Velkommen tilbage til vores serie om kolonisering af solsystemet! I dag tager vi et kig på den kolde og tørre verden kendt som 'Earth's Twin'. Jeg taler om Mars. God fornøjelse!
Mars. Det er et ret utilgiveligt sted. På denne tørre, udtørrede verden er den gennemsnitlige overfladetemperatur -55 °C (-67 °F). Og ved polerne kan temperaturerne nå helt ned til -153 °C (243 °F). Meget af det har at gøre med dens tynde atmosfære, som er for tynd til at holde på varmen (for ikke at tale om at trække vejret). Så hvorfor er idéen om at kolonisere Mars så spændende for os?
Nå, der er en række grunde, som inkluderer lighederne mellem vores to planeter, tilgængeligheden af vand, udsigterne til at generere mad, ilt og byggematerialer på stedet. Og der er endda langsigtede fordele ved at bruge Mars som en kilde til råmaterialer og terraformere den til et beboeligt miljø. Lad os gennemgå dem én efter én...
Eksempler i skønlitteratur:
Ideen om at udforske og bosætte sig Mars er blevet udforsket i fiktion i over et århundrede. Det meste af de tidligste afbildninger af Mars i fiktion involverede en planet med kanaler, vegetation og indfødt liv - på grund af observationer fra astronomer som Giovanni Schiaparelli og Percival Lowell.
Men i sidste halvdel af det 20. århundrede (hovedsagelig takket være Mariner 4 missioner og videnskabsmænd, der lærte om de sande forhold på Mars) fiktive beretninger bevægede sig væk fra ideen om en Mars-civilisation og begyndte at beskæftige sig med mennesker, der til sidst koloniserede og transformerede miljøet, så det passer til deres behov.
Kunstnerindtryk af en Mars-boplads med udskæring. Kredit: NASA Ames Research Center
Dette skift er måske bedst illustreret af Ray Bradburys Martian Chronicles (udgivet i 1950). En række noveller, der hovedsageligt foregår på Mars, begynder samlingen med historier om en civilisation fra Mars, der begynder at møde menneskelige opdagelsesrejsende. Historierne går derefter over til dem, der omhandler menneskelige bosættelser på planeten, folkedrabet på marsboerne og Jorden, der til sidst oplever atomkrig.
I løbet af 1950'erne skrev mange klassiske science fiction-forfattere om kolonisering af Mars. Disse omfattede Arthur C. Clarke og hans historie fra 1951 Sandet på Mars ,som fortælles fra en menneskelig reporter, der rejser til Mars for at skrive om menneskelige kolonister. Mens de forsøger at skabe sig et liv på en ørkenplanet, opdager de, at Mars har indfødte livsformer.
I 1952 løslod Isaac Asimov Marsvejen ,en historie, der omhandler konflikten mellem Jordens og Mars-kolonister. Sidstnævnte formår at overleve ved at redde rumskrammel og er tvunget til at rejse til Saturn for at høste is, da Jorden håndhæver en embargo på deres planet.
Robert A. Heinleins skelsættende roman Fremmed i et fremmed land (1961) fortæller historien om et menneske, der blev opvokset på Mars af de indfødte marsboere og derefter rejser til Jorden som ung voksen. Hans kontakt med mennesker viser sig at have en dybtgående effekt på Jordens kultur og sætter spørgsmålstegn ved mange af de sociale skikke og accepterede normer på Heinleins tid.
Kunstnerens koncept om mulig udforskning af Mars overflade. Kredit: NASA Ames Research Center
Philip K. Dicks fiktion indeholder også ofte Mars, som i alle tilfælde er et tørt, tomt land uden indfødte indbyggere. I sine værker Martian Time Slip (1964), og De tre stigmataer af Palmer Eldritch (1965) præsenteres livet på Mars som svært, bestående af isolerede samfund, der ikke ønsker at leve der.
I Drømmer Androids om elektriske får? (1968) har det meste af menneskeheden forladt Jorden efter en atomkrig og bor nu i 'kolonierne' på Mars. Androids (replikanter), der flygter ulovligt for at komme tilbage til Jorden, hævder, at de er rejst, fordi 'ingen skulle være nødt til at bo der. Det blev ikke udtænkt til beboelse, i hvert fald ikke inden for de sidste milliard år. Det er så gammelt. Man mærker det i stenene, den frygtelige alderdom”.
