Život na Marsu: jak nás nedávné objevy přibližují k přechodu na Červenou planetu a jak dlouho to bude trvat.
16. srpna 2019 excentrický miliardář a vynálezce Elon Musk tweetoval Nuke Mars! („Pojďme zasáhnout Mars jadernými bombami!“). Mars - a co s ním člověk může dělat - znepokojuje lidstvo přinejmenším od Marťanských kronik Raye Bradburyho. Mezi fantazií před půl stoletím a naší dobou však existuje obrovský rozdíl: nejnovější vědecké objevy přenesly rozhovory o životě na Marsu z fantasy kruhů do kanceláří vědců a dokonce i podnikatelů.
Čtvrtá planeta sluneční soustavy má v poloměru poloviční velikost Země, ale v ploše se rovná všem zemským kontinentům dohromady (naštěstí zde nejsou žádné oceány), navíc v roce 2008 tam výzkumná sonda NASA našla vodu (v forma ledu). Není divu, že existuje pokušení osídlit planetu a doslova v červenci 2019 mohly raketové motory pro let tam poprvé zvednout do vzduchu Starhopper, prototyp, který se za pár let promění v hvězdnou loď - raketa a kosmická loď vytvořená speciálně pro lety na Mars. Díky úplné opětovné použitelnosti hvězdné lodi (více než sto použití) by se náklady na lety na Mars měly snížit.
Průměrná roční teplota na Marsu je zároveň -63 stupňů Celsia, přibližně stejná jako na antarktické stanici Vostok. Je tam tak chladno, protože jeho atmosféra je 150krát tenčí než atmosféra Země. S tak tenkou skořápkou plynu je skleníkový efekt velmi slabý, a proto je chladno. Problém lze vyřešit přiblížením klimatických podmínek na Marsu ke klimatu Země - tomuto procesu se říká terraformování. V případě Marsu je k tomu nutné nějak ostře ohřát povrch planety, která se i v nejlepších letech nachází odtud 56 milionů kilometrů.
Vědci s tímto problémem bojují celkem tvrdě a nedávno, v létě roku 2019, byl představen neobvyklý způsob, jak zajistit, aby byla Červená planeta obyvatelná - alespoň pro začátek. Ukázalo se, že průhledná kopule vyrobená z exotického gelového materiálu o tloušťce jen pár centimetrů zahřívá pozemskou napodobeninu marťanské půdy při špatném místním osvětlení natolik, že je schopna podporovat život rostlin bez dalšího ohřevu. A to je skutečný pocit. Řekneme vám, co lze obecně udělat, aby po určitém počtu let lidé procházeli marťanskými poli a obdivovali dva měsíce najednou.
Kopule aerogelu: skleníky úrovně 80 objevené vědci před měsícem
Pojďme rovnou k nejnovějšímu objevu. V červenci 2019 provedl tým vědců jednoduché laboratorní experimenty, ve kterých umístili analog marťanské půdy do komory se vzácnou atmosférou a marťanskou teplotou. Pak zářily na kopulích lampami, které dodávaly 150 wattů energie na metr čtvereční - přesně tolik, kolik slunce v průměru dává povrchu Marsu.
Ukázalo se to překvapivě: bez sebemenšího vnějšího ohřevu se povrch marťanské půdy pokrytý shora gelovou kopulí mírně zahřál nad nula stupňů. Kopule tlustá jen dva centimetry dobře přenáší viditelné světlo, zahřívá půdu, ale velmi špatně propouští ultrafialové, infračervené záření a teplo. Surovin pro jeho výrobu (obyčejný písek) je na Marsu i na Zemi více než dost.
Ohřev země o 65 stupňů jednoduchou průhlednou kopulí vypadá jako zázrak, protože zdola nemá speciální tepelnou izolaci a část tepla stále proudí do stran. To znamená, že je to jako pokrýt zamrzlou zem chytře uspořádaným voskovaným hadříkem - a pak se všechno děje samo. Ale není tu žádný zvláštní zázrak. Aerogely byly objeveny v roce 1931 a ve skutečnosti se jedná o běžný alkoholový gel, ze kterého se veškerý alkohol odpařuje zahříváním a zanechává síť vzduchem naplněných kanálů. Jeho tepelně izolační vlastnosti při stejné tloušťce jsou až 7,5krát vyšší než u pěny nebo minerální vlny, přičemž jsou prakticky průhledné. Běžné obydlí vyrobené z ní a na Zemi, které je zcela průhledné, by nevyžadovalo vytápění, s výjimkou dlouhé polární noci.
