TERAFORMIRANJE

Pripremio: Dragan Lazarević

Život van Zemlje

Veličanstvena vizija i sadašnje (ne)mogućnosti

Više od jednog veka je prošlo od vizionarskih reči oca kosmonautike K.E. Cilkovskog da je Zemlja samo kolevka čovečanstva a u kolevci se ne može večito ostati. Vizionari i pisci naučne fantastike su pokušavali da dočaraju kako bi izgledalo čovečanstvo koje bi naseljavalo i druge planete, prirodne satelite i planetoide Sunčevog sistema

Gasovi sa efektom staklene bašte su podigli temperaturu planete, sav smrznuti CO2 je prešao u gasovito stanje i podigao atmosferski pritisak na od 0,5 do 1bar, što omogućava boravak na površini u lakim odelima i samo sa maskama za disanje.

Možemo li da zamislimo kao uobičajnu stvarnost da ljudi žive, osim na Zemlji i na Mesecu (ili ispod njegove površine), na Marsu, planetoidima, pa i na Merkuru, Veneri, Jupiterovim satelitima i dalje, do granice Sunčevog sistema, na ledenim planetoidima iza Neptunove orbite? Kakva bi bila svest ljudi koji znaju da, osim Zemlje, ima i drugih svetova na kojima se moće živeti i da se tamo može stići za nekoliko meseci kosmičkog putovanja? Kako bismo gledali na kosmos ako tačka posmatranja ne bi bila samo na Zemlji, već i na Marsu, Merkuru ili planetoidu Ceresu?

Vizija multiplanetarnog čovečanstva je svakako veličanstven izazov. Međutim, kosmički letovi do planeta i uspostavljanje ljudskih naseobina na njima suočavaju se sa velikim problemima. Prva vrsta problema su finansijske i tehničke prirode i to što zavise od odluke političara ili bilo koga ko ima dovoljno moći da pokrene njihovo rešavanje. Druga vrsta problema su vrlo nepovoljni fizički uslovi za boravak čoveka na susednim svetovima Sunčevog sistema.

Ostaje samo Mars!

Mesec je, pre četrdeset godina, posle šest kratkih misija sa ljudskom posadom u okviru programa Apolo, skoro zaboravljen kao mesto naseljavanja. Svet bez atmosfere, dehidriranog tla, izložen sunčevom vetru i mikrometeoritima... Mesec nije mesto gde bi se lako živelo.

Venera je vrela planeta srednje temperature na površini oko 470°C sa atmosferom od ugljendioksida. Mekrur je svet bez atmosfere a temperature se menjaju od +430°C do -170°C i izložen je sedam puta većem intenzitetu sunčeve radijacije nego Zemlja.

Jupiterovi sateliti Ganimed i Kalisto su veći od Merkura i imaju više nego dovoljno vode, njihove ledene kore su debele više stotina kilometara, ali su duboko u Jupeterovom gravitacionom polju i prilaženje i spuštanje na njih zahteva znatan utrošak energije. Takođe su bez atmosfere i vrlo hladni, temperatura na površini je oko -150°C.

Ostaje Mars, najmanje nepovoljan od svih planeta i satelita Sunčevog sistema za eventualni boravak čoveka.

Da li je ovo put ka ozelenjavanju Marsa? Tehnološko postrojenje na nuklearni pogon sintetiše fluorkarbone i ispušta ih u Marsovu atmosferu stvarajući efekat staklene bašte i globalno zagrevanje planete.

Mars je gotovo dvostruko manji od Zemlje, gravitacija na površini je 0,38 Zemljine gravitacije. Okružen je retkom atmosferom od ugljendioksida a pritisak na površini je 140 puta manji nego na Zemlji. Temperatura na Marsovom ekvatoru se menja od -90°C u zoru do+23 °C u podne, a na njegovim polovima u toku zime pada na -130°C. Postoje planovi da se, posle 2030, Mars ne samo poseti već da se na njemu i ostane. Najdostupniji i najjeftiniji projekti odlaska na Mars (Mars direct, Mars to stay) podrazumevaju da se u prvim misijama zaboravi na povratak na Zemlju bar 30 godina, a moćda i zauvek.

Prve naseljenike bi čekao boravak u skučenom prostoru stambenih modula - habitata. Izlazak na površinu Marsa u skafanderu ne bi pružao neku utehu jer bi ih okruživali pusti pejsaži u kojima se smenjuju peščane dine i meteoritski krateri ili stenoviti vulkanski tereni. Naseljenici bi morali, da bi opstali, da pronađu led, da ga tope i koriste za navodnjavanje bašti gde bi gajili biljke za hranu i proizvodnju kiseonika. Problem je što je podpovršinski led otkriven kosmičkim sondama u područijima u blizini polova.

