فكرة أن كوكب المريخ بطريقة أو بأخرى لجعله أكثر قابلية للسكن هو حلم خيالي وخيالي. ولكن الآن ، قد تجعل مادة تسمى هلام السيليكا الهوائي فكرة كاملة عن كوكب المريخ الذي يشكّل تيرا أقل استحالة.
اقترح أشخاص بارزون من Carl Sagan إلى Elon Musk تدفئة المريخ وإعطائه جوًا ، والحيلة تكمن في CO2 المجمد والماء في القبعات القطبية للكوكب. وقال ساجان أنه إذا أمكن تبخير هذه الأغطية بطريقة أو بأخرى ، فإن تأثير الاحتباس الحراري لثاني أكسيد الكربون سيبقى. قال المسك ، بشكل مزعج ونصف المزاح ، أن القنابل الذرية التي ألقيت على القطبين ستفي بالغرض.
هناك عمل علمي جاد لاستكشاف الفكرة ، على الأقل نظريًا. السؤال المركزي هو ، هل يحتوي المريخ على ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون والماء لخلق كثافة جوية مماثلة للأرض؟
في عام 2018 ، درس علماء في جامعة كولورادو السؤال. استنتاجهم؟ Terraforming Mars غير ممكن مع تقنيتنا الحالية ، وهو الأمر الذي شعر معظم الناس بالفعل أنه مؤكد.
"تشير نتائجنا إلى عدم وجود ما يكفي من أول أكسيد الكربون2 بقي على المريخ لتوفير الاحترار الكبير للاحتباس الحراري إذا كان الغاز الذي سيتم وضعه في الغلاف الجوي ؛ بالإضافة إلى ذلك ، معظم CO2 الغاز غير قابل للوصول ولا يمكن تعبئته بسهولة. وقال بروس جاكوسكي ، الأستاذ في مختبر الغلاف الجوي والفيزياء الفضائية بجامعة كولورادو بولدر: "نتيجة لذلك ، لا يمكن إجراء عملية تضخيم للمريخ باستخدام التكنولوجيا الحالية".
لكن ذلك كان قبل عام ، وتتطور التكنولوجيا باستمرار.
في دراسة جديدة في Nature Astronomy ، اقترح باحثون ثلاثيون من مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا وجامعة هارفارد وجامعة إدنبره أن المريخ يمكن جعله صالحًا للسكن إذا غيرنا تفكيرنا واستخدمنا تكنولوجيا جديدة. بدلاً من الأحلام الكبرى بجعل الكوكب الأحمر بأكمله صالحًا للسكن ، ما يسميه العلماء التعديل العالمي للغلاف الجوي (GAM ،) ماذا لو أمكن تحويل المناطق الصغيرة؟
المفتاح وراء خط تفكيرهم هو airgel السيليكا.
"إن هذا النهج الإقليمي لجعل كوكب المريخ صالحًا للسكن أكثر قابلية للتحقيق من التعديل العالمي للغلاف الجوي."
روبن وردزورث ، كلية هارفارد جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية
هلام السيليكا الهوائي ليس كما تعتقد. بدلاً من مادة هلامية فعلية ، إنها مادة صلبة وجافة وجافة. يتم إنشاؤه عن طريق استخراج السائل من هلام بعملية تسمى التجفيف فوق الحرج ، وهي نفس العملية المستخدمة لصنع قهوة منزوعة الكافيين.
استخدم الباحثون وراء هذه الدراسة الجديدة نماذج وتجارب لإظهار أن طبقة رقيقة من 2 إلى 3 سم (0.8 إلى 1.2 بوصة) من الهوائي يمكن أن تسمح لضوء الشمس باختراقها ، لكنها ستحبس الحرارة. سيسمح الهلام أيضًا بضوء الشمس الكافي لعملية التمثيل الضوئي ، وسيسخن المنطقة التي يغطيها بشكل دائم ، مما يسمح لجليد الماء وثاني أكسيد الكربون المجمد بالذوبان. ربما الأفضل من ذلك كله أنه لن يحتاج إلى مصدر حرارة متعطش للطاقة للقيام بذلك.
قال روبين وردزورث ، الأستاذ المساعد لعلوم وهندسة البيئة بكلية هارفارد جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) وقسم الأرض: "إن هذا النهج الإقليمي لجعل المريخ صالحًا للسكن أكثر قابلية للتحقيق من التعديل العالمي للغلاف الجوي". وعلوم الكواكب. وقال في بيان صحفي "على عكس الأفكار السابقة لجعل المريخ صالحًا للسكن ، هذا شيء يمكن تطويره واختباره بشكل منهجي باستخدام المواد والتكنولوجيا المتوفرة لدينا بالفعل".
"جزر صغيرة قابلة للسكن"
قالت لورا كيربر ، عالمة أبحاث في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا: "كوكب المريخ هو الكوكب الأكثر قابلية للسكن في نظامنا الشمسي بجانب الأرض". "لكنه يظل عالماً معادياً لأنواع عديدة من الحياة. إن نظام إنشاء جزر صغيرة قابلة للسكن سيسمح لنا بتحويل كوكب المريخ بطريقة قابلة للتحكم وقابلة للتوسع ".
استلهمت السليكا الهوائية ، جزيرة جزيرة السكن ، من شيء يحدث بالفعل في أقطاب المريخ.
