Czytaj dalej

Pytania o przemianę Marsa na ziemskie podobieństwo nie jest nowe, ale niedawny raport NASA oparty o badania sondy MAVEN, rzuca na nie nieco nowego światła. A właściwie cienia, bo świeże dane nie napawają optymizmem.

Ostatnie analizy dowodzą, że powierzch­nia Czer­wo­nej Planety więzi znacznie mniej CO2 niż się dotąd spo­dzie­wano. To gigan­tyczny problem, bowiem naj­czę­ściej postu­lo­wane sposoby na ter­ra­for­ma­cję Marsa zakła­dały pod­nie­sie­nie tam­tej­szej tem­pe­ra­tury, co z kolei dopro­wa­dzi­łoby do uwol­nie­nia dużych ilości dwu­tlenku węgla, co jeszcze pod­nio­słoby tem­pe­ra­turę i zagę­ściło atmos­ferę. Nic dziwnego, że po nie­daw­nych donie­sie­niach w śro­do­wi­sku naukowym zawrzało. Media, zdając się na eks­per­tów z NASA obwie­ściły nie­re­al­ność ter­ra­for­mo­wa­nia Marsa, zaś entu­zja­ści kosmicz­nej kolo­ni­za­cji podjęli zawziętą polemikę, próbując zła­go­dzić nie­po­ko­jące prognozy. Ja sam nie­zmien­nie pozo­staję scep­ty­kiem, toteż nie poczułem więk­szego roz­cza­ro­wa­nia czy zdzi­wie­nia. O ile mam nadzieję, że dożyję momentu odbicia ludzkiej stopy w czer­wo­nym rego­li­cie, o tyle próbę zmiany klimatu i atmos­fery Marsa zawsze uważałem za wyzwanie dla pokoleń z przy­szłej epoki tech­no­lo­gicz­nej.

Jednak zanim przej­dziemy do pro­ble­mów wysu­nię­tych w raporcie NASA – postaram się streścić naj­czę­ściej przed­sta­wiane pomysły na ujarz­mie­nie nie­go­ścin­nej planety. W ten sposób będzie nam łatwiej pojąć nie­re­al­ność ich założeń, w świetle aktu­al­nego stanu wiedzy.

Większe ciśnienie lekarstwem na wszystko

Klucza do trans­for­ma­cji Marsa w przy­tulną, lub przy­naj­mniej mniej zabójczą planetę, upa­try­wano w efekcie cie­plar­nia­nym. Zjawisko tak nie­lu­biane w ziem­skich warun­kach – spro­wa­dza­jące na nasze głowy żar, powodzie i huragany – powinno sku­tecz­nie roz­ru­szać skost­niały glob. Na pierwszy rzut oka nie powinien tu istnieć żaden kłopot. Atmos­fera naszego pla­ne­tar­nego sąsiada składa się w aż 95% pro­cen­tach z dwu­tlenku węgla, a więc popu­lar­nego gazu cie­plar­nia­nego. W naszym powie­trzu stężenie CO2 ledwo prze­kro­czyło 0,04%, co już wystar­czyło do zasiania nie­ma­łego zamętu. Sęk w tym, że choć pro­cen­towy udział dwu­tlenku węgla w mar­sjań­skiej atmos­fe­rze robi wrażenie, sama atmos­fera jako całość pozo­staje tak roz­rze­dzona, że osta­tecz­nie nie wywołuje to żadnych skutków. Zadaniem kolo­ni­za­to­rów miałoby być zatem nie tyle zwięk­sze­nie stężenia gazów cie­plar­nia­nych, co ogólne pogru­bie­nie gazowej kołdry otu­la­ją­cej Czerwony Glob.

Oto jak pre­zen­tuje się sytuacja wyj­ściowa. Gdybyś prze­by­wał nocą w okolicy mar­sjań­skiego równika, zastał­byś mróz porów­ny­walny z antark­tycz­nymi rekor­dami. W dzień roz­mro­zi­łoby Cię sym­pa­tyczne ciepełko, jednak nie nacie­szył­byś się nim zbyt długo w związku z ciśnie­niem atmos­fe­rycz­nym nie­prze­kra­cza­ją­cym 10 hPa (hek­to­pa­skali) lub jak kto woli 10 mbar (mili­ba­rów). Dla porów­na­nia: dzi­siej­sze ciśnie­nie ziem­skiej atmos­fery w Polsce wyniosło 1016 hPa. Zatem, mar­sjań­ska otoczka gazowa nie dobija nawet do 1% gęstości dro­go­cen­nego powie­trza, którym masz szczę­ście oddychać w tym momencie.

