni paneli dok se za vreme vetra koriste vetrenjače čime bi se obezbedila dobra količina energije. Valja imati na umu da je ova ideja testirana na Zemlji odnosno na Antarkiku za vreme polarnih noći i da su ostvareni izuzetni rezultati. Ideja je slična, postavljanje vetrenjača na polove Marsa.

Problem kod gradnje na Marsu bilo čega je izloženost kosmičkom zračenju. Ono predstavlja najveću prepreku ka konačnoj realizaciji . Može doći do kvara aparature prilikom njene interakcije sa zracima. Kako bi se uspešno mogli realizovati planovi, moguće je prvo naselje na Marsu izgraditi ispod površine Marsa. Naime, kosmički zraci koji najviše utiču su oni visokoenergetski. Ako se ispred visokoenergetskog zraka postavi dovoljno gusta sredina on će interagovati sa njom i nastaće pljusak čestica poznatiji kao tuš efekat kod nas u atmosferi. Principielna ideja je da se uradi nešto slično. Kako Mars nema gustu niti veliku atmosferu ovaj efekat i nije tako izražen u pojedinim zonama. Potrebno je da se fabrike za stvaranje PFC gasova stacioniraju u onim mestima gde postoji najveća visinska razlika između tla i gornjeg kraja Marsove atmosfere. Time će se omogućiti nagomilavanje gasa na tim mestima i povećanje gustine atmosfere, čime bi se smanjila radijacija iz Vaseljene. Ali kako ni ovo u početku neće biti dovoljno potrebno je da se naprave naselja ispod površine. Zamisao je slična kao kod izgradnje današnjih detektora neutrina. Kako su neutrini jako ne interagujuće čestice i čestice čiju prirodu i danas ne znamo potrebno ih je izolovati, odnosno detektovati samo njih. To je moguće jedino tamo gde nema fluksa drugih čestica, što će reći pod zemljom. Da bi se ovo ostvarilo potrebno je izbušiti tunele na dubinama od 2,5 km. Čoveku nisu potrebne ovolike dubine iz prostog razloga što i na manjim dubinama od ove ne postoje čestice koje bi nam ozbiljno mogle nauditi. Prvo naselje treba da bude izgrađeno ispod površine Marsa. Neke od prednosti su već napomenuta zaštita od kosmičkog zračenja kako nas tako i opreme koju koristimo. Druga prednost je dostupnost vode koja se nalazi ispod površine. Treba imati na umu da možda to neće biti pitka voda i da je svakako treba prečistiti od raznih zagađenja koja se u njoj mogu zadestit. Ujedno potrebno je uradti i neke vidove izolacije, i da se ne može kopati miljama duboko da bi se došlo da optimalne temeprature za nas. Posle toga je svakako potrebno uraditi izolacije za razne druge stvari kao što je kosmičko zračenje, za svaki slučaj. Bitno je napomenuti da na Marsu ne postoje tektonske ploče i time je smanjen rizik od zemljotresa i eventualnog potresa koji bi doveo do rušenja naselja. Trakođe, Mars je pun vulkana koji nisu aktivni ali svakako ih treba uzeti u obzir, odnosno treba uzeti u obzir njihove položaje prilikom gradnje. Proizvodnja kiseonika će biti zasnovana na algama koje će prerađivati ugljendioksid i stvarati kiseonik u procesu fotosinteze, koja će se ovde vršiti pod uticajem veštačke svetlosti za koju će se energija dobivati iz solarnih panela i već pomenutih vetrenjača. Svakako u prilog ide geografski položaj polova gde će biti vetrenjače i paneli sa pomenutnom visinskom razlikom između tla i gornjeg kraja atmosfere. Osim izvora energije, vode i kiseonika potrebno je rešiti i izvor hrane. Moguće je napraviti farme ispod površine na kojima će se sejati usevi. Ovi usevi bi bili osvetljavani na isti način kao i alge i bili bi navodnjavani iz pomenute vode koja je zarobljena ispod površine. Kako resursa vode nema beskonačno mnogo potrebno je dosta raditi na njenoj preradi i ponovnom korišćenju ali vremenski gledano je ima dovoljno da bi se na Marsu razvilo obziljnije naselje i poboljšali uslovi života.