على عكس الأرض ، يتم تجميد ثاني أكسيد الكربون على المريخ ، محاصرين في القطبين. بينما هنا على الأرض ، القطبين عبارة عن جليد مائي ، أقطاب المريخ هي مزيج من جليد الماء وجليد ثاني أكسيد الكربون. ولكن على الرغم من تجميده ، فإن ثاني أكسيد الكربون لا يزال يسمح لضوء الشمس باختراق أثناء احتجاز الحرارة.
تظهر صور أقطاب المريخ كيف يحدث ذلك.
في هذه الصورة للجليد على كوكب المريخ ، حاصر ثاني أكسيد الكربون دفء الشمس. هذا يخلق جيوبًا صغيرة من الدفء في الصيف ، والتي تظهر على شكل بقع ذائبة سوداء في الجليد.
قال وردزورث: "بدأنا نفكر في تأثير الاحتباس الحراري في الحالة الصلبة وكيف يمكن التذرع به لخلق بيئات صالحة للسكن على كوكب المريخ في المستقبل". "بدأنا نفكر في نوع المواد التي يمكن أن تقلل من التوصيل الحراري لكنها لا تزال تنقل أكبر قدر ممكن من الضوء."
كما اتضح ، فإن هلام السيليكا الهوائي يناسب الفاتورة. تم اختراعها لأول مرة في عام 1931 ، وهي واحدة من أكثر المواد العازلة على الإطلاق. وذلك لأنه مادة مسامية جدًا مصنوعة تقريبًا من الهواء. حوالي 99.8٪ من الهواء ، مثل النافذة الحرارية.
إن الهلام الجوي من السيليكا هو مسامي بنسبة 97 في المائة ، مما يعني أن الضوء يتحرك عبر المادة ولكن الطبقات النانوية المترابطة لثاني أكسيد السيليكون تحبس الأشعة تحت الحمراء وتبطئ بشكل كبير من توصيل الحرارة. يتم استخدام هذه الطائرات الهوائية في العديد من التطبيقات الهندسية اليوم ، بما في ذلك رحلات استكشاف المريخ التابعة لوكالة ناسا. يتم استخدامها للحفاظ على الأجهزة الإلكترونية الحساسة دافئة.
قال كيربر "إن هلام السيليكا هو مادة واعدة لأن تأثيره سلبي". "لن يتطلب كميات كبيرة من الطاقة أو صيانة الأجزاء المتحركة للحفاظ على منطقة دافئة على مدى فترات طويلة من الزمن."
أجرى الباحثون تجارب لتقليد الظروف على كوكب المريخ. لقد جربوا نوعين من الهلام الهوائي السيليكا: الجسيمات والبلاط. ووجدوا أن كلاهما كان فعالا في رفع درجة الحرارة. كلاهما كان فعالا أيضا في منع الأشعة فوق البنفسجية الخطرة.
تظهر نتائجهم أن طبقة 2 سم أو أكثر من الهوائي تقلل من الأشعة فوق البنفسجية إلى أقل من 0.5٪. الأشعة فوق البنفسجية هي أشعة فوق بنفسجية ذات طاقة أعلى ويمكن أن تكون ضارة بشكل خاص. على الأرض ، لا يوجد تقريبًا أي إشعاع UVC يمكن قياسه إلى السطح بسبب الأوزون والأكسجين الجزيئي وبخار الماء في الغلاف الجوي العلوي.
قال وردزورث: "انتشر عبر مساحة كبيرة بما فيه الكفاية ، لن تحتاج إلى أي تقنية أو فيزياء أخرى ، ستحتاج فقط إلى طبقة من هذه الأشياء على السطح وتحت المياه السائلة الدائمة". "هناك مجموعة كاملة من الأسئلة الهندسية الرائعة التي تبرز من هذا."
من السهل تصور نوع من هيكل القبة مصنوع من هلام السيليكا الهوائي. سيكون دافئًا بما يكفي ليكون صالحًا للسكن ، وسيحجب أيضًا الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يكون نوعًا مثل دفيئة على الأرض ، حيث تبقى المياه سائلة ويمكن زراعة النباتات.
من الواضح أن هناك الكثير من العمل والبحث الذي يتعين القيام به. يعتزم وردزورث والباحثون الآخرون اختبار الهلام الجوي للسيليكا في مواقع شبيهة بالمريخ هنا على الأرض. إنهم يستهدفون الوادي الجاف في تشيلي وأنتاركتيكا.
وردزورث واضح في شيء واحد: هندسة مناخ المريخ ليست مجرد مسألة تقنية وهندسية. إنه سؤال أخلاقي وفلسفي أيضًا.
إذا كان هناك بالفعل بعض الميكروبات تعيش على كوكب المريخ ، ربما تحت السطح في مكان ما ، فماذا عنها؟ هل يجب أن نفعل ذلك؟ هل لدينا الحق؟
"إذا كنت ستمكّن الحياة على سطح المريخ ، فهل أنت متأكد من أنه لا توجد حياة بالفعل؟ سأل وردزورث إذا كان هناك ، كيف نتصفح ذلك. "في اللحظة التي نقرر فيها الالتزام بوجود بشر على كوكب المريخ ، فإن هذه الأسئلة لا مفر منها."
مصادر:
- ورقة بحث: تمكين السكن المريخي مع هلام السيليكا الهوائي من خلال تأثير الدفيئة الصلبة
- بيان صحفي: طريقة مادية لجعل المريخ صالحًا للسكن
- بيان صحفي: المريخ غير ممكن باستخدام التكنولوجيا الحالية
- ويكيبيديا: Airgel
- مجلة الفضاء: هل ينبغي لنا أن نغير المريخ؟