Atmosfera Marsa

Wcale nie potrzeba nowych danych aby widzieć wyraźnie, jak prze­po­tężny wysiłek czeka ludzkość, jeśli ta pokusi się o zła­go­dze­nie mar­sjań­skich eks­tre­mów. A jest to abso­lut­nie nie­zbędne. Nie chodzi nawet o oddy­cha­nie, ponieważ przy takim składzie atmos­fery poten­cjalni miesz­kańcy i tak będą skazani na maski tlenowe. Wysokie ciśnie­nie pozwo­li­łoby jednak na pozbycie się, lub przy­naj­mniej “odchu­dze­nie” kom­bi­ne­zo­nów, zmniej­szy­łoby ogromne wahania tem­pe­ra­tur i w jakimś stopniu zwięk­szy­łoby ochronę przed szko­dli­wym pro­mie­nio­wa­niem docie­ra­ją­cym ze Słońca i z głębi kosmosu (kwestia pro­mie­nio­wa­nia pozo­staje szalenie istotna w kon­tek­ście ter­ra­for­mo­wa­nia, ale nie chciał­bym jej tutaj zgłębiać. Temat ten poru­szy­łem w innym artykule). I jeszcze jedno. Bardzo niskie ciśnie­nie w praktyce unie­moż­li­wia ist­nie­nie wody w stanie ciekłym. Co prawda w ostatnim miesiącu sonda Mars Express ujawniła zbiornik ciekłej wody, jednak znajduje się on pod ziemią, czy raczej pod lodowcem. Na powierzchni jezioro wypa­ro­wa­łoby w ciągu godzin lub dni. A to pokrzy­żo­wa­łoby nasze ambitne plany.

Marsjański CO2

Remedium na całe zło wydaje się więc zagęsz­cze­nie atmos­fery, przy zacho­wa­niu przewagi gazów cie­plar­nia­nych. W pewnym sensie chodzi tu o odre­stau­ro­wa­nie Marsa, bo przecież nauka posiada dowody świad­czące o ist­nie­niu na jego powierzchni wody w stanie płynnym, przed miliar­dem lat. Skoro niegdyś tam­tej­sza atmos­fera była dosta­tecz­nie okazała, a tem­pe­ra­tura odpo­wied­nio wysoka, to istnieje cień szansy na przy­wró­ce­nie dawnych warunków. A wła­ści­wie istniał, zgodnie z nie­ak­tu­al­nymi prze­wi­dy­wa­niami.

Czapa polarna na Marsie

Do tej pory astro­no­mo­wie snuli podej­rze­nia, iż ogromne złoża CO2 pozo­stają uwię­zione w rdzawej powierzchni Marsa. Drugi wielki rezer­wuar tego gazu miały stanowić czapy polarne w oko­li­cach biegunów. Od czasów zdjęć wyko­na­nych przez wystrze­loną w 1964 roku sondę Mariner 4, uczeni żywili nadzieję, że mar­sjań­skie lodowce to po prostu suchy lód – zesta­lony w niskiej tem­pe­ra­tu­rze i ciśnie­niu dwu­tle­nek węgla. Nawet w dwóch książ­kach pocho­dzą­cych z końca lat 90., które mam teraz pod ręką, autorzy wyrażają właśnie takie prze­ko­na­nie (patrz: lite­ra­tura uzu­peł­nia­jąca).

Gdyby te życzenia się ziściły, sytuacja byłaby kom­for­towa. Oczy­wi­ście ter­ra­for­mo­wa­nie wciąż sta­no­wi­łoby nie­praw­do­po­dobne wyzwanie, ale przy­naj­mniej od strony teo­re­tycz­nej posia­da­li­by­śmy pewny punkt zacze­pie­nia. Jako się rzekło, kluczem do okieł­zna­nia planety jest efekt cie­plar­niany, którego tak obawiamy się w kon­tek­ście Ziemi. Ale jak go osiągnąć w pustym, martwym i odległym świecie? Czy zwo­len­nicy budowy mar­sjań­skich osiedli mieli plan na trans­port lub wypro­du­ko­wa­nie ogrom­nych ilości gazów, które zwie­lo­krot­ni­łyby gęstość atmos­fery całej planety i pod­nio­sły tem­pe­ra­turę o kil­ka­dzie­siąt stopni? Oczy­wi­ście, że nie! Na co dzień emi­tu­jemy CO2, spalając wspól­nymi siłami kolejne tony orga­nicz­nych paliw kopal­nych – czego na obcej planecie przecież nie zrobimy. 

