Die Idee, den Mars irgendwie zu formen, um ihn bewohnbarer zu machen, ist ein visionärer Science-Fiction-Traum. Aber jetzt könnte ein Material namens Silica-Aerogel die ganze Idee der Terraformung des Mars etwas weniger unmöglich machen.
Bemerkenswerte Leute von Carl Sagan bis Elon Musk haben vorgeschlagen, den Mars zu erwärmen und ihm eine Atmosphäre zu geben, und der Trick liegt im gefrorenen CO2 und Wasser in den Polkappen des Planeten. Sagan sagte, wenn diese Kappen irgendwie verdampft werden könnten, würde der CO2-Treibhauseffekt den Rest erledigen. Musk sagte glanzvoll und halb im Scherz, dass Atombomben, die auf die Stangen fallen, den Trick machen würden.
Es gibt ernsthafte wissenschaftliche Arbeiten, um die Idee zumindest theoretisch zu untersuchen. Die zentrale Frage ist, ob der Mars über genügend CO2 und Wasser verfügt, um eine erdähnliche atmosphärische Dichte zu erzeugen.
Im Jahr 2018 untersuchten Wissenschaftler der University of Colorado die Frage. Ihre Schlussfolgerung? Terraforming Mars ist mit unserer aktuellen Technologie nicht möglich, was die meisten Menschen bereits für sicher hielten.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass nicht genügend CO vorhanden ist2 Auf dem Mars zu bleiben, um eine signifikante Erwärmung des Gewächshauses zu gewährleisten, war das Gas, das in die Atmosphäre gebracht werden sollte; Darüber hinaus ist der größte Teil des CO2 Gas ist nicht zugänglich und konnte nicht ohne weiteres mobilisiert werden. Infolgedessen ist die Terraformierung des Mars mit der heutigen Technologie nicht möglich “, sagte Bruce Jakosky, Professor am Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität von Colorado, Boulder.
Aber das war vor einem Jahr und die Technologie entwickelt sich ständig weiter.
In einer neuen Studie zur Naturastronomie schlagen drei Forscher des Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Harvard University und der University of Edinburgh vor, dass der Mars bewohnbar gemacht werden könnte, wenn wir unser Denken ändern und neue Technologien einsetzen. Anstatt große Träume davon, den gesamten roten Planeten bewohnbar zu machen, was Wissenschaftler als Global Atmospheric Modification (GAM) bezeichnen, was wäre, wenn kleine Regionen transformiert werden könnten?
Der Schlüssel hinter ihrer Denkweise ist Silica Aerogel.
"Dieser regionale Ansatz, den Mars bewohnbar zu machen, ist viel leichter zu erreichen als die globale Veränderung der Atmosphäre."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson Fakultät für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften
Silica Aerogel ist nicht das, was Sie vielleicht denken. Es handelt sich nicht um ein echtes Gel, sondern um ein festes, starres und trockenes Material. Es entsteht durch Extrahieren der Flüssigkeit aus einem Gel mit einem Verfahren, das als überkritisches Trocknen bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird auch entkoffeinierter Kaffee hergestellt.
Die Forscher hinter dieser neuen Studie verwendeten Modelle und Experimente, um zu zeigen, dass eine dünne Aerogelschicht von 2 bis 3 cm (0,8 bis 1,2 Zoll) das Eindringen von Sonnenlicht ermöglichen könnte, aber Wärme einfangen würde. Das Gel würde auch genügend Sonnenlicht für die Photosynthese zulassen und den bedeckten Bereich dauerhaft erwärmen, so dass Wassereis und gefrorenes CO2 schmelzen könnten. Vielleicht das Beste von allem, es würde keine energiehungrige Wärmequelle brauchen, um dies zu tun.
"Dieser regionale Ansatz zur Bewohnbarkeit des Mars ist viel leichter zu erreichen als die globale Veränderung der Atmosphäre", sagte Robin Wordsworth, Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -technik an der Harvard John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften (SEAS) und am Department of Earth und Planetary Science. "Im Gegensatz zu den vorherigen Ideen, den Mars bewohnbar zu machen, kann dies systematisch mit Materialien und Technologien entwickelt und getestet werden, die wir bereits haben", sagte er in einer Pressemitteilung.
"Kleine Inseln der Bewohnbarkeit"
"Der Mars ist neben der Erde der bewohnbarste Planet in unserem Sonnensystem", sagte Laura Kerber, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Aber es bleibt eine feindliche Welt für viele Arten von Leben. Ein System zur Schaffung kleiner bewohnbarer Inseln würde es uns ermöglichen, den Mars kontrolliert und skalierbar zu transformieren. “
Das Silica-Aerogel, die Idee der Insel der Bewohnbarkeit, wurde von etwas inspiriert, das bereits an den Polen des Mars vorkommt.
Anders als auf der Erde ist das CO2 auf dem Mars gefroren und an den Polen eingeschlossen. Während hier auf der Erde die Pole Wassereis sind, sind die Mars-Pole eine Kombination aus Wassereis und CO2-Eis. Obwohl es gefroren ist, lässt dieses CO2 das Sonnenlicht eindringen, während es die Wärme einfängt.
