Lázár, Olimpia
-2 °C
3 °C

Ami Istennek hat nap, nekünk több évszázad

Mars terraforming plant from Mars - Making the New Earth (Nation
2015.12.05. 19:44
Az emberiséget évtizedek óta foglalkoztatja idegen bolygók lakhatóvá tétele, azaz terraformálása. A legkönnyebb célpontnak a Mars tűnik, de ha az ambiciózus (ejtsd: őrült) tervek meg is valósulnak, a folyamat évszázadokig, ha nem évezredekig tarthat. De hogy lehet egy kietlen, halott bolygót lakhatóvá tenni?

A NASA csütörtök este bejelentette, hogy feltételezéseik szerint a napszél fújta el a Mars légkörét, és ezért nincs víz a felszínén. A napszél azért tudja elfújni a marsi légkör felső rétegét, mert a Mars körül nincs olyan mágneses mező, mint a Föld körül. Emiatt az is kérdésessé válik, hogy ha a Marsot szeretnénk lakhatóvá tenni, egyáltalán sikerrel járnánk-e. A Mars légköre ugyanis folyamatosan ritkul, és a lakhatósághoz épp ezt a folyamatot kéne megfordítani.

Ennek ellenére ma a Mars tűnik a legkönnyebben terraformálható bolygónak. A Naprendszerben ez a második, a Földhöz legközelebb eső bolygó (a Vénusz után), és ha a NASA mégsem készül el időben a térhajtóművével, kénytelenek leszünk a Marssal beérni. Hiába, hogy a Vénuszt szokás a Föld testvérbolygójának (sister planet) nevezni, a fél évig tartó nappalok, a 482 Celsius-fok körüli felszíni hőmérséklet és a pusztító légkör nem az emberi szervezet barátja.

Víz, szén, levegő, 24 óra 37 perces munkanap

A távolság, mint fő akadály

A terraformálásnak és az exobolygó-kutatásnak nagyjából ugyanaz a célja: lakható alternatívát keresni a Föld helyett, ahol adottak az élethez szükséges feltételek. A kettő között viszont van egy fontos különbség: míg az exobolygó-kutatás a távoli űrben keres a Földhöz hasonló adottságú bolygókat, addig a terraformálás a közeli bolygókat tenné lakhatóvá.

Mohamednek nyilván egyszerűbb eljutnia a hegyhez, mint a hegynek Mohamedhez – vagyis nekünk is egyszerűbb lenne a Földhöz hasonló égitestet megcélozni. Ezek viszont a mai technológiával megközelíthetetlenek; a mai ismereteinkkel könnyebb átalakítani egy közeli bolygót, mint eljutni egy másikra, ami több ezer fényévnyire van.

A NASA a hatvanas évek óta foglalkozik komolyabban a témával. Más célpontokat is kiszemeltek terraformálásra, például az Európét és a Titánt – a Jupiter és a Szaturnusz egy-egy holdját –, de ezek túl messze vannak a Naptól. A Mars egy tökszáraz, jéghideg, kopár űrsivatag, mégis ez tűnik a legkönnyebben terraformálható, az élet kialakítására alkalmas helyszínnek. Ugyanis megvannak rajta az élethez szükséges alapfeltételek:

  • a víz (jégbe fagyott és folyékony formában egyaránt);
  • a szén és oxigén (szén-dioxidként);
  • és a nitrogén.

A lakhatóság szempontjából probléma lehet, hogy a Mars felszíni átlaghőmérséklete -62,77 Celsius-fok, és a kilengések egészen extrémek is lehetnek: van, ahol 23,88 fok van, máshol viszont -73,33. Ehhez képest a földi átlaghőmérséklet 14,4 Celsius-fok. De más szempontokból a Mars eléggé hasonlít a Földhöz:

  • Egy átlagos nap 24 óra 37 percig, nem 24-ig.
  • Mivel elég közel van a Naphoz  csak 50 százalékkal van messzebb, mint a Föld , a Marson évszakok is vannak.
  • A bolygó tengelyének dőlésszöge 24 fokos (a Földé 23,5 fokos).
  • A gravitáció ereje egyharmada a földiének.

Valaha a két bolygó légköre is nagyon hasonlított egymásra: a Mars most van olyan állapotban mint a Föld több milliárd évvel ezelőtt. A Föld kialakulása után még nem volt oxigén a bolygón; akkoriban az sem tűnt élhetőbbnek, mint a Mars ma. A légkör főleg szén-dioxidból és nitrogénből állt; amíg a fotoszintézist elvégző baktériumok meg nem jelentek a Földön, nem termelődött oxigén. Az állatok csak ezután jelenhettek meg a bolygón.