Problem koji je možda i presudan prilikom realizacije ovog plana je sledeći. Mars je planeta koja ima jako slabo magnetno polje, odnosno slabu magentosferu. Upravo je ovo i jedno od objašnjenja koja ukazuje na to kako se na Marsu nije mogla formirati atmosfera. Prilikom naleta Sunčevog vetra došlo je do bukvalnog oduvavanja atmosfere Marsa i tom prilikom i nije moglo doći do njenog formiranja. Razlog ovome je neaktivnost jezgra ove planete. Kao što je to već poznato u Zemljinom jezgru postoji neprestano kruženje komponenata metalnog jezgra, čime se ostvaruje magnetno polje. Moguće je da je nekada na Marsu postojalo ovo kruženje komponenata jezgra ali da je iz nekog čudnog razloga stalo. Razlozi za prestanak rada jezgra Marsa do danas su ostali misterija. Glavni problem je to da i kada bi se uspela napraviti potrebna atmosfera na Marsu postojao bi jedan ozbiljan nedostatak a to je magnetosfera. Na Zemlji veliki deo atmosfere se nalazi unutar magnetosfera što onemoguaćva Sunčevom vetru da prosto rasprši našu atmosferu. Drugi dobar razlog postojanja magnetosfera je taj što ona ne dozvoljava česticama atmosfere da pobegnu, odnosno čestice koje se nalaze na obodu naše atmosfere su u principu naelektirsane i pošto postoji magentno polje one ne mogu da pobegnu van njega. Ali najveća nagrada je ta da solarni vetar ne može naškoditi našoj atmosferi čime ona ostaje očuvana. Neka od rešenja za aktiviranje Marsovog jezgra, ma koliko to delovalo suludo, je da se ono istopi. Trenutno ono je sada u čvrstom stanju i hladno. Potrebno je dovesti enormnu količinu energije u njega da bi se procesi pokrenuli i da bi se omogućilo kretanje komponenata metalnog jezgra i stvaranje magentosfere oko Marsa. Da li je to moguće uraditi ili postoje i druga rešenja za ovaj problem, to je veliko pitanje. I trenutno predstavlja najveću prepreku ka ostvarivanju cilja zvanog teraformiranje Marsa.


(Futuristički izgled broda koji će putovati na Mars)


Putovanje do Marsa

Da bi se sve ovo počelo ostvarivati, i na kraju ostvarilo potrebno je doći do Marsa. Danas čovek raspolaže tehnologijom kojom bi mogao u svemir poslati ljudsku koloniju od preko 3000 ljudi. To je moguće uraditi u periodu od nekoliko desetina godina. Ideja je da se gradnja broda započne u Zemljinoj okolini, gde će on kružiti određeno vreme radi testiranja i sklapanja delova. Potrebno je da brod bude u obliku valjka da bi se ostvarila veštačka gravitacija izazvana rotacijom broda. Takođe potrebno je rešiti ključne faktore kao što su recikliranje vode, kiseonika, izvori hrane, zaštita od zračenja…Ovo je moguće uraditi, i poslati prvu ljudsku koloniju put Marsa sa potrebnom opremom za izgradnju objekata tamo. Cilj je da se pošalje nekoliko kolonija koje će doći do Marsa i orbitirati kao njegovi sateltit. Za to vreme ljudska posada će raditi sve prema planu, odnosno započeće izgradnju fabrika za proizvodnju gasova potrebnih za efekat staklene bašte, kasnije potom i naselja ispod površine. Pre svega je potrebno još istraživanja ove planete jer postoji na njoj nešto što se sigurno još ne vidi a što bi nam pomoglo tokom realizacije ovog plana. Sredstava koja treba izdovojiti za ovaj projekat su ogromna, ali kao što je to neko već rekao, cilj opravdava sredstvo.


(Futuristički izgled razvijenog naselja na Marsu)


Zaključak

Neko bi se možda zapitao, a zašto baš moramo da idemo negde drugde. Zar ne možemo biti samo malo pažljiviji i očuvati našu planetu onakvom kakva bi ona zaista trebala da bude? Na to pitanje ima dva odgovora i strašno puno obrazloženja. Istina je da ja ljudi sve više i da će nas biti. Resursi na Zemlji nisu večni niti beskonačni, niti će ikad to biti. Naša priroda je takva da generalno malo nas misli na budućnost, i dosta smo skeptični prema njoj. Ako nastavimo ovako nećemo daleko stići. Nauka je nešto što treba da napreduje, i to radi samo mnogo sporije nego što bi to mogla. Potrebno je da našu snagu, elan i volju više usmeravamo za dobrobiti naših naslednika, a ne nas samih. Možda je to samo greška u nama, možda smo mi bića koja samo tako razmišljaju i nikako drugačije, bića koja vide samo sebe i nikog više. Ali zar smo mi, koji smo danas toliko ispred vrsta nama poznatih, izgubili ono najbitnije, osećaj za kolektiv ? Kao da smo se izgubili u svom sopstvenom umu, mestu koje treba da najbolje poznajemo, ili ga mi uopšte ni ne znamo toliko koliko mislimo. Jedno je sigurno, moramo ići napred. Pokušaj teraformiranja Marsa je veliki zalogaj, za sve nas. Ali problem koji stoji pred nama je još veći. Možda Mars i nije idealno rešenje za naš problem, ali svakako je dobar trening i pokušaj. Mnogo ćemo toga naučiti o tome kako da napravimo naš budući dom i upoznaćemo naš sadašnji. Na nama je da li ćemo da se menjamo i promenimo svet oko nas, ili ćemo pustiti da svet promeni nas. Možda živimo u sadašnjosti, ali treba da se učimo na greškama i uspesima iz prošlosti, i sa tim znanjem i našim zdravim razumom gledamo u budućnosti i u pravo vreme i na pravom mestu joj izađemo u susret. Jer, istina je negde gore …


Preuzeto sa: Svet Nauke.org