Optymistyczne założenia

Zgodnie z dawnymi prze­wi­dy­wa­niami, wystar­czy­łoby podgrzać wybrane sektory Marsa zaledwie o 4 stopnie. Rzecz jasna pod­nie­sie­nie tem­pe­ra­tury dużego terenu choćby o stopień nie jest łatwe, ale nie wydaje się nie­moż­liwe. Według obliczeń Roberta Zubrina (na foto­gra­fii poniżej) i Chrisa McKaya, prze­kro­cze­nie tego progu roz­po­czę­łoby efekt domino. Najpierw doszłoby do odpa­ro­wy­wa­nia CO2 z powierzchni czap polar­nych, co samo w sobie wpro­wa­dzi­łoby do powie­trza więcej gazów cie­plar­nia­nych niż jest w stanie w krótkim czasie wypro­du­ko­wać człowiek. To znów pod­krę­ci­łoby tem­pe­ra­turę, przy­śpie­szyło znikanie lodowców i w końcu zaini­cjo­wa­łoby uwol­nie­nie dwu­tlenku węgla zamknię­tego w zmar­z­nię­tym rego­li­cie. W swojej książce z 1997 roku, Zubrin teo­re­ty­zuje:

Wydzie­le­nie się dwu­tlenku węgla z całego regolitu bardzo znacząco zwięk­szy­łoby ciśnie­nie atmos­fe­ryczne, być może do wartości 30% ciśnie­nia na Ziemi, czyli do wyso­ko­ści 300 mbar (prawie 1/3 bara). Ogrzanie planety spo­wo­duje uwol­nie­nie ogrom­nych zasobów uwię­zio­nego dwu­tlenku węgla. (…) Mogłoby się wydawać, że pod­nie­sie­nie tem­pe­ra­tury na połu­dnio­wym biegunie o 4°C nie wystar­czy, by zapo­cząt­ko­wać podobną trans­for­ma­cję planety. Sytuacja jednakże przy­po­mina piramidę z jabłek usta­wioną w sklepie warzyw­nym: wystar­czy usunąć jedno jabłko z dołu, a cała kon­struk­cja runie.

~ Robert Zubrin, “Czas Marsa”

Gdyby te zało­że­nia okazały się słuszne, wystar­czy­łoby podgrzać choćby sam mar­sjań­ski biegun. Pod­nio­słoby to tem­pe­ra­turę tylko o kilka stopni, lecz jed­no­cze­śnie uru­cho­miło całą reakcję łań­cu­chową. Nigdy nie bra­ko­wało pomysłów na tech­niczną reali­za­cję tego celu. Mówiło się o licznych żaglach sło­necz­nych peł­nią­cych rolę kosmicz­nego lustra, mającego nakie­ro­wy­wać pro­mie­nie sło­neczne w wybrane tereny. Inną, bardziej wybu­chową kon­cep­cję przed­sta­wił kilka lat temu prezes SpaceX, Elon Musk. Według miliar­dera dobrze byłoby zbom­bar­do­wać mar­sjań­skie bieguny ładun­kami ter­mo­ją­dro­wymi. Regu­larne eks­plo­zje prze­pro­wa­dzane wysoko nad powierzch­nią planety miałyby pełnić rolę “pul­su­ją­cych Słońc”, które pozwo­li­łyby na wydo­sta­nie z gruntów CO2.

Robert Zubrin, "Czas Marsa"

Kiedy Czerwona Planeta stałaby się nieco mniej zabójcza niż obecnie, można by pomyśleć nad hodowlą odpo­wied­nich bakterii. Mikro­or­ga­ni­zmy mody­fi­ko­wa­łyby skład powie­trza, głównie przez wyda­la­nie jeszcze wydaj­niej­szych gazów cie­plar­nia­nych, jak metan.