Kim Stanley Robinsons Mars trilogi (udgivet mellem 1992-1996), er Mars koloniseret og derefter terraformeret i løbet af mange århundreder. Ben Bovas Grand Tour-serie – som omhandler koloniseringen af solsystemet – inkluderer også en roman med titlen marts (1992). I denne roman rejser opdagelsesrejsende til Mars - steder, herunder Olympus-bjerget og Valles Marineris - for at afgøre, om Mars er værd at kolonisere.
Alastair Reynolds novelle ' Den Store Mur på Mars ” (2000) udspiller sig i en fremtid, hvor de mest teknologisk avancerede mennesker er baseret på Mars og er involveret i en interplanetarisk krig med en fraktion, der tager et problem med deres eksperimenter i human neurologi.
Kunstnerens indtryk af Mars' terraforming, fra dens nuværende tilstand til en livlig verden. Kredit: Daein Ballard
Hos Hannu Rajaniemi Kvantetyven (2010), får vi et glimt af Mars i en fjern fremtid. Historien centrerer sig om byen Oubliette, som bevæger sig hen over planetens overflade. Andry WeirsMarsmanden(2011) finder sted i den nærmeste fremtid, hvor en astronaut er strandet på Mars og tvunget til at overleve, indtil en redningsmand ankommer.
Kim Stanley Robinsons 2312 (2012) foregår i en fremtid, hvor menneskeheden har koloniseret meget af solsystemet. Mars omtales i løbet af historien som en verden, der er blevet aflejret og terraformeret (hvilket involverede lasere, der skærer kanaler svarende til, hvad Schiaparelli beskrev), og som nu har oceaner, der dækker meget af sin overflade.
Foreslåede metoder:
NASAs foreslåede bemandede mission til Mars - som er planlagt til at finde sted i løbet af 2030'erne ved hjælp af Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) og Space Launch System (SLS) – er ikke det eneste forslag om at sende mennesker til den røde planet. Ud over andre føderale rumbureauer er der også planer fra private virksomheder og non-profitorganisationer, hvoraf nogle er langt mere ambitiøse end blot udforskning.
Den Europæiske Rumorganisation (ESA) har langsigtede planer om at sende mennesker, selvom de endnu ikke har bygget et bemandet rumfartøj. Roscosmos, den russiske føderale rumfartsorganisation, planlægger også en bemandet Mars-mission med simuleringer (kaldet marts-500 ) er blevet afsluttet i Rusland tilbage i 2011. ESA deltager i øjeblikket også i disse simuleringer.
I 2012 afslørede en gruppe hollandske iværksættere planer om en crowdfunded kampagne for at etablere en menneskelig Mars-base, begyndende i 2023. Kendt som Mars One , opfordrer planen til en række envejsmissioner for at etablere en permanent og ekspanderende koloni på Mars, som ville blive finansieret ved hjælp af mediedeltagelse.
Mars-bemandet missionskøretøj (NASA Human Exploration of Mars Design Reference Architecture 5.0) Feb 2009. Kredit: NASA
Andre detaljer i MarsOne-planen omfatter afsendelse af en telecom-orbiter inden 2018, en rover i 2020 og basiskomponenterne og dens bosættere inden 2023. Basen vil blive drevet af 3.000 kvadratmeter solpaneler og SpaceX Falcon 9 Tung raket bruges til at starte hardwaren. Den første besætning på 4 astronauter ville lande på Mars i 2025; så ankom der hvert andet år en ny besætning på 4 astronauter.
Den 2. december 2014 annoncerede NASA's Advanced Human Exploration Systems and Operations Mission Director Jason Crusan og vice associeret administrator for programmer James Reuther foreløbig støtte til Boeing ' Prisbilligt Mars Mission Design .' Missionsprofilen, der i øjeblikket er planlagt til 2030'erne, inkluderer planer for strålingsafskærmning, centrifugal kunstig tyngdekraft, forbrugsmateriale under transport og en returlander.
