Pomysł na ogrzanie Marsa. Temperatura wzrosłaby o co najmniej 30 stopni C
Człowiek chce w niezbyt odległej perspektywie czasowej zamieszkać na Marsie. Przydatne może być podniesienie średniej temperatury tego globu. By osiągnąć ten cel, naukowcy proponują rozpylenie metalowego pyłu przypominającego strukturą konfetti.
W lecie za dnia temperatura na powierzchni Marsa potrafi sięgać nawet 20 stopni Celsjusza, a czasem więcej. Jednakże w rejonach oddalonych od równika jest dużo chłodniej, szczególnie nocą - w okolicach podbiegunowych minimalna temperatura sięga około -150 stopni Celsjusza. Choć Słońce potrafi ogrzać powierzchnię Marsa do temperatur wyższych od zera, to bardzo rzadka atmosfera sprawia, że mamy ogromne kontrasty temperatur w ciągu marsjańskiej doby, a średnia temperatura powierzchni Czerwonej Planety to jedynie -63 stopni Celsjusza. To dużo mniej niż średnia temperatura na Ziemi, która obecnie sięga ponad 17 stopni Celsjusza.
W regionie, gdzie wylądował łazik Perseverance, średnia temperatura to około -67 stopni C. (fot: NASA)
W warunkach marsjańskich mogą przetrwać pewne organizmy, co niedawno udowodniono w eksperymentach na Ziemi, ale znakomita większość form życia nie przywita z radością takiego mrozu. Nie mówiąc już o niebezpiecznym promieniowaniu.
Terraformowanie planety to działanie, które ma uczynić ją przyjazną dla człowieka i organizmów tlenowych. Jednak łatwiej o nim mówić niż je zrealizować. Dlatego na razie ludzie traktujący Marsa jako miejsce, gdzie można wymusić stosunkowo szybką zmianę klimatu, biorą pod uwagę przede wszystkim działania zdążające do podniesienia temperatury na jego powierzchni.
Jak podnieść temperaturę powierzchni planety?
Ekosystem Marsa nie jest tak skomplikowany jak w przypadku Ziemi, jednak i tu działa zasada, że obecność czynnika cieplarnianego w atmosferze planety przekłada się na wzrost temperatury przy jej powierzchni. Mars znajduje się średnio 1,5 raza dalej od Słońca niż Ziemia, a to oznacza że jego powierzchnia otrzymuje około 2,3 raza mniej energii niż Ziemia. To znacznie mniej, a jednak wciąż na tyle dużo, by Mars mógł się ogrzać, gdy w atmosferze uda się zatrzymać odpowiednio dużo ciepła. Niestety jest to bardzo trudny do spełnienia warunek.
Od lat rozważanym pomysłem na ogrzanie Marsa jest zastosowanie gazów cieplarnianych. Tu mogą pojawić się pytania, po co, skoro 96% atmosfery Marsa to dwutlenek węgla, na Ziemi traktowany jako gaz cieplarniany. Niestety ilość dwutlenku węgla w atmosferze Marsa w związku z jej niewielką grubością i bardzo małym ciśnieniem (przy powierzchni jest sto razy mniejsze niż na Ziemi) nie wystarcza, by wymusić duży wzrost temperatury. Obecny wzrost temperatury w wyniku procesów cieplarnianych na Marsie to około 5 stopni Celsjusza, czyli sześć razy mniej niż w przypadku Ziemi (gdyby nie efekt cieplarniany, który blokuje nadmierną ucieczkę ciepła, średnia temperatura Ziemi byłaby o około 30 stopni Celsjusza niższa).
Skład atmosfery Marsa i Ziemi - tam najwięcej jest tego, co na Ziemi stanowi ułamek składu. Trudno za jednym zamachem ogrzać Marsa i uczynić go przyjaznym tlenowym organizmom. Trzeba go dostosowywać krok po kroku. (fot: ESA)
Nadmiarowy gaz cieplarniany, który miałby być wprowadzony do atmosfery Marsa, należałoby dostarczyć na Czerwoną Planetę, a właściwie wyprodukować na miejscu ze składników, którymi tam dysponujemy. I tu pojawia się pierwszy problem, wytworzenie gazów cieplarnianych na Marsie będzie bardzo trudne. Bo konieczne są bardzo duże ich ilości, by znacząco zmienić temperaturę przy powierzchni planety.