Zawsze byłem pełen podziwu do pracy Roberta Zubrina i nigdy nie uważałem go za fantastę. Szef Mars Direct popełnił bardzo szcze­gó­łowe opisy kolo­ni­za­cji obcego globu, podparte twardymi obli­cze­niami. Gdyby tylko przyjęte przez niego zało­że­nia okazały się poprawne…

Brutalna rzeczywistość

Wszyst­kie obie­cu­jące sce­na­riu­sze, kreślone w pocie czoła przez członków Mars Direct, stanęły pod znakiem zapy­ta­nia po raz pierwszy w 2007 roku. Wtedy to euro­pej­ska misja Mars Express, prze­ana­li­zo­wała z orbity struk­turę czapy polarnej wokół bieguna połu­dnio­wego. Okazało się, iż zde­cy­do­wana więk­szość lodowców to nie zesta­lony dwu­tle­nek węgla, lecz zwykła zamar­z­nięta woda. Z jednej strony to dobrze, gdyż obecność H2O na planecie również ma swoje zalety. Z drugiej jednak odkrycie ozna­czało, że topienie lodowców nie zmieni atmos­fery tak bardzo, jak pier­wot­nie zakła­dano. Szacuje się, że odpa­ro­wa­nie suchego lodu na obu bie­gu­nach zwięk­szy­łoby ciśnie­nie do około 1,5% ciśnie­nia ziem­skiego. Zawsze coś, jednak liczy­li­śmy na znacznie więcej.

Drugi cios nastąpił po lipcowym artykule z Nature Astro­nomy. Podstaw do niego dostar­czyły naj­śwież­sze analizy pocho­dzące z ame­ry­kań­skiej sondy MAVEN oraz wspo­mnia­nej już misji Mars Express. W oparciu o nie, autorzy publi­ka­cji – doświad­czeni badacze Układu Sło­necz­nego, Bruce Jakosky i Chri­sto­pher Edwards – podali kolejne nie­po­ko­jące liczby. Cały mar­sjań­ski regolit więzi tyle CO2 aby zwięk­szyć gęstość atmos­fery do 4%, a mar­sjań­skie minerały o kolejne 1,2%. Zesta­wia­jąc to wszystko – tj. obecny atmos­fe­ryczny CO2, ilość suchego lodu na bie­gu­nach, a także dwu­tle­nek węgla zatrzy­many w podłożu i skałach – uzy­ska­li­by­śmy na Marsie niecałe 7% gęstości ziem­skiego powie­trza. Przy­po­mnę, że w swojej książce Robert Zubrin śmiało zakładał prze­bi­cie granicy 30% ziem­skiego ciśnie­nia. Byłoby ono wciąż niskie – bo porów­ny­walne z warun­kami panu­ją­cymi na szczycie Mount Everestu – jednak nie śmier­tel­nie niskie.

Źródła CO2 na Marsie

Mówiąc krótko i bru­tal­nie: Mars nie posiada zasobów dwu­tlenku węgla pozwa­la­ją­cych na zaini­cjo­wa­nie efektu cie­plar­nia­nego na skalę jakiej potrze­bu­jemy.

Terraformacja Marsa niemożliwa?

Jakosky i Edwards doszli do kon­klu­zji, że “ter­ra­for­mo­wa­nie Marsa nie jest możliwe przy użyciu dzi­siej­szej tech­no­lo­gii”. To zdanie, którego bez wąt­pie­nia kurczowo będą się trzymać wszyst­kie osoby z por­tre­tem Elona Muska nad łóżkiem i ilu­stra­cją Olympus Mons usta­wioną na tapecie. Rze­czy­wi­ście, trudno mówić o pełnym wyklu­cze­niu planów kolo­ni­za­cji Czer­wo­nej Planety. Wszakże dopóki nie istnieją fizyczne prawa zabra­nia­jące reali­za­cji danego celu, wszystko wydaje się wyko­nalne. Werdykt panów z NASA należy odczy­ty­wać jako nie­moż­li­wość prak­tyczną. Dotych­cza­sowe sce­na­riu­sze wzięły w łeb. Alter­na­tywy będą nato­miast wymagać tak wiele czasu, tak wiele energii i tak zło­żo­nych tech­no­lo­gii – na jakie ludzkość nie jest i przez długi czas nie będzie gotowa.

