هل يمكننا حقًا إعادة تشكيل كوكب المريخ؟

رسم توضيحي لاستصلاح المريخ لعالم لا يختلف عن عالمنا.

رسم توضيحي لاستصلاح المريخ لعالم لا يختلف عن عالمنا. (رصيد الصورة: Daein Ballard، CC BY-SA)





بول إم سوتر هو عالم فيزياء فلكية في جامعة ولاية نيويورك ستوني بروك ومعهد فلاتيرون ، مضيف اسأل رائد فضاء و راديو الفضاء ، ومؤلف كيف تموت في الفضاء .

تبدأ كل قصة خيال علمي تقريبًا (وتنتهي أحيانًا) بـ استصلاح المريخ لتحويلها إلى عالم أكثر كرمًا.

ولكن مع درجات الحرارة المتجمدة ، والبُعد عن الشمس والغبار العام ، فإن تغيير كوكب المريخ ليكون أكثر شبهاً بالأرض يمثل تحديًا أكثر مما يبدو (ويبدو بالفعل صعبًا جدًا).



تقنية لا تصدق: كيفية استخدام 'الأصداف' لإعادة تأهيل كوكب

عالم ميت

الشيء هو أن المريخ كان رائعًا. وبكلام بارد ، أعني الحارة. منذ مليارات السنين ، كان للمريخ غلاف جوي سميك وغني بالكربون وبحيرات ومحيطات مليئة بالمياه السائلة ، وربما حتى غيوم بيضاء رقيقة. وكان هذا في وقت كانت فيه شمسنا أصغر وأضعف ، ولكن في بعض الأحيان أكثر عنفًا مما هي عليه اليوم - بعبارة أخرى ، نظامنا الشمسي هو مكان أكثر ملاءمة للحياة الآن مما كان عليه قبل 3 مليارات سنة ، ومع ذلك المريخ أحمر ومات.

للأسف ، كان مصير المريخ من البداية. إنها أصغر من الأرض ، مما يعني أنها بردت أسرع بكثير. لا يزال قلب كوكبنا منصهرًا ، وهذه النقطة الدوارة من المادة اللزجة الغنية بالحديد في مركز الأرض تزود مجالنا المغناطيسي القوي. المجال المغناطيسي هو حقل قوة حرفي قادر على إيقاف وانحراف الرياح الشمسية ، وهو تيار لا ينتهي من الجسيمات عالية الطاقة التي تنطلق من الشمس.



عندما برد المريخ ، تجمد قلبه وانغلق مجال قوته المغناطيسية ، مما يعرض غلافه الجوي لدمار الرياح الشمسية. على مدار 100 مليون سنة أو نحو ذلك ، جردت الرياح الشمسية جو المريخ . عندما انخفض ضغط الهواء إلى شبه فراغ ، غلت المحيطات على السطح وجف الكوكب.

إنه أمر محير للغاية: كان المريخ في يوم من الأيام شبيهاً بالأرض ، فهل هناك أي طريقة لإعادته إلى مجده السابق؟

الأضداد القطبية

لحسن الحظ (أو للأسف ، اعتمادًا على وجهة نظرك) ، نحن البشر لدينا الكثير من الخبرة في تدفئة الكواكب. عن غير قصد ، خلال قرون من انبعاثات الكربون لدينا رفعت درجة حرارة سطح الأرض من خلال آلية بسيطة للاحتباس الحراري. نقوم بضخ الكثير من ثاني أكسيد الكربون ، وهو أمر جيد حقًا في السماح لأشعة الشمس بالدخول ومنع الإشعاع الحراري من الهروب ، لذا فهو يعمل مثل غطاء عملاق غير مرئي فوق الأرض.



تشجع الحرارة المتزايدة الرطوبة على مغادرة المحيطات واللعب كبخار في الغلاف الجوي ، مما يضيف طبقة مغطاة خاصة بها ، مما يزيد من ارتفاع درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى تبخر المزيد من المياه ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب أكثر ، وقبل أن تعرف ما إذا كان ذلك ضروريًا. أصبحت الملكية المطلة على الشاطئ الآن مناسبة بشكل أفضل كقاعدة غواصة تحت الماء.

ولكن إذا كان يعمل على الارض ، ربما يمكن أن تعمل على المريخ. لا يمكننا الوصول إلى الغلاف الجوي للمريخ OG ، لأنه ضائع تمامًا في الفضاء ، لكن المريخ يحتوي على رواسب هائلة من جليد الماء وثاني أكسيد الكربون المجمد في قبعاته القطبية ، وبعضها تحت السطح مباشرة عبر الكوكب.