Naseljenici bi potpuno zavisili od električne energije dobijene iz nuklearnih reaktora donesenih sa Zemlje jer drugi izvori energije (solarna, energija vetra) na Marsu ne bi bili dovoljni. Onaj koj bi se rešio na takvu misiju, a podrazumeva se da je to zdrav čovek u tridesetim godinama života, mogao bi da se zauvek oprosti od zemaljske prirode. Više nikad ne bi osetio šta je šetnja kroz šumu ili obalom reke, kišu ili miris mora i šum talasa. čak bi se, radi sigurne i dugotrajne zaštite od kosmičkog zračenja i mikrometeorita, habitati morali ukopati na bar deset metara ispod površine tako da naseljenici ne bi mogli da posmatraju kroz prozore habitata Marsove pejsaše i uživaju bar u Sunčevom svetlu. Koliko ima ljudi spremnih za život u takvim uslovima?

Prvo: zagrejati planetu

Da bi se naselio Mars i da bi ljudi živeli u normalnim uslovima, potrebno je izmeniti fizičke uslove na njegovoj površini stvaranjem atmosfere koja bi pritiskom, temperaturom a po mogućnosti i sastavom bila slična Zemljinoj atmosferi. Takav poduhvat fizičkog inženjeringa na planetarnom nivou naziva se teraformiranje (terraforming).

Idejom teraformiranja Marsa bavili su se mnogi naučnici, planetolozi i inženjeri koji su radili za NASA-u ili još uvek rade: Džejms Oberg, Kristifor MekKej, Martin Fog, Džejms Lavlok, tvorac čuvene GAIA teorije po kojoj biosfera menja fizičku sredinu planete prema sopstvenim potrebama, Majkl Alebi i Robert Zubrin, osnivač Američkog društva za Mars (Mars Society). Oni su izneli brojne ideje kako izmeniti Mars, tj. teraformirati ga.

Količine smrznutog ugljendioksida i leda ispod Marsove površine su nepoznate, kao i debljina prašnjavog sloja tzv. Marsovog regolita. Ispitivanja radarskim sondama-orbiterima Marsa treba da daju odgovor na to pitanje. Sonda MRO sa radarom SHARAD skenira slojeve do 800m dubine.

Mars prima samo 40% toplote i svetlosti Sunca i hladniji je za oko 60°C od Zemlje, što podrazumeva da je prvi korak teraformiranja da se on zagreje. Džinovskim ogledalom postavljenim u orbiti Marsa oko Sunca reflektovano sunčevo zračenje bi se usmerilo na Marsove polove i isparilo smrznuti ugljendioksid dizanjem temperature iznad -˝78°C. To bi dovelo do pojave gušće atmosfere i efekta "staklene bašte", tj. zadržavanja toplote koje Mars emituje u kosmos, čime bi se stvorili povoljni uslovi na provršini Marsa (atmosferski pritisak od 0,5 do 1 bara) i nešto povećana temperatura. Za inicijalno zagrevanje planete i isparavanje smrznutog ugljendioksida ogledala bi trebala da imaju bar 125 km u prečniku (Zubrinovo ogledalo) i masu od 200.000 t. Logično je da se izgrade materijalima sa Marsovih satelita Deimosa i Fobosa. Za veće zagrevanje Marsa, ogledala bi trebalo da imaju dimenzije preko 1000 km u prečniku a za potrebe proizvodnje aluminijuma za ogledala iz silikata Marsovih meseca potrebna bi bila snaga jedne veće nuklearne centrale.

Drugi prilaz je da se u atmosferu Marsa puste gasovi sa jakim efektom staklene bašte, npr. amonijak ili fluorkarboni. Potrebna količina amonijaka bi bila oko 10 milijardita fluorkarbona oko 1,5 milijarde t (najpovoljniji je C3F8 fluorpropan). Ako bi fabrička postrojenja na Marsu postepeno povećavala proizvodnju fluorkarbona do oko 75 miliona t godišnje, bilo bi potrebno približno 40 godina da se dostigne potrebna koncetracija tih gasova u Marsovoj atmosferi i podigne srednja temperatura za 40°C, tako da bi na ekvatoru bila oko 4°C uz male dnevne oscilacije. Podrazumeva se da će se za takav poduhvat naći na Marsu dovoljno fluoridnih minerala i da će biti na raspolaganju izvori energije snage nekoliko nuklearnih centrala.

Od početka zagrevanja i stvaranja gušće atmosfere počinju procesi čiji se ishod ne može sasvim predvideti. Mars je prekriven slojevima prašine debelim više kilometara, tzv. Marsovim regolitom, nastalim od meteorita i vulkanskim procesima. U gušćoj atmosferi nastale bi permanentne peščane oluje što bi dovelo do ponovnog pada temperature na čitavoj planeti. Ukupna količina ugljendioksida smrznutog u tlu i polarnim kapama Marsa je nepoznata. Postoji mogućnost da dublje ispod površine Marsa CO2 postoji i u tečnom stanju. Njegovo probijanje i isparavanje na površinu bi izazvalo prave erupcije. šta ako ga ima više nego što je potrebno i pokrene se proces koji se ne može zaustaviti? Oslobađanjem ukupne količine ugljendioksida hemijski vezanog u mineralima na Marsu moglo bi da stvori atmosferu sa pritiskom i do 15 bara, što sigurno nije cilj ovog poduhvata.