A Mars légköre ma a következőkből áll:

  • 95,3 százalék szén-dioxidból;
  • 2,7 százalék nitrogénből;
  • 1,6 százalék argonból;
  • 0,2 százalék oxigénből.

Ehhez képest a Földön 78,1 százalék a nitrogén aránya a légkörben, 20,9 az oxigéné, 0,9 az argoné, és 0,1 százalék a szén-dioxidé. Ehhez vagyunk szokva; aki ma a Marsra menne lakni, ne induljon útnak rengeteg oxigén és nitrogén nélkül. Illetve készüljenek fel az elképesztő időjárási szélsőségekre. A tornádószerű homokviharok (bocsánat: porördögök) még hagyján, de a bolygókutatók nemrég például gomolygó, savas köd nyomaira bukkantak. És nem, még űrruhában sem tanácsos olyan helyen sétálni, ahol kénsavpermet van a légkörben.

Az viszont komoly érv lehet a Mars mellett, hogy nemrég folyékony, sós víz nyomaira bukkantak; igaz, kétséges, hogy ezt a felszínre lehet-e juttatni. A tudománynak persze erre is van válasza: a SETI Institute egyik kutatója például vízbányászokkal ásatna kutat a Marson.

Megoldható, csak sokáig tart

A terraformálással foglalkozó tudósokat az érdekli, hogy a folyamat, ami a Földet lakható, virágzó bolygóvá tette, lejátszódhat-e a Marson is, és hogy ők fel tudnák-e gyorsítani ezt a folyamatot. Az biztos, hogy ehhez meg kell vastagítani a bolygó légkörét, hogy mesterséges üvegházhatást idézzenek elő, mert így biztonságos életfeltételeket nyújthatnak a növényeknek és az állatoknak.

151027124019 1 900x600
Fotó: NASA/JPL/MSSS

Ha megkezdődik is a Mars terraformálása, a folyamat nemhogy évtizedekig, de évszázadokig is eltarthat; a szkeptikusabb szakértők kapásból több évezredet jósolnak. A feladatra háromféle megoldás is kínálkozik:

  1. Óriási orbitális tükrökkel napfényt irányítanának a bolygó felszínére, hogy felmelegíthessék.
  2. Üvegházhatású gázokat termelő gyárakat telepítenek, hogy a napsugárzás ne szökhessen meg a légkörből.
  3. Ammóniában gazdag aszteroidákat irányítanak a bolygóba, hogy azokkal növeljék az üvegházhatású gázok szintjét.

Nem, ezek a tervek nem a 11 éves Mézga Aladár jegyzetfüzetéből származnak, hanem a NASA legnagyobb koponyáitól. Hát akkor kell, hogy legyen valami realitása, nem? Lássuk.

Tükröm, tükröm

Miért éppen napvitorla?

A rakétamotorok és az üzemanyag tömege ma még erősen korlátozza, hogy mekkora terhet juttathatunk a világűrbe. Az amerikai űrsiklók felszállásánál a levegőbe juttatott tömeg 95 százalékát a művelethez szükséges üzemanyag adta.

A NASA viszont a hosszabb távú Mars-küldetésekhez is felhasználná az űrvitorlát. A bolygó kolonizálása még várat magára; részben azért, mert olyan messze van, hogy már az emberek oda- és visszajuttatását is nehéz lenne megoldani.  Az űrvitorlák viszont a Nap energiáját hasznosítanák, így sosem fogyna ki belőlük az üzemanyag.

Az óriástükrös megoldáshoz a NASA saját fejlesztésű napvitorlát használna. (Van benne rutinjuk: idén nyáron sikerrel tesztelték a Lightsail nevű napenergiás űrvitorlát.) A technológiát eredetileg az űrhajók meghajtására használnák, de a fényvisszaverő tükrök mozgatására is megfelelne. Ezekkel ugyanis több százezer kilométer távolságról lehetne napfényt juttatni a Mars felszínére.

Napvitorla ábrázolás
Napvitorla ábrázolás
Fotó: The Planetary Society

A szakértők szerint a művelethez a mylar fólia a legalkalmasabb, mert ezekből viszonylag könnyen kifeszíthetők a 250 kilométer átmérőjű tükrök. Igen, jól olvasták, egy-egy ilyen tükör nagyobb lenne, mint fél Magyarország. Viszont fél Magyarországnál nagyobb területet lehetne bevilágítani velük.

