Život na Marse: ako nás nedávne objavy priblížili k presunu na Červenú planétu a ako dlho to bude trvať.
16. augusta 2019 excentrický miliardár a vynálezca Elon Musk tweetol na adresu Nuke Mars! („Zasiahnime Mars jadrovými bombami!“). Mars - a čo s tým človek dokáže - znepokojuje ľudstvo minimálne od čias Marťanských kroník od Raya Bradburyho. Medzi fantáziami pred polstoročím a dnešnou dobou však existuje obrovský rozdiel: najnovšie vedecké objavy preniesli rozhovory o živote na Marse z fantasy kruhov do kancelárií výskumníkov či dokonca podnikateľov.
Štvrtá planéta slnečnej sústavy má v polomere polovičnú veľkosť Zeme, ale rozlohou sa rovná všetkým zemským kontinentom dohromady (našťastie neexistujú žiadne oceány), navyše v roku 2008 tam výskumná sonda NASA našla vodu (v r. forma ľadu). Nie je prekvapením, že existuje pokušenie osídliť planétu a doslova v júli 2019 mohli raketové motory pre prvý let tam zdvihnúť do vzduchu Starhopper, prototyp, ktorý sa za pár rokov premení na hviezdnu loď - raketa a kozmická loď vytvorená špeciálne pre lety na Mars. Vďaka úplnej opätovnej použiteľnosti Hviezdnej lode (viac ako sto použití) by sa náklady na lety na Mars mali znížiť.
Priemerná ročná teplota na Marse je zároveň -63 stupňov Celzia, približne rovnaká ako na antarktickej stanici Vostok. Je tam taká zima, pretože jeho atmosféra je 150-krát tenšia ako atmosféra Zeme. Pri takom tenkom obale plynu je skleníkový efekt veľmi slabý, a preto je chladno. Problém je možné vyriešiť priblížením klimatických podmienok na Marse k podnebiu Zeme - tento proces sa nazýva terraformovanie. V prípade Marsu je na to potrebné nejako prudko zahriať povrch planéty, ktorá sa aj v najlepších rokoch nachádza odtiaľto 56 miliónov kilometrov.
Vedci s týmto problémom bojujú dosť tvrdo a nedávno, v lete 2019, bol predstavený neobvyklý spôsob, ako zabezpečiť, aby bola Červená planéta obývateľná - aspoň na začiatok. Ukázalo sa, že priehľadná kupola vyrobená z exotického gélového materiálu s hrúbkou iba pár centimetrov zahrieva pozemskú imitáciu marťanskej pôdy pri slabom miestnom osvetlení natoľko, že je schopná podporovať život rastlín bez dodatočného vykurovania. A toto je skutočná senzácia. Povieme vám, čo sa dá urobiť všeobecne, aby ľudia po určitom počte rokov prechádzali marťanskými poľami a obdivovali dva mesiace naraz.
Drogové dómy: skleníky na úrovni 80, ktoré vedci objavili pred mesiacom
Poďme priamo k najnovšiemu objavu. V júli 2019 tím vedcov uskutočnil jednoduché laboratórne experimenty, pri ktorých umiestnil analóg marťanskej pôdy do komory so zriedenou atmosférou a marťanskou teplotou. Potom svietili na kupoly lampami, ktoré dávali 150 wattov energie na meter štvorcový - presne toľko, koľko v priemere dáva slnko povrchu Marsu.
Ukázalo sa to prekvapujúco: bez najmenšieho vonkajšieho ohrevu sa povrch marťanskej pôdy pokrytý zhora gélovou kupolou mierne prehrial nad nulovými stupňami. Kupola hrubá iba dva centimetre dobre prenáša viditeľné svetlo, zahrieva pôdu, ale veľmi zle prenáša ultrafialové, infračervené žiarenie a teplo. Surovín na jeho výrobu (obyčajný piesok) je na Marse, ako aj na Zemi, viac ako dosť.
Zahriatie zeme o 65 stupňov jednoduchou priehľadnou kupolou vyzerá ako zázrak, pretože spod zeme nemá špeciálnu tepelnú izoláciu a časť tepla stále ide do strán. To znamená, že je to ako pokryť zamrznutú zem šikovne upravenou voskovanou utierkou - a potom sa všetko deje samo. Nie je tu však žiadny zvláštny zázrak. Aerogély boli objavené v roku 1931 a v skutočnosti ide o bežný alkoholový gél, z ktorého sa všetok alkohol odparuje zahrievaním a zanecháva tak sieť vzduchom naplnených kanálov. Jeho tepelnoizolačné vlastnosti pri rovnakej hrúbke sú až 7,5-krát vyššie ako pri penovej alebo minerálnej vlne, pričom sú prakticky priehľadné. Bežné obydlie vyrobené z neho a na Zemi, ktoré je úplne priehľadné, by okrem dlhej polárnej noci nevyžadovalo vykurovanie.
