Ludzkie zainteresowanie Marsem wzrosło dramatycznie w ciągu ostatnich kilku dekad. Oprócz ośmiu aktywnych misji odbywających się obecnie na Czerwonej Planecie lub w jej pobliżu, do końca dekady na Marsa zostanie wysłanych jeszcze siedem modułów robotów, łazików i orbiterów. XX wieku kilka agencji kosmicznych planuje rozmieścić załogowe misje na powierzchni.
Ponadto wciąż jest sporo wolontariuszy, którzy są gotowi udać się na Marsa w jedną stronę, i ludzie, którzy opowiadają się za uczynieniem go naszym drugim domem. Wszystkie te propozycje zwracają również uwagę na niebezpieczeństwa, które czyhają na ludzi na Marsie. Oprócz zimnego, suchego środowiska, braku powietrza i gigantycznych burz piaskowych istnieje również kwestia promieniowania.
Skąd pochodzi promieniowanie na Marsie?
Mars nie ma tak ochronnej magnetosfery jak Ziemia. Naukowcy uważają, że kiedyś w jądrze Marsa występowały prądy konwekcyjne, które wywoływały efekt dynama, który wprawiał w ruch planetarne pole magnetyczne. Ale około 4,2 miliarda lat temu - najwyraźniej z powodu zderzenia z dużym obiektem lub szybkiego ochłodzenia jądra - ten efekt dynama zniknął.
W rezultacie przez następne 500 milionów lat atmosfera Marsa była powoli odparowywana przez wiatr słoneczny. Z powodu utraty pola magnetycznego i atmosfery powierzchnia Marsa jest narażona na znacznie wyższe poziomy promieniowania niż Ziemia. Oprócz ciągłej ekspozycji na promienie kosmiczne i wiatr słoneczny, Mars jest narażony na śmiertelne dawki sterylizującego promieniowania wraz z rozbłyskami słonecznymi.
Film promocyjny:
Jak poszły badania?
W 2001 roku NASA wysłała na Marsa sondę Mars Odyssey, wyposażoną w specjalny przyrząd MARIE (Marsian Radiation Experiment), który miał mierzyć poziom promieniowania wokół Marsa. Ponieważ Mars ma raczej rzadką atmosferę, promieniowanie zarejestrowane przez Mars Odyssey powinno być prawie takie samo jak na powierzchni.
Podczas 18 miesięcy pracy sonda Mars Odyssey wykryła stałe promieniowanie, którego poziom był 2,5 razy wyższy niż poziom na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej - 22 milirady dziennie, czyli 8000 miliradów (8 radów) rocznie. Sonda zarejestrowała również dwa zdarzenia związane z protonami słonecznymi, w których poziom promieniowania wzrósł do 2000 milirad dziennie.
Dla porównania, ludzie w krajach rozwiniętych są narażeni na średnio 0,62 Radu rocznie. I chociaż badania wykazały, że organizm ludzki może wytrzymać dawkę do 200 radów bez żadnych uszkodzeń, długotrwałe narażenie na promieniowanie na poziomie marsjańskim może prowadzić do różnego rodzaju problemów zdrowotnych - ostrej choroby popromiennej, zwiększonego ryzyka zachorowania na raka, uszkodzeń genetycznych, a nawet śmierci.
Dlatego NASA i inne agencje kosmiczne przestrzegają strategii minimalnego ryzyka podczas planowania misji.
Możliwe rozwiązania
Pierwsi odwiedzający Marsa z pewnością będą musieli zmierzyć się ze zwiększonym poziomem promieniowania na powierzchni. Co więcej, każda próba skolonizowania Czerwonej Planety będzie również wymagać środków minimalizujących wpływ. Istnieje już kilka rozwiązań, zarówno krótkoterminowych, jak i długoterminowych.
Na przykład NASA utrzymuje kilka satelitów, które badają słońce, środowisko kosmiczne w całym Układzie Słonecznym i śledzą galaktyczne promienie kosmiczne w nadziei na lepsze zrozumienie promieniowania słonecznego i kosmicznego. Agencja szuka również najlepszych opcji ochrony astronautów i elektroniki.
W 2014 roku NASA rozpoczęła Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, intensywny konkurs z nagrodą w wysokości 12 000 dolarów, która nagrodzi najlepsze pomysły na zmniejszenie wpływu galaktycznego promieniowania kosmicznego na astronautów. Po pierwszym konkursie w kwietniu 2014 r. W lipcu odbył się kolejny, z łączną nagrodą w wysokości 30 000 USD na pomysły związane z aktywną i pasywną obroną.
Jeśli chodzi o pobyty długoterminowe i kolonizację, w przeszłości pojawiło się kilka innych pomysłów. Na przykład, jak sugerują Robert Zubrin i David Baker w planie misji Mars Direct, mieszkania można budować bezpośrednio w ziemi, co będzie naturalną osłoną przed promieniowaniem.
