Życie na Marsie: transformacja Czerwonej Planety w środowisko przyjazne dla życia

Tłumaczenie Bogusław Malański i Szymon Malański

Powierzchnia Marsa pozbawiona ciekłej wody i życia Dzięki uprzejmości NASA Ames Research Center (NASA-ARC)

Naukowa prawda czy fikcja? Margarita Marinova z Caltech – USA, rozważa możliwość powstania życia na Marsie.

Pierwsi astronomowie spoglądający na Marsa przez lunetę zauważyli na nim sieć kanałów oraz ślady wegetacji. Sto lat później, w roku 1964, Sonda Mariner 4 dotarła do Marsa. Naukowcy gorzko się rozczarowali, gdy zobaczyli jałowy glob bez śladów wegetacji i wody. Dla tych naukowców, którzy żyli z nadzieją, że Mars pokryty jest roślinnością, życie na Marsie stało się fantazją naukową..

W ciągu 40 lat, jakie upłynęły od misji Marinera 4, nauczyliśmy się więcej o Marsie, a to dzięki wielu pojazdom kosmicznym wysłanym na Czerwoną Planetę. Wiemy, że temperatura powierzchni Marsa zmienia się w zakresie od -142°C na biegunach, do +27°C na równiku. Mars posiada bardzo cienką atmosferę (1% wartości ciśnienia na Ziemi), brak jest wody w stanie ciekłym. Promieniowanie UV i mocno utlenione regolity (rodzaj skał) powodują, że Mars jest nieprzyjaznym środowiskiem dla życia. Jednakże obrazy uzyskane przez sondy Mars Exploration Rovers pokazały na Marsie warstwy osadowe oraz zmiany w tych warstwach spowodowane przepływem wody, co miało miejsce mniej więcej pół miliarda lat temu. Mars był ciepłym, wilgotnym środowiskiem z grubą warstwą atmosfery. Czy można Marsa z powrotem uczynić przyjaznym środowiskiem dla życia?

Istnieje projekt zmiany środowiska marsjańskiego - terraforming- na przyjazne dla życia, takiego, jak na Ziemi (terra=Ziemia). Pierwsza idea terraformingu została przedstawiona w roku 1930 – jako czysta fantazja naukowa. Jednakże w latach 60-tych naukowcy zaczęli brać ten pomysł na poważnie. Czy jest to wykonalne? Czy można tego dokonać przy pomocy współczesnej technologii?

Aby odpowiedzieć na pytanie, czy terraforming Marsa jest możliwy, musimy odpowiedzieć na pytanie, jakie środowisko jest konieczne dla życia i czy Mars może takie środowisko zapewnić. W obecnej chwili nie ma na Marsie wody w postaci ciekłej nieodzownej dla życia w ziemskiej postaci. Spowodowane to jest niską temperaturą oraz rzadką atmosferą Marsa ( ciśnienie atmosferyczne jest poniżej punktu krytycznego – woda może istnieć wtedy tylko w stanie stałym bez względu na temperaturę). Dodatkowo dla życia typu ziemskiego oprócz wody konieczna jest odpowiednio gęsta atmosfera zapewniająca wymianę gazów. Mikroorganizmy wymagają niewiele. Bardziej złożone organizmy żywe wymagają dużo więcej – rośliny potrzebują małych ilości tlenu, zwierzęta większego ciśnienia atmosferycznego.

Na Marsie znajduje się dwutlenek węgla (CO2) w stałej postaci na czapach biegunowych, duża jego ilość znajduje się w gruncie. Jeżeli klimat na planecie ociepliłby się, duże ilości CO2 zostałoby uwolnione, powodując wzrost gęstości atmosfery i co za tym idzie dalsze ocieplenie Marsa. Ocieplenie spowodowałoby stopienie zamrożonej wody wykrytej w czapach biegunowych Marsa. Jak widać, Mars posiada dwa kluczowe czynniki potrzebne do utrzymania życia. Jeżeli tylko na Marsie zapoczątkować jakimś sposobem ocieplenie, to należałoby spodziewać się rodzaju dodatniego sprzężenia zwrotnego; dalszego ocieplenia, zagęszczenia atmosfery, pojawienia się wody w stanie ciekłym na powierzchni planety.

Północna czapa polarna Marsa utworzona z zestalonego dwutlenku węgla i wody Dzięki uprzejmości NASA Jet Propulsion Laboratory

Jak można rozpocząć ocieplanie Marsa lub zamianę stałej postaci dwutlenku węgla w postać gazową i uwolnienie go do atmosfery? Istnieje wiele pomysłów: umieszczenie zwierciadeł na orbicie i skierowanie przy ich pomocy dodatkowej energii światła na powierzchnię Marsa, rozpylenie czarnego pyłu na czapy polarne i zmniejszenie albedo planety – więcej energii słonecznej jest absorbowane, uwolnienie gazów cieplarnianych, co spowodują ocieplenie planety. Działają już grupy naukowców, którzy pracują nad realizacja praktyczną tych technologii. Właśnie na Ziemi, uwalniamy tak dużą ilość gazów cieplarnianych, że spowodowaliśmy ocieplenie naszej planety – obiecujący eksperyment do zastosowania na Marsie.