SpaceX og Teslas CEO Elon Musk har også annonceret planer at etablere en koloni på Mars med en befolkning på 80.000 mennesker. Iboende for denne plan er udviklingen af Mars Colonial Transporter (MCT), et rumflyvningssystem, der vil være afhængig af genanvendelige raketmotorer, løfteraketter og rumkapsler til at transportere mennesker til Mars og vende tilbage til Jorden.
Fra 2014 er SpaceX begyndt at udvikle den store Raptor raketmotor for Mars Colonial Transporter, og en vellykket test blev annonceret i september 2016. I januar 2015 Musk sagde, at han håbede at frigive detaljer om den 'helt nye arkitektur' for Mars-transportsystemet i slutningen af 2015.
I juni 2016 , oplyste Musk, at den første ubemandede flyvning af Mars-transportrumfartøjet ville finde sted i 2022, efterfulgt af den første bemandede MCT Mars-flyvning med afgang i 2024. I september 2016, i løbet af 2016 International Astronautisk Kongres , afslørede Musk yderligere detaljer om sin plan, som omfattede designet til en Interplanetarisk transportsystem (ITS) og estimerede omkostninger.
Der kan komme en dag, hvor Mars, efter generationer af terraforming og talrige bølger af kolonister, også vil begynde at have en levedygtig økonomi. Dette kan tage form af mineralforekomster, der bliver opdaget og derefter sendt tilbage til Jorden til salg. At lancere ædle metaller, som platin, fra overfladen af Mars ville være relativt billigt takket være dens lavere tyngdekraft.
Men iflg Musk , vil det mest sandsynlige scenarie (i hvert fald i en overskuelig fremtid) involvere en økonomi baseret på fast ejendom. Med menneskelige befolkninger, der eksploderer over hele Jorden, vil en ny destination, der giver masser af plads til at udvide sig, ligne en god investering.
Og når transportproblemer er løst, vil kyndige investorer sandsynligvis begynde at opkøbe jord. Plus, der vil sandsynligvis være et marked for videnskabelig forskning på Mars i århundreder fremover. Hvem ved, hvad vi kan finde, når planetariske undersøgelser virkelig begynder at åbne sig!
Med tiden kunne mange eller alle vanskelighederne ved at leve på Mars overvindes gennem anvendelse af geoengineering (alias terraforming). Ved at bruge organismer som cyanobakterier og fytoplankton kunne kolonister gradvist omdanne meget af CO² i atmosfæren til ilt, der kan åndes.
Derudover anslås det, at der er en betydelig mængde kuldioxid (CO²) i form af tøris på Mars sydpol, for ikke at nævne absorberet af i planetens regolit (jord). Hvis temperaturen på planeten blev hævet, ville denne is sublimere til gas og øge det atmosfæriske tryk. Selvom det stadig ikke ville være åndbart af mennesker, ville det være tilstrækkeligt nok til at eliminere behovet for trykdragter.
En mulig måde at gøre dette på er ved bevidst at udløse en drivhuseffekt på planeten. Dette kunne gøres ved at importere ammoniak is fra atmosfæren på andre planeter i vores solsystem. Fordi ammoniak (NH³) for det meste er nitrogen efter vægt, kan den også levere den buffergas, der er nødvendig for en åndbar atmosfære - meget som det gør her på Jorden.
På samme måde ville det være muligt at udløse en drivhuseffekt ved at importere kulbrinter som metan – hvilket er almindeligt i Titans atmosfæren og på dens overflade. Denne metan kunne udledes i atmosfæren, hvor den ville virke for at forstærke drivhuseffekten.
Zubrin og Chris McKay , en astrobiolog med NASAs Ames Research Center, har også foreslået at skabe faciliteter på overfladen, der kunne pumpe drivhusgasser ud i atmosfæren og dermed udløse global opvarmning (meget som de gør her på Jorden).
Der findes også andre muligheder, lige fra orbitale spejle, der ville opvarme overfladen til bevidst at påvirke overfladen med kometer. Men uanset metoden eksisterer der muligheder for at transformere Mars’ miljø, der kan gøre det mere velegnet til mennesker på længere sigt – hvoraf mange af os i øjeblikket gør lige her på Jorden (med mindre positive resultater).