Drugą opcją jest wprowadzenie odpowiednika gazu cieplarnianego, który również będzie blokował ucieczkę ciepła z planety, ale zrobi to dużo efektywniej. Wiemy że na Marsie jest dużo pyłu, a gdy podnosi się jego koncentracja w atmosferze, teoretycznie planeta powinna podlegać ogrzewaniu. Jednakże jak podkreślają naukowcy, skład i struktura marsjańskiego pyłu sprawia, że wysoko w atmosferze tworzy on aerozol, który prowadzi do schłodzenia planety.
Może jednak udałoby się stworzyć odpowiednik pyłu, który pozbawiony byłby jego wad?
Metalowe nanopręty jako czynnik cieplarniany
Zespół naukowców z Uniwersytetów Northwestern, Chicago oraz Środkowej Florydy, który zajmuje się modelowaniem atmosfery Marsa, wpadł na pomysł wprowadzenia do atmosfery Czerwonej Planety ogromnej liczby metalowych nanoprętów, które można wyobrazić sobie jako mikroskopijny brokat unoszący się w atmosferze Marsa.
Taki pręt miałby rozmiary 160 x 9000 nanometrów, inaczej 0,16 x 9 mikrometrów, i byłby według naukowców łatwy do wyprodukowania z materiałów dostępnych na powierzchni Marsa. Dla porównania średnia grubość ludzkiego włosa to 75 mikrometrów, ponad osiem razy więcej niż grubość wspomnianego nanoprętu. W procesie 10 mikrometrów produkowany był układ Intel 8008 na początku lat 70. XX wieku.
Temperatura w Kelwinach na Marsie w okresie ciepłym (cieplejsza jest południowa półkula planety). Zero stopni Celsjusza to 273,15 K, a różnica o 1 stopień C to różnica o 1 K. Po lewej w przypadku rozpylenia nanoprętów, po prawej - gdy tego nie zrobimy. (źródło: DOI: 10.1126/sciadv.adn4650)
Mogłyby to być nanopręty aluminiowe lub żelazne. Modelowanie atmosfery po wprowadzeniu takich nanoprętów wskazało na ponad 50 tysięcy razy efektywniejsze blokowanie uciekającego ciepła niż w przypadku najsilniejszych gazów cieplarnianych. Gdybyśmy byli w stanie wstrzykiwać w atmosferę Marsa takie nanopręty w tempie 30 litrów na sekundę, to po 10 latach uzyskalibyśmy globalne ocieplenie o co najmniej 30 stopni Celsjusza. To oznaczałoby, że w niektórych regionach planety mógłby zacząć topić się podpowierzchniowy lód.
Metalowe nanopręty opadałyby na powierzchnię planety według wyliczeń około 10 razy wolniej niż pył. Na dodatek, gdy już opadną, nadadzą się do ponownego użycia. Dystrybucję już wprowadzonych do atmosfery nanoprętów wspomagałaby naturalna cyrkulacja powietrza na Marsie.
Czy na pewno wiemy, co chcemy zrobić?
Opisany tu pomysł nie jest pierwszą tego typu ideą, ale dzięki coraz wydajniejszym komputerom i możliwości tworzenia precyzyjniejszych modeli, jesteśmy w większym stopniu pewni tego, do czego taka operacja ogrzewania Marsa mogłaby doprowadzić. Jedną z uznanych za pozytywne konsekwencji ocieplania Marsa, jaką przewidują modele ewolucji atmosfery, jest także nieznaczny wzrost ciśnienia atmosferycznego.
Pozostają jednak pytania, które zawsze będą nam towarzyszyć, nawet gdy na dobre ruszymy do gwiazd. Czy na pewno chcemy zmieniać Marsa? Czy na pewno przewidzieliśmy konsekwencje, jakie takie zmiany wywrą na otoczenie, być może nawet w skali Układu Słonecznego? Dziś nie radzimy sobie przecież z kontrolowaniem nawet tej jednej planety, na której mieszkamy.
Źródło: science.org, ESA, inf. własna
Komentarze
6