Je zaujímavé, že tento materiál bol v skutočnosti už testovaný na Marse: americké rovery používajú aerogél, aby ich vnútorné prístroje neboli podchladené počas marťanskej noci, keď teplota môže klesnúť na -90 stupňov.
Vedci, ktorí navrhli tieto kupoly ako spôsob jednodňového presunu na Mars, poznamenávajú, že aerogélové kupoly sa dajú ľahko prepravovať na veľké vzdialenosti. Pokusy v pozemských laboratóriách navyše už ukázali, že aj paradajky rastú úplne na analógii marťanskej pôdy, ak by bola normálna teplota. Ani pre nich nie je potrebné míňať veľa vody: nemá sa odkiaľ vyparovať spod kupoly, to znamená, že aj jej malé množstvo rastliny „v kruhu“neustále skonzumujú. Mimochodom, s cieľom potvrdiť tieto návrhy, autori plánujú preniesť experimenty do Antarktídy - suchých údolí McMurdo, ktoré sú z hľadiska podnebia a bezvodosti mimoriadne blízke Marsu.
Musk má pravdu: Mars môže byť skutočne bombardovaný - a možno aj užitočne (ale nie skutočnosť)
Najradikálnejší spôsob riešenia problému, ako sa to často stáva, navrhol Elon Musk: bombardovať póly Marsu termonukleárnymi bombami. Výbuchy by mali odpariť oxid uhličitý, ktorý tvorí väčšinu ľadu v polárnych čiapkach tejto planéty. CO2 vytvorí skleníkový efekt, to znamená, že z jadrových bombových útokov na štvrtej planéte sa bude vážne a dlho otepľovať.
Je pravda, že v roku 2018 predložila štúdia sponzorovaná NASA úplne iný uhol pohľadu: je zbytočné bombardovať póly. Všeobecne platí, že všetok oxid uhličitý na Marse nestačí na vytvorenie atmosféry dostatočne hustej na vážne oteplenie. Podľa výpočtov vedeckej skupiny „nasov“, ktorá roztavila polárne čiapočky oxidu uhličitého, je možné tlak zvýšiť iba 2,5-krát. Bude sa otepľovať, ale stále sú to antarktické teploty - a atmosféra je 60-krát tenšia ako naša. Autori práce priamo spomenuli osobu, ktorej pohľad kritizujú: Elon Musk. Ale zdá sa, že to ho ani trochu netrápilo.
Aj na Marse môžete nájsť kaňon dlhý tisíce kilometrov - a usadiť sa v ňom.
Mars má veľmi neobvyklé reliéfne prvky, ktoré sa na Zemi nenachádzajú. Jedným z nich je 4000 km dlhý kaňonový systém Mariner Valley, najdlhší známy v slnečnej sústave. Jeho šírka je až 200 kilometrov a hĺbka až 7 kilometrov. To znamená, že na dne kaňonov je atmosférický tlak jeden a polkrát vyšší a je tu znateľne teplejšie a vlhkejšie ako na zvyšku planéty. Je to nad časťou Marinerových údolí, kde kozmické lode fotografujú skutočné hmly z vodných pár (na obrázku nižšie) a na svahoch iných oblastí - tmavé stopy po prúdoch v piesku a tieto prúdy sú podozrivo podobné vode.
Údolia námorníkov nie sú všade široké - miestami je ich šírka iba pár kilometrov. Už dlho sa navrhuje, aby boli tieto miesta pokryté sklenenou kupolou v presvedčení, že to bude stačiť na udržanie tepla a vytvorenie miestnej vysokej teploty. Aerogélová kupola nad takouto oblasťou s vodou môže viesť k vytvoreniu miestneho relatívne teplého podnebia s vlastnými zrážkami a vodou. Takéto miesta je možné budovať postupne a čím väčšia je plocha pokrytá dosedajúcimi kupolami, tým vyššia bude priemerná teplota (menšie tepelné straty cez steny). Takže v skutočnosti môže takéto postupné „plazivé“terraformovanie zaberať veľmi veľkú plochu planéty.
Čo je zlé na výpočtoch NASA a prečo sú nesúhlasní vedci už najatí v SpaceX?
Existuje ľahšia cesta k globálnemu otepľovaniu Marsu na teploty Zeme. Ako poznamenala iná skupina vedcov, túto metódu sme už na Zemi vyskúšali, bez toho aby sme to chceli - emitovať do atmosféry 37 miliárd ton oxidu uhličitého a postupne zvyšovať teplotu na planéte. Touto cestou sú skleníkové plyny.