Gazy super cieplarniane, to gazy, których molekuły bardzo dobrze pochłaniają energię wysyłaną przez skorupę planety, a następnie uwalniają ją w kierunku gruntu, powodując jej dalsze ocieplenie. Naturalnie część energii wypromieniowywana jest w przestrzeń międzyplanetarną i tracona bezpowrotnie. Przypomina to działanie kocyka. Nie wystarczy nam tylko kocyk. Dwutlenek węgla działałby, jak cienki koc, natomiast fluoropropan (C₃F₈) działałby, jak gruby wełniany koc. Powinniśmy zatem użyć super cieplarnianych gazów i to o dużej trwałości (1000s do 10000s), by zredukować potrzebny czas wymiany. Przy wyborze super cieplarnianego gazu należy mieć na uwadze, by nie zniszczyć naturalnej marsjańskiej warstwy ozonu (obecnej, jak i tej, która powstanie) gazami typu CFCs –chlorofluorowęgle.

Mars – Czerwona Planeta Dzięki uprzejmości NASA Glenn Research Center (NASA-GRC)

Bardziej szczegółowe obliczenia pokazują, że najlepszym super cieplarnianym gazem byłby fluoropropan. Potrzebna jego ilość to około 26000 razy tyle, ile dzisiaj uwalniane jest przez gazy CFCs przez przemysł na Ziemi w ciągu jednego roku. Oznacza to, że nie możemy wyprodukować tych gazów na Ziemi i posłać na Marsa. Należy pozyskać te gazy bezpośrednio na Marsie. Prawdopodobnie proces terraformingu Marsa rozpocznie się wraz z jego kolonizacją. Rozwój przemysłu stanie się bodźcem do budowy zakładów celowo produkujących gazy super cieplarniane.

Efekt szklarniowy powodujący ocieplenie Ziemi - obecnie uważany za szkodliwy- może się wydawać również szkodliwy na Marsie. Należy jednak mieć na uwadze, że zmiany klimatyczne na Ziemi są niekorzystne, gdyż powodują naruszenie równowagi w istniejącym ekosystemie. Na Marsie taki ekosystem nie istnieje; badania fotograficzne i chemiczne Marsa wskazują na brak rozwijającego się życia mającego wpływ na środowisko. Rozważa się możliwość istnienia pod powierzchnią Marsa uśpionych organizmów lub nawet organizmów aktywnych. Jako naukowcy, dbający o środowisko, powinniśmy dokonywać eksploracji Marsa rozważnie, by nie zniszczyć jego naturalnego środowiska, nie spowodować walki między życiem marsjańskim a ziemskim. Nieprzypadkowo, zatem pierwszym krokiem do terraformingu Marsa będzie przywrócenie warunków do rozwoju życia, jakie kiedyś istniały na Marsie. Spowoduje to, ż wszelkie formy uśpione życia wyjdą ze stanu hibernacji i rozpocznie się odbudowa biosfery.

Dyskusja nad terraformingiem Marsa nie byłaby całkowita, jeżeli nie zadalibyśmy sobie pytania: „Czy powinniśmy ?”. Nie jest usprawiedliwieniem odpowiedź, że jest to technicznie możliwe oraz, że bezpośrednio nie zniszczymy ekosystemu Marsa.

Czerwona Planeta jest piękna, interesująca i być może powinnyśmy pozwolić jej pozostać w stanie, w jakim jest obecnie, pozwalając następnym generacjom cieszyć się jej pięknem. Na ten argument odpowiem, że życie jest rzeczą najbardziej cenną i najpiękniejszą, a jego rozprzestrzeniane w Układzie Słonecznym i poza nim jest najważniejszym zadaniem ludzkości. To życie jest czynnikiem, który czyni Ziemię tak wyjątkową i pozwala na przetrwanie ludzkości. Terraforming Marsa pozwoliłaby nam na jego łatwą kolonizację i eksplorację. Musielibyśmy wprawdzie nosić aparaty tlenowe, ale nie skafandry ochronne, jeżeli tylko atmosfera Marsa stałaby się odpowiednio gęsta (wzrosłoby jej ciśnienie).

Artystyczna wizja Marsa przystosowanego do życia Dzięki uprzejmości Michael Carroll / stock-space-images.com

Sto lat temu astronomowie myśleli, że zauważyli na powierzchni Marsa wodę i wegetację roślinną. W owym czasie była to pomyłka, która być może okazała się przewidywaniem przyszłości.