Je zajímavé, že tento materiál již byl na Marsu testován: americké rovery používají aerogel, aby jejich vnitřní přístroje nebyly během marťanské noci, kdy teplota může klesnout na -90 stupňů, podchlazeny.
Vědci, kteří navrhli takové kopule jako způsob, jak se jednoho dne přesunout na Mars, poznamenávají, že aerogelové kopule lze snadno přepravovat na velké vzdálenosti. Pokusy v pozemských laboratořích navíc již ukázaly, že i rajčata rostou úplně na analogii marťanské půdy, pokud by teplota byla normální. Ani pro ně není nutné utrácet mnoho vody: nemá se kam vypařovat zpod kupole, to znamená, že i její malé množství bude rostlinami neustále konzumováno „v kruhu“. Mimochodem, aby se potvrdily tyto návrhy, autoři plánují přenést experimenty do Antarktidy - suchých údolí McMurdo, která jsou extrémně blízká Marsu z hlediska podnebí a bezvodosti.
Musk má pravdu: Mars může být skutečně bombardován - a možná užitečně (ale ne fakt)
Nejradikálnější způsob řešení problému, jak se často stává, navrhl Elon Musk: bombardovat póly Marsu termonukleárními bombami. Výbuchy by měly odpařit oxid uhličitý, který tvoří většinu ledu v polárních čepicích této planety. CO2 vytvoří skleníkový efekt, to znamená, že z jaderných bomb na čtvrté planetě se bude vážně a dlouho zahřívat.
Je pravda, že v roce 2018 předložila studie sponzorovaná NASA zcela jiný pohled: je zbytečné bombardovat póly. A obecně veškerý oxid uhličitý na Marsu nestačí k vytvoření dostatečně husté atmosféry pro vážné oteplení. Podle výpočtů vědecké skupiny „nasov“, která roztavila polární čepičky oxidu uhličitého, lze tlak zvýšit pouze 2,5krát. Bude se oteplovat, ale stále jsou antarktické teploty - a atmosféra je 60krát tenčí než naše. Autoři práce přímo zmínili osobu, jejíž úhel pohledu kritizují: Elon Musk. Ale zdá se, že to ho ani trochu netrápilo.
I na Marsu můžete najít kaňon dlouhý tisíce kilometrů - a usadit se v něm.
Mars má velmi neobvyklé reliéfní prvky, které se na Zemi nenacházejí. Jedním z nich je 4000 km dlouhý kaňonový systém Mariner Valley, nejdelší známý ve sluneční soustavě. Jeho šířka je až 200 kilometrů a hloubka až 7 kilometrů. To znamená, že na dně kaňonů je atmosférický tlak jeden a půlkrát vyšší a je zde znatelně teplejší a vlhčí než na zbytku planety. Je to přes část Marinerových údolí, kde kosmická loď fotografuje skutečné mlhy z vodní páry (na obrázku níže) a na svazích jiných oblastí - tmavé stopy proudů v písku a tyto proudy jsou podezřele podobné vodě.
Marinerova údolí nejsou všude široká - na některých místech je jejich šířka jen několik kilometrů. Již dlouho bylo navrženo zakrýt tato místa skleněnou kopulí, věřit, že to bude stačit k udržení tepla a vytvoření místní vysoké teploty. Aerogelová kupole nad takovou oblastí s vodou může vést k vytvoření místního relativně teplého podnebí s vlastními srážkami a vodou. Taková místa lze budovat postupně a čím větší je plocha pokrytá dosedajícími kopulemi, tím vyšší bude průměrná teplota (menší tepelné ztráty stěnami). Takže ve skutečnosti může takové postupné „plíživé“terraformování zabírat velmi velkou plochu planety.
Co se děje s výpočty NASA a proč jsou nesouhlasní vědci již najati ve SpaceX?
Existuje jednodušší způsob globálního oteplování Marsu na teploty Země. Jak poznamenala jiná skupina vědců, tuto metodu jsme již na Zemi vyzkoušeli, aniž bychom chtěli - emitovat do atmosféry 37 miliard tun oxidu uhličitého a postupně zvyšovat teplotu na planetě. Touto cestou jsou skleníkové plyny.