Na Marse samozrejme nie je žiadne uhlie, ktoré by v prípade spaľovania mohlo vytvoriť skleníkový efekt. A CO2 nie je najefektívnejší skleníkový plyn. Existuje oveľa lepších kandidátov, z ktorých najsľubnejších je SF6. Jeho molekula sa skladá z jedného atómu síry, okolo ktorého trčí šesť atómov fluóru. Vďaka svojej „objemnosti“molekula dokonale zachytáva ultrafialové aj infračervené žiarenie a dobre prenáša viditeľné svetlo. Z hľadiska sily skleníkového efektu, ktorý spôsobuje, je 34 900-krát vyššia ako oxid uhličitý. To znamená, že iba milión ton tejto látky by poskytlo rovnaký skleníkový efekt ako desiatky miliárd ton CO2, ktoré dnes emituje ľudstvo.
Okrem toho je plyn SF6 veľmi húževnatý - jeho životnosť v atmosfére je od 800 do 3200 rokov, v závislosti od vonkajších podmienok. To znamená, že sa nemusíte obávať jeho rozpadu v marťanskej atmosfére: po vytvorení tam zostane veľmi dlho. Plyn je navyše neškodný pre ľudí a všetky živé organizmy. V skutočnosti je to na Marse dosť užitočné, pretože zachytáva UV žiarenie nie horšie ako ozón, ktorý tam ešte nie je.
Podľa výpočtov asi za 100 rokov môže injekcia super-skleníkových plynov tohto typu zvýšiť teploty na planéte o desiatky stupňov.
Je zaujímavé, že o niečo skôr sa s podporou NASA uskutočnila ďalšia vedecká práca, ktorá popisovala práve takýto scenár - terraformovanie Marsu v dôsledku človekom vytvorených skleníkových plynov so zvýšenou účinnosťou. Jednou z autoriek tohto diela bola Marina Marinova, ktorá dlho pracovala pre NASA a dnes sa zamestnala v SpaceX. Samotný Elon Musk o ňom hovoril ako o spoluautorovi a kritizoval dielo, ktoré hovorí o nedostatku CO2 na Marse, pričom údajne zabránil jeho premene na planétu s teplotami blízkymi Zemi.
Dôležitá vlastnosť takého supersilného skleníkového efektu: po zahriatí marťanskej pôdy by sa mal v nej viazaný CO2 uvoľniť do atmosféry, čo by ďalej zvýšilo ohrev planéty.
Kedy bude Mars vlastne vyzerať ako Zem?
Aj keď SF6 dokáže skutočne transformovať celú planétu, treba jasne chápať, že sa tak nestane zajtra. Podľa výpočtov musíte na to minúť miliardy kilowatthodín ročne - a minúť ich na Marse, pričom rovnaký plyn SF6 budete vyrábať z pôdy bohatej na fluór a šedú pôdu. To znamená, že tí, ktorí chcú terraformovať, budú musieť na planéte postaviť celú 500 megawattovú jadrovú elektráreň, automatizované výrobné zariadenia, ktoré neustále uvoľňujú plyn SF6 do atmosféry. Tento proces prinesie po sto rokoch práce hmatateľné výsledky. No, alebo o niečo rýchlejšie s veľmi veľkými investíciami do vytvárania tovární.
Celý tento čas budú musieť ľudia, ktorí poskytujú svoje aktivity a študujú Mars, niekde žiť. Je zrejmé, že najlepším riešením miestnej premeny planéty v miestach ich osídlenia budú aerogélové kupoly. To znamená, že v prípade potreby bude terraformovanie prebiehať dvoma spôsobmi naraz: lokálne - pre súčasných kolonistov pomocou dómov - a globálne - pre planétu ako celok.
Kto už môže žiť na Marse - a prečo je to dôležité
Jablkové stromy na Červenej planéte v blízkej budúcnosti nekvitnú, ale vonkajšia vegetácia tam môže skutočne prísť skôr, ako si myslíme.
Ešte v roku 2012 uskutočnila nemecká letecká agentúra experiment s arktickým lišajníkom Xanthoria elegans. Udržiavali ho na tlaku 150-krát nižšom ako na Zemi - bez kyslíka, pri marťanských teplotách. Napriek mimozemskej povahe prostredia lišajník nielen prežil, ale nestratil ani schopnosť úspešne fotosyntetizovať (v obdobiach, ktoré napodobňujú denné hodiny).
To znamená, že v mnohých oblastiach Marsu - rovnakých údoliach námorníkov - môžu dnes také organizmy v rovníkovej zóne žiť. A po začatí výroby plynu SF6 na Marse sa pre nich vhodné územie začne rýchlo rozširovať. Rovnako ako iné lišajníky, aj elegantná Xanthoria produkuje počas fotosyntézy kyslík. V skutočnosti to bolo uvoľnenie lišajníkov na zemskej zemi asi pred 1,2 miliardami rokov (0,7 miliardy rokov pred vyššími rastlinami), ktoré umožnilo zemskej atmosfére prudko zvýšiť obsah kyslíka na úroveň dnešných suchozemských vysočín. S najväčšou pravdepodobnosťou budú mať na Marse lišajníky rovnakú funkciu - pripraviť atmosféru tak, aby v nej mohli žiť zložitejšie tvory.
Možno ľudia.