Bilder von Mars-Polen zeigen, wie dies geschieht.
In diesem Bild von Eis auf dem Mars hat das CO2 die Wärme der Sonne eingefangen. Dadurch entstehen im Sommer kleine Wärmetaschen, die sich als schwarz geschmolzene Flecken im Eis zeigen.
"Wir haben angefangen, über diesen Festkörper-Treibhauseffekt nachzudenken und darüber, wie er in Zukunft für die Schaffung bewohnbarer Umgebungen auf dem Mars genutzt werden kann", sagte Wordsworth. „Wir haben darüber nachgedacht, welche Materialien die Wärmeleitfähigkeit minimieren und dennoch so viel Licht wie möglich durchlassen können.“
Wie sich herausstellt, ist Silica-Aerogel genau das Richtige für Sie. Es wurde erstmals 1931 erfunden und ist eines der am höchsten isolierenden Materialien, die jemals hergestellt wurden. Das liegt daran, dass es sich um ein sehr poröses Material handelt, das fast vollständig aus Luft besteht. Es ist ungefähr 99,8% Luft, ähnlich einem thermischen Fenster.
Silica-Aerogele sind zu 97 Prozent porös, was bedeutet, dass sich Licht durch das Material bewegt, die miteinander verbundenen Nanoschichten aus Siliziumdioxid jedoch Infrarotstrahlung einfangen und die Wärmeleitung stark verlangsamen. Diese Aerogele werden heute in verschiedenen technischen Anwendungen eingesetzt, darunter in den Mars Exploration Rovers der NASA. Sie werden verwendet, um die empfindliche Elektronik warm zu halten.
"Silica-Aerogel ist ein vielversprechendes Material, da seine Wirkung passiv ist", sagte Kerber. "Es würde keine großen Mengen an Energie oder Wartung von beweglichen Teilen erfordern, um einen Bereich über lange Zeiträume warm zu halten."
Die Forscher führten Experimente durch, um die Bedingungen auf dem Mars nachzuahmen. Sie experimentierten mit zwei Arten von Silica-Aerogel: Partikeln und Fliesen. Sie fanden heraus, dass beide die Temperatur wirksam erhöhten. Beide blockierten auch wirksam gefährliche UV-Strahlung.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass eine 2 cm oder mehr Aerogelschicht die UVC-Strahlung auf weniger als 0,5% reduzierte. UVC ist energiereichere UV-Strahlung und kann besonders schädlich sein. Auf der Erde gelangt aufgrund von Ozon, molekularem Sauerstoff und Wasserdampf in der oberen Atmosphäre fast keine messbare UVC-Strahlung an die Oberfläche.
"Über einen ausreichend großen Bereich verteilt, würden Sie keine andere Technologie oder Physik benötigen, Sie würden nur eine Schicht dieses Materials auf der Oberfläche benötigen und darunter würden Sie permanent flüssiges Wasser haben", sagte Wordsworth. "Daraus ergeben sich eine ganze Reihe faszinierender technischer Fragen."
Es ist leicht genug, sich eine Art Kuppelstruktur aus Silica-Aerogel vorzustellen. Es wäre warm genug, um bewohnbar zu sein, und würde auch UV-Strahlung blockieren. Es könnte wie ein Gewächshaus auf der Erde sein, in dem Wasser flüssig bleibt und Pflanzen wachsen können.
Es gibt natürlich noch viel mehr Arbeit und Forschung zu tun. Wordsworth und die anderen Forscher beabsichtigen, Silica-Aerogele an marsähnlichen Orten hier auf der Erde zu testen. Sie zielen auf ein trockenes Tal in Chile und der Antarktis.
Wordsworth ist eines klar: Die Entwicklung des Marsklimas ist nicht nur eine technische und technische Frage. Es ist auch eine ethische und philosophische Frage.
Wenn auf dem Mars bereits einige Mikroben leben, vielleicht irgendwo unter der Oberfläche, was ist dann mit ihnen? Sollen wir es tun? Haben wir das Recht?
"Wenn Sie das Leben auf der Marsoberfläche ermöglichen wollen, sind Sie sicher, dass es dort noch kein Leben gibt? Wenn ja, wie navigieren wir das? “, Fragte Wordsworth. "In dem Moment, in dem wir uns dazu entschließen, Menschen auf dem Mars zu haben, sind diese Fragen unvermeidlich."
Quellen:
- Forschungsbericht: Ermöglichung der Bewohnbarkeit des Mars mit Kieselgel-Aerogel über den Festkörper-Treibhauseffekt
- Pressemitteilung: Ein materieller Weg, um den Mars bewohnbar zu machen
- Pressemitteilung: Mars-Terraforming ist mit der heutigen Technologie nicht möglich
- Wikipedia: Aerogel
- Space Magazine: Sollten wir den Mars terraformieren?