Samozřejmě na Marsu není uhlí, které by mohlo při spalování vytvořit skleníkový efekt. A CO2 není nejúčinnější skleníkový plyn. Existují mnohem lepší kandidáti, z nichž nejslibnější je SF6. Jeho molekula se skládá z jednoho atomu síry, kolem kterého trčí šest atomů fluoru. Díky své „objemnosti“molekula dokonale zachycuje ultrafialové i infračervené záření a dobře přenáší viditelné světlo. Pokud jde o sílu skleníkového efektu, který způsobuje, je 34 900krát větší než oxid uhličitý. To znamená, že jen milion tun této látky by poskytlo stejný skleníkový efekt jako desítky miliard tun CO2 emitovaných dnes lidstvem.
Kromě toho je plyn SF6 velmi houževnatý - jeho životnost v atmosféře je od 800 do 3200 let, v závislosti na vnějších podmínkách. To znamená, že si nemusíte dělat starosti s jeho rozpadem v marťanské atmosféře: jakmile je vyroben, zůstane tam velmi dlouho. Kromě toho je plyn neškodný pro člověka a všechny živé organismy. Ve skutečnosti je to na Marsu docela užitečné, protože zachycuje UV paprsky o nic horší než ozon, který tam zatím není.
Podle výpočtů může asi za 100 let vstřikování super-skleníkových plynů tohoto typu zvýšit teploty na planetě o desítky stupňů.
Je zajímavé, že o něco dříve byla s podporou NASA provedena další vědecká práce, která popsala právě takový scénář - terraformování Marsu kvůli člověkem vytvořeným skleníkovým plynům se zvýšenou účinností. Jednou z autorek této práce byla Marina Marinova, která dlouho pracovala pro NASA a dnes získala práci ve SpaceX. Samotný Elon Musk to označil jako spoluautora a kritizoval práci, která hovoří o nedostatku CO2 na Marsu, a údajně mu zabránil přeměnit se na planetu s teplotami blízkými Zemi.
Důležitý rys tak velkého skleníkového efektu: po ohřátí marťanské půdy by měl být v ní vázaný CO2 uvolněn do atmosféry, což dále zvyšuje zahřívání planety.
Kdy bude Mars ve skutečnosti vypadat jako Země?
Ačkoli SF6 může skutečně transformovat celou planetu, je třeba jasně chápat, že k tomu zítra nedojde. Podle výpočtů musíte za to utratit miliardy kilowatthodin ročně - a utratit je na Marsu, přičemž budete vyrábět stejný plyn SF6 z půdy bohaté na fluor a šedou půdu. To znamená, že ti, kteří chtějí terraformovat, budou muset na planetě postavit celou 500 megawattovou jadernou elektrárnu, automatizovaná výrobní zařízení, která neustále uvolňují plyn SF6 do atmosféry. Tento proces přinese hmatatelné výsledky po sto letech práce. No, nebo o něco rychleji s velmi velkými investicemi do vytváření továren.
Po celou tu dobu budou lidé, kteří poskytují své aktivity a studují Mars, někde žít. Je zřejmé, že nejlepším řešením pro lokální transformaci planety v místech jejich osídlení budou aerogelové kopule. To znamená, že v případě potřeby bude terraformace probíhat dvěma způsoby najednou: místní - pro současné kolonisty pomocí kopulí - a globální - pro planetu jako celek.
Kdo už může žít na Marsu - a proč je to důležité
Jabloně na Rudé planetě v blízké budoucnosti nebudou kvést, ale venkovní vegetace tam může skutečně přijít dříve, než si myslíme.
V roce 2012 provedla německá kosmická agentura experiment s arktickým lišejníkem Xanthoria elegans. Byl udržován na 150krát nižším tlaku než na Zemi - bez kyslíku, při marťanských teplotách. Navzdory mimozemské povaze prostředí lišejník nejen přežil, ale také neztratil schopnost úspěšně fotosyntetizovat (v obdobích, které napodobují denní hodiny).
To znamená, že v řadě oblastí Marsu - stejných údolích námořníků - mohou takové organismy v rovníkové zóně žít již dnes. A po zahájení výroby plynu SF6 na Marsu se pro ně vhodné území začne rychle rozšiřovat. Stejně jako ostatní lišejníky, elegantní Xanthoria produkuje kyslík během fotosyntézy. Ve skutečnosti to bylo uvolnění lišejníků na zemské zemi asi před 1,2 miliardami let (0,7 miliardy let před vyššími rostlinami), které umožnilo zemské atmosféře prudce zvýšit obsah kyslíku na úroveň dnešních suchozemských vysočin. S největší pravděpodobností budou mít lišejníky na Marsu stejnou funkci - připravovat atmosféru tak, aby v ní bylo snazší žít složitějším tvorům.
Možná lidé.