Chcemy odpo­wie­dzieć na pytanie, czy jest możliwe wydo­by­cie gazów obecnych na Marsie, wypusz­cze­nie ich do atmos­fery i w efekcie zwięk­sze­nie ciśnie­nia oraz tem­pe­ra­tury, tak aby rośliny lub ludzie mogli prze­trwać na powierzchni? Pytamy, czy można to osiągnąć, biorąc pod uwagę reali­styczne szacunki dostęp­nych sub­stan­cji lotnych, bez korzy­sta­nia z nowych tech­no­lo­gii, które wykra­czają daleko poza dzi­siej­sze moż­li­wo­ści. (…) Wyniki sugerują, że nie ma na Marsie wystar­cza­ją­cej ilości CO2, aby zapewnić znaczne ocie­ple­nia i umieścić gazy w atmos­fe­rze; ponadto więk­szość CO2 w tych zbior­ni­kach nie jest dostępna i nie można ich łatwo wyko­rzy­stać.

~ Bruce Jakosky, Chri­sto­pher Edwards

Typowy maruda mógłby stwier­dzić, że przecież nawet nie prze­pro­wa­dzi­li­śmy jeszcze zało­go­wej wyprawy na inną planetę, więc bez względu na bogactwo CO2, i tak nie doży­li­by­śmy epoki ter­ra­for­mo­wa­nia Marsa. Zapewne miałby on rację. Jednak zwłoka jakiej dopusz­czamy się wobec lotu na Marsa, wynika wyłącz­nie z przyczyn eko­no­micz­nych i braku odpo­wied­nich impulsów. Nie istnieją żadne tech­niczne ogra­ni­cze­nia i gdyby taka wyprawa była tylko opła­calna, to człowiek praw­do­po­dob­nie już jutro mógłby oso­bi­ście podzi­wiać kaniony Valles Mari­ne­ris. Jednakże, tak czy inaczej, w końcu odwie­dzimy Czerwony Glob, niemal na pewno jeszcze w tym poko­le­niu.

Mars, daj się terraformować!

Prze­kre­śle­nie planów ter­ra­for­mo­wa­nia autor­stwa Zubrina, Muska i innych kosmicz­nych opty­mi­stów, oznacza prze­su­nię­cie idei kolo­ni­za­cji Marsa w daleką, bliżej nie­okre­śloną przy­szłość. Dotych­cza­sowe sce­na­riu­sze dawały ilu­zo­ryczną szansę na to, że nasze prawnuki roz­poczną dłu­go­fa­lowy projekt dosto­so­wa­nia obcej planety do swoich potrzeb. Brak wystar­cza­ją­cych zapasów dwu­tlenku węgla na miejscu, przy­pusz­czal­nie zmusi ludzkość do prób samo­dziel­nego wytwo­rze­nia sztucz­nej atmos­fery, przy wyko­rzy­sta­niu środków, wiedzy i tech­no­lo­gii, którą dopiero zdo­bę­dziemy. Może to nastąpić za sto, dwieście lub pięćset lat.

A może jeszcze później. A może nie? Może będziemy świad­kami nagłego przełomu, który uczyni wizję przy­ja­znego Marsa realną, już w XXII stuleciu?

Literatura uzupełniająca:
B. Jakosky, C. Edwards , Inventory of CO2 available for terraforming Mars, “Nature Astronomy” vol. 2, 2018;
Mars polar cap mystery solved, [online: www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/Mars_polar_cap_mystery_solved];
T. Leopold, Elon Musk’s new idea: Nuke Mars, [online: edition.cnn.com/2015/09/11/us/elon-musk-mars-nuclear-bomb-colbert-feat/index.html];
J. Małecki, Lodowa Czerwona Planeta – kosmiczne lodowce na Marsie, [online: glacjoblogia.wordpress.com/2014/03/10/lodowa-czerwona-planeta-kosmiczne-lodowce-na-marsie];
R. Zubrin, R. Wagner, Czas Marsa. Dlaczego i w jaki sposób musimy skolonizować Czerwoną Planetę, przeł. L. Kallas, Warszawa 1997;
H. McSween, Od gwiezdnego pyłu do planet. Geologiczna podróż przez Układ Słoneczny, przeł. A. Pilski, Warszawa 1996.
Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.