Zaproponowano również stworzenie nadmuchiwanych modułów zamkniętych w ceramice wykonanej z marsjańskiej gleby. Plan ten będzie opierał się na technice druku 3D znanej jako „spiekanie”, w której piasek przekształca się w stopiony materiał za pomocą promieni rentgenowskich.
MarsOne, organizacja non-profit, która obiecuje skolonizować Marsa w ciągu najbliższych kilku dekad, oferuje własną opcję ochrony marsjańskich osadników przed promieniowaniem. Organizacja zaproponowała wbudowanie osłony w moduł statku kosmicznego, pojazdu i mieszkania misji. W przypadku rozbłysku słonecznego, jeśli ochrona nie wystarczy, proponują utworzenie specjalnego schronu przed promieniowaniem (umieszczonego w wydrążonym zbiorniku na wodę) w ich habitacie tranzytowym Marsa.
Jednak najbardziej drastyczna propozycja łagodzenia skutków polega na ponownym uruchomieniu jądra planety w celu przywrócenia jej magnetosfery. Aby to zrobić, musimy upłynnić zewnętrzny rdzeń, aby mógł ponownie konwekować wokół wewnętrznego rdzenia. Właściwy obrót planety zacznie tworzyć efekt dynamo i zostanie wygenerowane pole magnetyczne.
Według Sama Factora, absolwenta Wydziału Astronomii Uniwersytetu Teksańskiego, można to zrobić na dwa sposoby. Pierwszym jest zdetonowanie serii głowic termojądrowych w pobliżu jądra planety, a drugim jest wysłanie prądu elektrycznego przez planetę, wytwarzając w jądrze opór, który się nagrzeje.
Naukowcy z National Institute of Synthesis Science (NIFS) w Japonii przeprowadzili w 2008 roku badanie, w którym rozważano możliwość wytworzenia sztucznego pola magnetycznego wokół Ziemi. Stwierdziwszy, że natężenie pola magnetycznego spadło o 10% w ciągu ostatnich 150 lat, opowiedzieli się za utworzeniem pierścieni nadprzewodzących otaczających planetę, które mogłyby zrekompensować przyszłe straty.
Po kilku zmianach taki system można by dostosować do Marsa. Stworzy pole magnetyczne, które pomoże chronić powierzchnię przed niektórymi szkodliwymi promieniami. A jeśli terraformatory mogą stworzyć atmosferę na Marsie, taki system ochroni ją również przed wiatrem słonecznym.
Wreszcie badanie przeprowadzone w 2007 roku przez naukowców z Instytutu Mineralogii i Petrografii w Szwajcarii pokazało, jak wygląda jądro Marsa. Korzystając z komory diamentowej, naukowcy byli w stanie odtworzyć warunki ciśnienia w układach żelazo-siarka i żelazo-nikiel-siarka, które odpowiadają środkowi Marsa.
Okazało się, że w temperaturach marsjańskiego jądra (około 1227 stopni Celsjusza) rdzeń wewnętrzny byłby ciekły, ale część zewnętrzna byłaby lekko zestalona. Różni się to bardzo od jądra Ziemi, w którym krzepnięcie jądra wewnętrznego uwalnia ciepło, które powoduje stopienie jądra zewnętrznego, powodując w ten sposób efekt dynama i pole magnetyczne.
Brak stałego wewnętrznego jądra na Marsie oznaczałby, że pewnego dnia płynne jądro zewnętrzne musiało mieć inne źródło energii. W jakiś sposób to źródło wyschło, a zewnętrzny rdzeń zestalił się, kończąc efekt dynama. Jednak ich badanie wykazało również, że ochłodzenie planety może w przyszłości doprowadzić do zestalenia jądra, ponieważ albo bogate w żelazo ciała stałe wpadną do centrum, albo siarczki żelaza będą krystalizować w jądrze.
Innymi słowy, jądro Marsa może pewnego dnia zestalić się w wyniku podgrzania zewnętrznego jądra i stopienia go. W połączeniu z własnym obrotem planety wygeneruje to efekt dynamo, który ponownie wyzwoli pole magnetyczne planety. Jeśli to prawda, to kolonizacja Marsa i bezpieczne życie na nim będzie kwestią czasu - trzeba będzie poczekać, aż rdzeń się skrystalizuje.
Nie ma innego wyjścia. Obecnie promieniowanie na powierzchni Marsa jest dość niebezpieczne. Dlatego wszelkie przyszłe loty na planetę będą uwzględniać ochronę przed promieniowaniem i środki zaradcze. A każdy, kto pozostanie na Marsie przez długi czas, będzie musiał albo pogrzebać się głębiej w ziemi, albo chronić się przed słońcem i promieniami kosmicznymi.
Ale potrzeba jest matką wynalazku, prawda? A ponieważ musimy zacząć kolonizować inne światy, jeśli chcemy przetrwać jako gatunek, będziemy musieli uciekać się do innowacyjnych rozwiązań.
ILYA KHEL