En anden foreslået løsning er at bygge levesteder under jorden. Ved at bygge en række tunneler, der forbinder mellem underjordiske levesteder, kunne bosættere give afkald på behovet for ilttanke og trykdragter, når de er væk hjemmefra.
Derudover ville det give beskyttelse mod stråling. Baseret på data indhentet af Mars Reconnaissance Orbiter , er det også spekuleret i, at beboelige miljøer eksisterer under jorden, hvilket gør det til en endnu mere attraktiv mulighed.
Potentielle fordele:
Som allerede nævnt er der mange interessante ligheder mellem Jorden og Mars, der gør det til en levedygtig mulighed for kolonisering. Til at begynde med har Mars og Jorden meget ens dages længde . En Mars-dag er 24 timer og 39 minutter, hvilket betyder, at planter og dyr - for ikke at nævne menneskelige kolonister - ville finde det bekendt.
Diagram, der viser de beboelige zoner i solsystemet (øverste række) og Gliese 581-systemet (nederste række). Baseret på et diagram af Franck Selsis, Univ. af Bordeaux. Kredit: ESO
Mars har også en aksial hældning, der minder meget om Jordens, hvilket betyder, at den har det samme grundlæggende sæsonbestemte mønstre som vores planet (omend i længere perioder). Dybest set, når den ene halvkugle peger mod Solen, oplever den sommer, mens den anden oplever vinter - komplet med varmere temperaturer og længere dage.
Dette ville også fungere godt, når det kommer til vækstsæsoner og ville give kolonister en trøstende følelse af fortrolighed og en måde at måle året på. Meget ligesom landmænd her på Jorden, ville indfødte marsboere opleve en 'vækstsæson', en 'høst', og ville være i stand til at holde årlige festligheder for at markere årstidernes skiften.
Ligesom Jorden eksisterer Mars også inden for vores sols beboelige zone (aka.' Guldlok zone “), selvom den er lidt mod dens yderkant. Venus er ligeledes placeret inden for denne zone, men dens placering på den indre kant (kombineret med dens tykke atmosfære) har ført til, at den er blevet den varmeste planet i solsystemet. Det kombineret med dens svovlsyreregn gør Mars til en meget mere attraktiv mulighed.
Derudover Mars er tættere på Jorden end de andre solplaneter - undtagen Venus, men vi har allerede dækket, hvorfor det ikke er en særlig god mulighed! Dette ville gøre processen med at kolonisere det lettere. Faktisk varierer afstanden hvert par år, når Jorden og Mars er i opposition - dvs. når de er tættest på hinanden -, hvilket gør visse 'lanceringsvinduer' ideelle til at sende kolonister.
For eksempel, den 8. april 2014 var Jorden og Mars 92,4 millioner km (57,4 millioner miles) fra hinanden ved opposition. Den 22. maj 2016 vil de være 75,3 millioner km (46,8 millioner miles) fra hinanden, og inden den 27. juli 2018 vil sølle 57,6 millioner km (35,8 millioner miles) adskille vores to verdener. Under disse vinduer ville det være en god idé at komme til Mars spørgsmål om måneder frem for år .
Mars har også store reserver af vand i form af is. Det meste af denne vandis er placeret i polarområderne, men undersøgelser af Mars-meteoritter har antydet, at meget af den også kan være låst væk under overfladen . Dette vand kunne nemt nok udvindes og renses til konsum.
I sin bog, Sagen om Mars , forklarer Robert Zubrin også, hvordan fremtidige menneskelige kolonister måske kan leve af landet, når de rejser til Mars, og til sidst kolonisere det. I stedet for at bringe alle deres forsyninger fra Jorden – ligesom indbyggerne på den internationale rumstation – ville fremtidige kolonister være i stand til at lave deres egen luft, vand og endda brændstof ved at opdele Marsvand i ilt og brint.
Nye skøn over vandis på Mars tyder på, at der kan være store reservoirer af underjordisk is på ikke-polære breddegrader. Kredit: Feldman et al., 2011
Foreløbige forsøg har vist, at Mars-jorden kunne bages til mursten for at skabe beskyttende strukturer, som ville reducere mængden af materiale, der skal sendes til overfladen. Jordplanter kunne efterhånden også dyrkes i marsjord, forudsat at de får nok sollys og kuldioxid. Over tid kunne plantning på den oprindelige jord også bidrage til at skabe en åndbar atmosfære.