A probléma, hogy ezek a tükrök optimista becslés szerint is 200 000 tonnát nyomnának. Ha belegondolnak, hogy mekkora hordozórakéták kellenek ahhoz, hogy három űrhajóst a világűrbe juttassanak, sejthetik, hogy ekkora tükröket nem lehet a Földről felküldeni. A szakemberek viszont azt mondják, a tükrök az űrben található anyagokból is megépíthetők. Ha ez valakit megvigasztal, ez még mindig egyszerűbb, mint leárnyékolni a Vénuszt – ahhoz ugyanis 40 000 négyzetkilométernyi tükörrendszer kéne. A lényeg, hogy

ha a tükrökkel a Marsra irányítják a napfényt, az néhány fokkal felmelegítheti a talajt.

Optimális esetben a fényt a sarki jégsapkákra irányítanák, hogy felszabadítsák a jégrétegben rejlő szén-dioxidot. Néhány év alatt a jégből kiválnának az üvegházhatású gázok, például a klór-szénhidrogének (CFC), és ez tovább vastagítaná a bolygó légkörét.

Vagyis egy olyan folyamatot kéne beindítani a Marson, ami a Földön környezeti katasztrófának számítana. De sebaj, az emberiségnek ebben több ezer éves rutinja van.

A direkt környezetszennyező gyár

Megnő benne a krumpli?

A szennyező erőművek kikaparják a kártékony gázokat a talajból, de a marsi növényzetnek már strapabíróbb talajra van szüksége. A marsi c. filmben az űrhajós, Mark Watney megoldotta, hogy termőtalajt hozzon létre a Marson. Jim Bell, az Arizona Állami Egyetem bolygókutatója szerint a jó termőtalaj nagyon fontos a marsi vegetáció beindításához: lényeges szempont az anyaga, a struktúrája (hogy megtarthassa a növényt), illetve a tápanyagok összetétele (hogy biztosíthassák a növekedését).

A marsi regényváltozatában Watney a saját fagyasztva szárított székletét használta trágyának. Bell szerint elméletben ez a megoldás működhet, de a marsi talajban nincsenek meg azok a komplex mikrobahálózatok, amik a földi talajban és légkörben viszont igen.

Viszont vannak ígéretes eredmények. Egy genetikus, Peter Waterhouse épp a héten jelentette be, hogy felfedezett egy gént az Ausztráliában őshonos Nicotiana benthamianában, amit sikerrel használhatnak fel, mint az űrben termesztett élelmiszerek egyik fontos összetevőjét.

A NASA másik ötlete pont a környezetpusztításban szerzett tapasztalatra építene: napelemmel működő gyárakat telepítenének a Marsra, amik üvegházhatású gázokat okádnának a légkörbe. A Földön ezek csak melléktermékként képződnek, itt viszont 0-37 óráig csak metánt, CFC-gázokat, szén-dioxidot és mindenféle környezetkárosító gázt pöfögnének az egyre vastagodó légkörbe. A napenergiával hajtott létesítmények a marsi talaj anyagából igen erős üvegházhatású gázokat tudnának előállítani: a prefluoro-karbonok (PFC) például ezerszer erősebb üvegházhatású gázok, mint a szén-dioxid, de az élőlényekre és az ózonrétegre nem káros.

A környezetszennyező gyárakat vagy odaszállított elemekből, vagy a Marson talált anyagokból kéne megépíteni, de ezeknek a feldolgozása évekig tartana. A szállításhoz viszont mindenképpen könnyű, hatékonyan felhasználható anyagok kellenének. Akárhogyan is döntenek, a gyáraknak a növények működését kéne utánozniuk: belélegeznék a szén-dioxidot a légkörből, hogy oxigént termeljenek. Idővel (optimista becslés: úgy 100 év alatt) a Mars légkörében feldúsulna az oxigén, és innentől az első telepeseknek már nem kéne nyomáskiegyenlítő ruhát hordaniuk, mint az űrhajósoknak, csak egy oxigénpalackot.

A hatékonyság kedvéért fotoszintetikus baktériumokat is bevetnének a gázgyárak mellett. A gyárak munkáját idővel helyettesítheti a növényzet, de kezdetben csak az egyszerűbb algák, mohák és zuzmók maradnának életben a Mars felszínén.