Život pod providnim kupolama

Ukupna količina vodenog leda ispod površine Marsa još uvek je nepoznata. Topljenjem tog leda, isparavanjem vode, formiranjem oblaka i padavina stvorile bi se vodene bujice koje bi predstavljale pravu planetarnu katastrofu čije se razmere zasad ne mogu sagledati. Ako količina vode nije veća od prašnjavog sloja (Marsovog regolita), verovatno bi taj sloj upio oslobođenu vodu. Sadašnje saznanje o Marsu je nedovoljno da bi se mogao doneti pouzdan zaključak ali ozbiljnija istraživanja radarskim sondama na orbiti Marsa, započeta sadašnjim Mars Express-om i MRO, mogla bi dati odgovor o količini leda na Marsu i debljini prašnjavog sloja.

Zagrevanje Marsa neće biti kontinualan proces i prolaziće kroz periode naglih skokova i periodičnih katastrofa. Ali, stvaranjem atmosfere ugljendioksida na Marsu, sa pritiskom i temperaturom približnim normalnim uslovima na Zemlji, ljudi bi mogli da se naseljavaju pod providnim kupolama na samoj površini a takođe bi mogli da gaje useve u staklenim baštama. Probijanje takve kupole ne bi značilo trenutnu smrt usred dekompresije a boravak na površini bio bi moguć u sasvim lakim odelima i sa maskama sa kiseonikom za disanje. U prisustvu tečne vode, bakterije i alge bi mogle da opstanu i u takvoj atmosferi a možda bi se neke biljke genetskim inženjeringom mogle prilagoditi takvim uslovima.

Da bi se teraformiranje Marsa dovelo do konačnog cilja, potrebno je stvaranje atmosfere sastavljene od kiseonika i azota koju bi ljudi mogli da udišu. Kiseonika na Marsu ima u oksidima gvožđa koji čine 14% sastava njegovog tla, ali je pitanje kako ga osloboditi. Mogle bi ga osloboditi i biljke procesom fotosinteze tj. fotolizom vode ali zato treba podići temperaturu većeg dela planete iznad nula stepeni; taj bi proces trajao hiljadama godina. Glavni problem je vrlo mala količina azota u Marsovoj atmosferi a verovatno i u tlu planete. Mars je zbog svoje male gravitacije i nedostatka magnetnog polja, dejstvom solarnog vetra, izgubio svoju prvobitnu atmosferu od azota. Potrebna količina azota je 3x10exp15 t, što odgovara lopti smrznutog azota prečnika 192 km. Odakle doneti toliku količinu? U Titanovoj atmosferi ga ima znatno više nego što je potrebno, ali da bi se ta masa prenela na Mars potrebna je energija reda veličina 3x10exp26 J, što odgovara sadašnjoj potrošnji čovečanstva za pola miliona godina!

Disanje pomera budućnost

Ako ostavimo po strani etičku i filozofsku dimenziju teraformiranja Marsa, jer ima i onih koji smatraju da Mars ne treba menjati i da bi trebalo da ostane onakav kakvog ga je priroda stvarala milijardama godina, možemo da zaključimo da je teraformiranje Marsa proces čiji se početak može sagledati. On bi mogao započeti već u ovom veku, ali ostvarenje krajnjeg cilja, stvaranje atmosfere sastavljene od azota i kiseonika pogodne za disanje čoveka kao i opstanak čitave biosfere pripada znatno daljoj budućnosti.

Pronalasci na osnovu nanotehnologije, stvaranje nanomašina koje bi mogle da prerađuju Marsov regolit ili neke za sada neslućene mogućnosti genetičkog inženjeringa i stvaranje biljaka sposobnih da opstanu u postojećim uslovima na Marsu mogli bi da ubrzaju proces teraformiranja. Potpuno kibernetizovani integrisani tehnološki kompleksi, fabrike koje bi izraživale sopstvene kopije (Fon Nojmanova mašina) takođe bi mogle doprineti realizaciji ove ideje proizvodnjom fluorkarbona, a mogu se pojaviti i sasvim nova rešenja. Ne znamo kako će razmišljati čovečanstvo kad bude imalo 10 ili 12 milijardi ljudi i kada bude raspolagalo energijom deset ili sto puta većom od sadašnje. Teraformiranje Marsa neće biti lak poduhvat - ali ako to čovečanstvo ne bude učinilo u narednim vekovima, šta će uopšte da učini u Sunčevom sistemu?

Dragan Lazarević