Udfordringer:
På trods af de førnævnte fordele er der også nogle ret monumentale udfordringer ved at kolonisere den røde planet. Til at begynde med er der spørgsmålet om den gennemsnitlige overfladetemperatur, som er alt andet end gæstfri. Mens temperaturerne omkring ækvator ved middagstid kan nå lune 20 °C, på Curiosity-stedet – Gale-krateret, som ligger tæt på ækvator – er typiske nattetemperaturer så lave som -70 °C.
Tyngdekraften på Mars er også kun omkring 40 % af, hvad vi oplever på Jorden, hvilket ville gøre det ret svært at tilpasse sig det. Ifølge en NASA rapport , virkningerne af nul-tyngdekraft på den menneskelige krop er ret dyb, med et tab på op til 5% muskelmasse om ugen og 1% af knogletæthed om måneden.
Naturligvis ville disse tab være lavere på overfladen af Mars, hvor der i det mindste er en vis tyngdekraft. Men fastboende vil stadig skulle kæmpe med problemerne med muskeldegeneration og knogleskørhed i det lange løb.
Biosphere 2-projektet er et forsøg på at simulere Mars-lignende forhold på Jorden. Kredit: Science Photo Library
Og så er der atmosfæren, som er uåndelig. Omkring 95 % af planetens atmosfære er kuldioxid, hvilket betyder, at udover at producere åndbar luft til deres levesteder, ville bosættere heller ikke være i stand til at gå udenfor uden trykdragt og ilt på flaske.
Mars har heller ikke noget globalt magnetfelt, der kan sammenlignes med Jordens geomagnetiske felt. Kombineret med en tynd atmosfære betyder det, at en betydelig mængde ioniserende stråling er i stand til at nå Mars-overfladen.
Takket være målinger taget af Mars Odyssey-rumfartøjets Mars Radiation Environment Experiment (MARIE), erfarede forskere, at strålingsniveauer i kredsløb over Mars er 2,5 gange højere end på den internationale rumstation. Niveauer på overfladen ville være lavere, men ville stadig være højere, end mennesker er vant til.
Faktisk en nyere papir indsendt af en gruppe MIT-forskere – som analyserede Mars One planlægger at kolonisere planeten begyndende i 2020 – konkluderede, at den første astronaut ville blive kvalt efter 68 dage, mens de andre ville dø af en kombination af sult, dehydrering eller forbrænding i en iltrig atmosfære.
Kunstnerens koncept af en Mars-astronaut, der står uden for Mars One-habitatet. Kredit: Bryan Versteeg/Mars One
Kort sagt er udfordringerne med at skabe en permanent bosættelse på Mars talrige, men ikke nødvendigvis uoverkommelige. Og hvis vi beslutter, som individer og som art, at Mars skal blive et andet hjem for menneskeheden, vil vi uden tvivl finde kreative måder at tage fat på dem alle.
Hvem ved? En dag, måske endda inden for vores egen levetid, kunne der være rigtige marsboere. Og de ville være os!
Universe Today har mange interessante artikler om muligheden for, at mennesker lever på Mars. Her er en fantastisk artikel af Nancy Atkinson om muligheden for en enkeltrejse til Mars
Hvad med at bruge mikrober for at hjælpe med at kolonisere mars ? Og hvis du vil vide afstandene mellem Jorden og Mars, så tjek det ud her .
For mere information, tjek ud Mars kolonier kommer snart , Hubblesites nyhedsmeddelelser om Mars , og NASAs hurtige fakta
Mars Society arbejder på at forsøge at kolonisere Mars. Og Rød koloni er en stor ressource af artikler om kolonisering af Mars.
Endelig, hvis du gerne vil lære mere om Mars generelt, har vi lavet flere podcast-afsnit om den røde planet på Astronomy Cast. Afsnit 52: Mars , Afsnit 91: The Search for Water on Mars , og Afsnit 94: Mennesker til Mars – Del 1, Scientists .
Reference:
NASA Quest: Mulighed for at kolonisere Mars