إذا تمكنا من تسخين الغطاء بطريقة ما ، فقد يطلق ذلك ما يكفي من الكربون في الغلاف الجوي لبدء اتجاه الاحتباس الحراري. كل ما علينا القيام به هو الاسترخاء والمشاهدة والانتظار لبضعة قرون حتى تقوم الفيزياء بعملها وتحويل المريخ إلى مكان أقل سوءًا.

لسوء الحظ ، ربما لن تنجح هذه الفكرة البسيطة.

متعلق ب: كيف سيكون شكل العيش على كوكب المريخ؟

أفكار راديكالية

المسألة الأولى هي تطوير التكنولوجيا لتسخين الأغطية. تراوحت الاقتراحات من رش الغبار في جميع أنحاء القطبين (لجعلها تعكس ضوءًا أقل وتسخينها) إلى بناء مرآة فضائية عملاقة لوضع بعض الحركة عالية الشعاع على القطبين. لكن أي أفكار تتطلب قفزات جذرية في التكنولوجيا ، ووجودًا صناعيًا في الفضاء يتجاوز بكثير ما نحن قادرون عليه حاليًا (في حالة المرآة الفضائية ، سنحتاج إلى استخراج حوالي 200000 طن من الألومنيوم في الفضاء ، بينما نحن قادرون حاليًا من التعدين ... حسنًا ، صفر طن من الألومنيوم في الفضاء).

ثم هناك إدراك مؤسف أنه لا يوجد ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون المحبوس في المريخ لإطلاق اتجاه الاحترار المناسب. يمتلك المريخ حاليًا أقل من 1٪ من ضغط الهواء على الأرض عند مستوى سطح البحر. إذا كان بإمكانك تبخر كل جزيء من ثاني أكسيد الكربون و H2O على المريخ وإدخاله في الغلاف الجوي ، فسيكون للكوكب الأحمر ... 2٪ من ضغط الهواء على الأرض. ستحتاج إلى ضعف كمية الغلاف الجوي لمنع العرق والزيوت الموجودة على بشرتك من الغليان ، و 10 أضعاف ذلك بكثير حتى لا تحتاج إلى بدلة ضغط.

دعونا لا نتحدث حتى عن نقص الأكسجين.

لمواجهة هذا النقص في الوصول بسهولة غازات الاحتباس الحراري ، هناك بعض المقترحات المتطرفة. ربما يمكن أن يكون لدينا مصانع مكرسة لضخ مركبات الكربون الكلورية فلورية ، والتي هي بالفعل غازات دفيئة سيئة. أو ربما يمكننا دفع بعض المذنبات الغنية بالأمونيا من النظام الشمسي الخارجي. الأمونيا نفسها عبارة عن بطانية دفيئة كبيرة ، وتتفكك في النهاية إلى نيتروجين غير ضار ، والذي يشكل الجزء الأكبر من غلافنا الجوي.

بافتراض أننا قادرون على التغلب على التحديات التكنولوجية المرتبطة بهذه المقترحات ، لا تزال هناك عقبة رئيسية واحدة: عدم وجود مجال مغناطيسي. ما لم نحمي المريخ ، فإن كل جزيء نقوم بضخه (أو اصطدامه) في الغلاف الجوي يكون عرضة للانفجار بفعل الرياح الشمسية. مثل محاولة بناء هرم من رمال الصحراء ، لن يكون الأمر سهلاً.

الحلول الإبداعية كثيرة. ربما يمكننا بناء مغناطيس كهربائي عملاق في الفضاء لصرف الريح الشمسية. ربما يمكننا ربط المريخ بموصل فائق ، مما يمنحه غلافًا مغناطيسيًا صناعيًا.

بطبيعة الحال ، ليس لدينا ما يقرب من التطور لتحقيق أي من هذه الحلول. هل يمكننا ، ربما ، أرض المريخ وجعلها أكثر مضيافًا؟ بالتأكيد ، هذا ممكن - لا يوجد قانون أساسي للفيزياء يعترض طريقنا.

لكن لا تحبس أنفاسك.

تعرف على المزيد من خلال الاستماع إلى الحلقة ' هل يمكننا حقًا إعادة تشكيل كوكب المريخ؟ 'على بودكاست اسأل رائد فضاء ، متاح على اي تيونز وعلى الويب في http://www.askaspaceman.com . اطرح سؤالك الخاص على Twitter باستخدام #AskASpaceman أو باتباع Paul تضمين التغريدة و facebook.com/PaulMattSutter .