De közben peregnének az évtizedek. Hiába, hogy a NASA már most is növénykísérleteket folytat, hogy felkészítsék a növényzetet a marsi körülményekre, ezeknek a betelepítése csak akkor kezdődhetne, ha sikerülne leszorítani az ultraibolya sugárzás mértékét. Ehhez viszont 50-100 évre lesz szükség. A Marsnak ráadásul nincs mágneses tere sem, ami védelmet nyújtana a kozmikus sugárzás ellen, és ez az alacsony gravitációval párosulva mutációkhoz és betegségekhez vezethet. És, mint írtuk, a légkör megmaradásának szempontjából is fontos lenne.

Dinógyilkos égitest, szorozva ezerrel

Két űrkutató, Christopher McKay és Robert Zubrin a fentieknél jóval destruktívabb, mégis hatékonynak tűnő megoldással állt elő. Szerintük az üvegházhatású gázokat máshonnan kéne a bolygóra juttatni: a Naprendszer külső részén keringő, magas magas ammóniatartalmú meteorokból.

Ha megoldható lenne, hogy nukleáris rakétamotorokat csatlakoztassanak a vízben és üvegházhatású gázokban gazdag aszteroidákra, a hajtóművek másodpercenként 4 kilométeres sebességre gyorsíthatnák őket – nagyjából tíz év alatt. De

a művelet végén a rakéták belevezetnének egy tízmilliárd tonnás aszteroidát a Marsba.

Hogy ez mire lenne jó? Hát felszabadulna annyi energia, amennyi a Földnek úgy egy évtizedre elég lenne – a szakértők nagyjából 130 millió megawattal számolnak. Ez elég lenne ahhoz, hogy 3 Celsius-fokkal felmelegítse a Mars hőmérsékletét, a jégsapkák olvadása pedig legalább egybillió liter vizet termelne. Ha a felszíni hőmérséklet meghaladja a víz fagyáspontját, a vízburok is fejlődésnek indulhat: csak 50 éven át ismételgetni kell a fent leírt folyamatot, hogy a felmelegedés és a jégolvadás miatt a Mars felszínének víz borítsa. A sarki jégsapkák eltűnésével csökkenne a Mars fényvisszaverő képessége is, és ez tovább gyorsítaná a felmelegedést.

Azt azért érdemes megjegyezni, hogy minden aszteroida becsapódásakor akkora energia szabadulna fel, mintha 70 000, egy megatonnás hidrogénbombát dobnának a felszínre. A gyakorlatban ez annyit jelent, hogy a műveletek után a Mars néhány évszázadig lakhatatlan lenne.

A terv, legalábbis elméletben, nem kivitelezhetetlen. A Rosetta-misszió már bebizonyította, hogy nagy távolságból is el tudunk találni rohadt gyorsan mozgó, a Naprendszer külső részéről származó objektumokat, és a NASA már dolgozik a nukleáris rakétamotorokon, amiket a Mars-missziókhoz használnának. De ha ez nem jön be, bízzák a dolgot a keménykezű magánszektorra: Elon Musk például kihagyná a nukleáris rakétamotorokat és az aszteroidákat a képletből, és kapásból atomtölteteket lőne a Marsra.

Az efféle vad terveket persze keresztülhúzhatják az etikai megfontolások. McKay a Reutersnek korábban azt nyilatkozta, hogy ha a Marson találkoznak az élet bármilyen formájával, az a projekt leállításával járna; az emberiségnek nincs joga elpusztítani az életet, hogy földi kolóniákat létesíthessen a Marson.

Természet és Biblia közt félúton

Kellően ambiciózus, már-már eszelős ötletek; nem is csoda, hogy mai szemmel kivitelezhetetlennek tűnnek. De nem is holnap lesz szükségünk egy új, lakható bolygóra. Szerencsére. A szakértők szerint ugyan könnyen lehet, hogy még ebben az évszázadban elérhetjük a Marsot, de a terraformálása minimum évszázadokig tartana. Ez nekünk hosszú időnek tűnhet, de természetes körülmények között a folyamat évmilliárdokig tartott a Földön. És hát miért végeznénk gyorsabban azzal, amihez még Istennek is hat nap kellett?

A címlapképen D Mitriy Mars ábrázolása (Wikipedia) a cikk tetején pedig a National Geographic Channel 2009-es Mars: Making the New Earth c.  fimjének egy részlete látható