آیا می‌توانیم از طریق ترافورمینگ، مریخ را شبیه به زمین کنیم؟

زمانی که بین 3.5 تا 4 میلیارد سال پیش حیات در سیاره پرآب ما پدید آمد، مریخ همچنین خانه دریاچه‌های آب مایع و احتمالاً رودخانه‌های جاری بود. مریخ همراه با اتمسفر غلیظ، میدان مغناطیسی برای محافظت در برابر تشعشعات، و انواع مولکول های آلی، شرایط مطلوبی برای تشکیل و پشتیبانی از حیاتی که ما می شناسیم داشت. برای مطالعه ادامه مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.

با این حال، مریخ احتمالاً برای مدت طولانی قابل سکونت باقی نمانده است. سیاره سرخ حدود 3 تا 4 میلیارد سال پیش میدان مغناطیسی خود را از دست داد، که به باد خورشیدی – جریان بی‌وقفه ذرات پرانرژی که از خورشید می‌آیند – اجازه داد تا بیشتر اتمسفر و آب‌های سطحی سیاره را از بین ببرد  که تبدیل به صحرای سردی شده که امروز آن را می بینیم

آیا می‌توانیم اثرات طبیعت را معکوس کنیم و مریخ را دوباره به یک سیاره قابل سکونت تبدیل کنیم؟ این چیزی است که ممکن است طول بکشد.

گرم کردن سیاره سرخ

جو مریخ بسیار نازک و سرد است که نمی تواند آب مایع را روی سطح خود نگه دارد. با فشار اتمسفر فقط 0.6 درصد از زمین، هر آب سطحی به سرعت تبخیر یا منجمد می شود، درست همانطور که فرودگر فونیکس ناسا در سال 2008 مشاهده کرد.

چند مکتب فکری مختلف وجود دارد که چگونه – یا اگر – می‌توانیم جو مریخ را گرم کنیم و آن را برای زندگی مهمان‌نوازتر کنیم. به عنوان مثال، ایلان ماسک پیشنهاد کرده است که ما می‌توانیم مریخ را با انفجار بمب‌های هسته‌ای بر فراز کلاهک‌های قطبی مریخ شکل دهیم. او می‌گوید که تشعشع مشکلی نخواهد داشت، زیرا انفجار در فضا بر فراز قطب‌ها خواهد بود، اما انتشار گرما دی اکسید کربن منجمد را تبخیر می‌کند تا سیاره را در گلخانه گرم کند و یخ آب را ذوب کند.

محو کردن مریخ انبوهی از سوالات علمی، اخلاقی و حقوقی را مطرح می کند. از دیدگاه علمی، محققان تخمین می‌زنند که یخ‌های آب شده حاصل می‌تواند به راحتی سیاره را تا عمق چند ده متری بپوشاند، اما احتمالاً برای مدت طولانی دوام نخواهد آورد. دی اکسید کربنی که با تبخیر کلاهک های قطبی به اتمسفر مریخ اضافه می شود، تنها فشار را دوبرابر می کند، که فاصله زیادی با فشار قابل مقایسه با زمین برای شرایط به اندازه کافی گرم برای حفظ آب مایع سطحی و بخار آب اتمسفر دارد.

مریخ منابع فراوانتری از دی اکسید کربن دارد، مانند منابع محبوس شده در خاک و کربن با پیوند محکم در مواد معدنی را شامل می شود. اما بر اساس 20 سال داده های ماهواره ای ناسا و ESA، محققان تخمین می زنند که حتی اگر کل سطح مریخ را برای استخراج دی اکسید کربن استخراج کنیم، فشار اتمسفر تنها حدود 10 تا 14 درصد فشار زمین خواهد بود. این می تواند با افزایش دمای متوسط حدود 10 درجه سانتیگراد مطابقت داشته باشد – که برای حفظ آب مایع کافی نیست.

برای در نظر گرفتن همه اینها: ما برای گرم کردن معنادار مریخ به دی اکسید کربن بیشتری از آنچه که انسان در طول تاریخ ما روی زمین منتشر کرده است نیاز داریم. بنابراین، شکل دادن به مریخ یک تلاش دلهره آور است که با فناوری فعلی امکان پذیر به نظر نمی رسد.

با پیشرفت های فناوری آینده، ممکن است بتوانیم مواد معدنی را در اعماق پوسته مریخ حفاری کنیم که ممکن است به میزان قابل توجهی دی اکسید کربن و آب بیشتری را در خود جای دهند. اما وسعت این ذخایر مدفون در حال حاضر توسط داده های ماهواره ای مشخص یا اثبات نشده است. همچنین می‌توانیم به‌طور مصنوعی گازهای به دام انداختن گرما را که برتر از دی‌اکسید کربن هستند، مانند کلروفلوئوروکربن‌ها، معرفی کنیم. اگرچه این گازها عمر کوتاهی دارند، بنابراین این فرآیند باید در مقیاس وسیع تکرار شود تا مریخ گرم بماند.

ایده دیگر این است که با هدایت کردن دنباله دارها و سیارک ها به مریخ گاز وارد کنیم. با این حال، این دقیقاً عملی نیست، زیرا برای ایجاد هر گونه تفاوت معنی‌دار، به مقدار زیادی از تأثیرات نیاز دارد.

تنفس در مریخ

چالش دیگر تنفس پذیر کردن جو مریخ است. آزمایش MOXIE روی مریخ نورد Perseverance ناسا با هدف تبدیل دی اکسید کربن از جو مریخ به اکسیژن است. اگر کارساز باشد، کاوشگران انسانی آینده می توانند از این نوع فناوری برای تولید اکسیژن برای زیستگاه های خود استفاده کنند. با این حال، انجام این کار برای کل سیاره ممکن است امکان پذیر نباشد. به همین دلیل است که برخی از محققان پیشنهاد می کنند به اشکال حیاتی روی بیاورند که قبلاً جو زمین را تغییر داده اند.

روی زمین، سیانوباکتری ها مسئول تبدیل اتمسفر متان، آمونیاک و سایر گازها از طریق فتوسنتز در حدود 2.5 میلیارد سال پیش به فضای غنی از اکسیژن امروزی بودند. از آنجایی که مریخ کمتر از نیمی از نور خورشید را به اندازه زمین دریافت می کند – و مشکل طوفان گرد و غبار جهانی دارد که دید را بدتر می کند – محققان پیشنهاد کرده اند که میکروارگانیسم های خاصی را در مریخ معرفی کنیم که در نور کم فتوسنتز می کنند تا هوای قابل تنفس برای انسان ایجاد کنند. هنگامی که با موجودات دیگر جفت می شود، یک چرخه زندگی کامل می تواند در مریخ با ترکیبی مطلوب از گازها ایجاد شود.

در ایستگاه فضایی بین المللی، محققان به طور مرتب توانایی میکروارگانیسم ها را برای مقاومت در برابر محیط های غیر زمینی آزمایش می کنند. در یکی از این آزمایش‌ها، برخی از میکروارگانیسم‌ها در ظرفی با شرایطی شبیه مریخ به مدت 533 روز زنده ماندند، از جمله برخی گلسنگ‌ها، علی‌رغم اینکه شکل‌های حیات پیچیده‌تری داشتند.

چالش اصلی مریخ تنفسی ناشی از میکروارگانیسم زمان است. ناسا در سال 1976 یک مطالعه امکان سنجی انجام داد که به این نتیجه رسید که حداقل چند هزار سال طول می کشد تا حتی موجودات افراطی که به طور خاص برای محیط مریخ سازگار شده اند، جوی قابل سکونت از سیاره سرخ بسازند. این آژانس از آن زمان به بعد استفاده از میکروارگانیسم ها را برای تولید اکسیژن برای کاوشگران آینده مورد مطالعه قرار داده است.

تعمیر پاشنه آشیل

حتی اگر به نحوی بتوانیم دی اکسید کربن و اکسیژن کافی را در جو این سیاره وارد کنیم – و آب مایع را روی سطح ثابت نگه داریم – شرایط زمین مانند احتمالاً کوتاه مدت خواهد بود.

ماموریت MAVEN ناسا نشان داده است که مریخ حتی امروز در حال از دست دادن جو خود است. فقدان میدان مغناطیسی محافظ این سیاره به این معنی است که باد خورشیدی همچنان جو و آب آن را از بین می‌برد و تغییرات ما را به مریخ برمی‌گرداند یا دائماً آنها را تخریب می‌کند.

برای شکل‌دهی واقعی مریخ، باید میدان مغناطیسی یا کمبود آن را برطرف کنیم. در حالی که ما فناوری لازم برای به هم ریختن سریعتر هسته یک سیاره برای احیای میدان مغناطیسی آن را نداریم، دانشمند ارشد ناسا، دکتر جیم گرین و همکارانش این نظریه را مطرح کرده اند که میدان مغناطیسی در نقطه ای به نام L1 بین خورشید و مریخ قرار گرفته است. گرانش آنها تقریباً از بین می رود، در تئوری می تواند مریخ را در بر بگیرد و از آن در برابر بادهای خورشیدی محافظت کند.

پس از انجام شبیه‌سازی‌های گسترده که داده‌های فضاپیمای موجود در مورد رفتار باد خورشیدی و جو این سیاره را در بر می‌گرفت، گرین و گروه تیم می‌گویند میدان مغناطیسی 10000 تا 20000 گاوس به اندازه کافی از مریخ در برابر باد خورشیدی محافظت می‌کند. گرین اذعان کرد که این ایده “خیال آمیز” به نظر می رسد اما خاطرنشان کرد که در حال حاضر می توانیم میدانی با حدود 2000 گاوس را در نقطه L1 خورشید-مریخ قرار دهیم. بنابراین انجام چنین تلاشی امروزه امکان پذیر نیست.

اگر از دست دادن اتمسفر این سیاره را متوقف یا محدود کنیم، به طور فرضی می‌توانیم تعدادی روش گرمایش را دنبال کنیم. در طول صدها سال آینده، ما می‌توانیم 1/7 مقدار آب مایعی را که مریخ زمانی در اقیانوس‌های خود داشت، بازیابی کنیم و برخی از جنبه‌های آن دوره قابل سکونت را بازگردانیم.

حتی در آن زمان، از آنجایی که این سیاره 38 درصد گرانش زمین را دارد، تنها می تواند اتمسفر حدود 0.38 بار را حفظ کند. به عبارت دیگر، حتی یک مریخ شکل‌گرفته نیز بر اساس استانداردهای زمین بسیار سرد خواهد بود و هوای آن تقریباً مانند کوه‌های هیمالیا نازک و سرد خواهد بود. به طور خلاصه، بسیار بعید به نظر می‌رسد که بتوانیم مریخ را به سیاره‌ای شبیه به زمین تبدیل کنیم. در همین حال، برنامه چند دهه مریخ ناسا به دنبال درک مناسب بودن این سیاره برای میزبانی از حیات گذشته یا حال است. کاوشگران مریخ کوتاه مدت احتمالاً در ساختارهای محصور در سطح یا زیر سطح زندگی می کنند که با استفاده از مواد سیاره سرخ ساخته شده اند. در حال حاضر، زمین‌سازان بالقوه باید با فروتنی ایده‌های خود را در مورد چگونگی تبدیل مریخ به دنیای باز تقویت کنند.