Terraforming av Mars

Terraforming av Mars er en tenkt prosess der klimaet, overflate, og kjente egenskaper til Mars blir endret med det formål å gjøre planeten beboelig for mennesker og annet jordisk liv, og dermed gi muligheten for sikker og bærekraftig bosetting av store områder av planeten.

Terraforming forutsetter at miljøet på en planet kan endres gjennom kunstige virkemidler. En slik endring er aldri gjennomført, og vi vet derfor ikke hvor lett det vil være å terraforme en planet. Det er foreslått flere metoder. Noen er økonomisk uoverkommelige eller umulige på grunn av tilgjengelige naturressurser. Andre kan i dag være teknologisk oppnåelige.

Kunstnerisk oppfatning av prosessen med å terraforme Mars. Illustrasjon: Daein Ballard. Lisensiering: Creative Commons Attribution ShareAlike Kunstnerisk oppfatning av prosessen med å terraforme Mars. Illustrasjon: Daein Ballard. Lisensiering: Creative Commons Attribution ShareAlike

Grunner for terraforming

I fremtiden kan befolkningsvekst og etterspørsel etter ressurser skape et press for at menneskene skal bosette seg på Mars, Månen, og nærliggende planeter, og benytte solsystemets energi og materielle ressurser. Ved å terraforme Mars kan planeten gjøres beboelig for mennesker.

En slik terraforming kan gi muligheter for å bevare Jordens arter i tilfelle en katastrofal utrydding. Om rundt 5 milliarder år vil Solen ha brukt opp hydrogenet i kjernen, som nå er Solens drivstoff. Solen vil da etter hvert svulme og bli en rød kjempe. De ytre lagene eser og kan nå så langt ut at de innerste planetene, Merkur og Venus blir slukt av Solen. Solen vil miste en god del masse mens den er en rød kjempe, og dette kan føre til at de andre planetene, deriblant Jorden, får nye baner. Dette kan hindre at Jorden blir slukt. I så fall må banen vokse.

Det er antydet at Jorden vil være ute av sin beboelige sone før Solen blir en rød kjempe. Utstrålingen fra Solen vil øke med 33 % på tre milliarder år. Dette vil medføre at verdenshavene fordamper og til slutt vil selve Jorden smelte. Den beboelige sonen i solsystemet vil etter hvert forskyves ut til Mars.

Bakgrunn

Overflaten på Mars inneholder allerede mange mineraler som teoretisk kan brukes til terraforming. Store mengder vann-is finnes både under Mars-overflaten og på overflaten ved polene, der vann-isen er blandet med tørris (frossen CO2). Det har blitt funnet betydelige mengder vann-is rundt sydpolen på Mars. Dersom all denne isen smeltet i løpet av kort tid, ville det dekke planeten med i gjennomsnitt 11 meter vann. Tørris (CO2) ved polene går over til gass i løpet av Mars-sommeren, og små mengder vann-is blir liggende igjen. Kraftige vinder med hastigheter på nærmere 400 km/t feier dette bort fra polene. Disse årstidsavhengige vindene transporterer store mengder støv og vanndamp opp i atmosfæren og gjør at jordlignende cirrusskyer kan dannes.

Mesteparten av oksygenet i Mars-atmosfæren forekommer som karbondioksid (CO2), hovedbestanddelen av atmosfæren. Det finnes bare ørsmå mengder med oksygen (O2). Observasjoner gjort med en rekke romsonder tyder på at Mars en gang hadde et miljø relativt likt det som fantes på Jorden i dens barndom. Mens det ser ut til at vann en gang fantes på Mars-overflaten, ser det nå bare ut til forekomme ved polene og under planetoverflaten som permafrost .Tyngdekraften på Mars er såpass svak at lettere gasser i den øvre atmosfæren kan ha forsvunnet ut i rommet og bidratt til uttynning av atmosfæren.

Endringer som er nødvendige

Sammenligning av tørr atmosfære:

  Mars Jorden
Trykk 0,6 kPa 101,3 kPa
Karbondioksid (CO2) 95,32 % 0,04 %
Nitrogen (N2) 2,70 % 78,08 %
Argon (Ar) 1,60 % 0,93 %
Oksygen (O2) 0,13 % 20,94 %

Terraforming av Mars ville kreve tre endringer som er koblet til hverandre: bygge opp en tettere atmosfære, holde planeten varm, og hindre at atmosfæren forsvinner ut i verdensrommet. Atmosfæren på Mars er relativt tynn og har derfor et svært lavt overflatetrykki forhold til Jorden Atmosfæren på Mars består av 95 % karbondioksid (CO2), 3 % nitrogen , 1,6 % argon , og inneholder bare spor av oksygen , vann og metan . Siden atmosfæren hovedsakelig består av CO2, en kjent drivhusgass, vil mer CO2 komme inn i atmosfæren fra de frosne reservene ved polene når temperaturen begynner å stige og dermed forsterke drivhuseffekten. Dette betyr at de to prosessene med å bygge atmosfæren og varme den vil forsterke hverandre. Det er gunstig terraforming.

 

Oppbygging av atmosfæren, vanninnhold

Dersom nærmere undersøkelser viser at det ikke er tilstrekkelig med vann på Mars i dag, må dette hentes fra for eksempel isholdige asteroider, kometer eller fra isen på månene til Jupiter eller Saturn.

Kilder til vann

En vesentlig, nærliggende kilde til vann er dvergplaneten Ceres , som ifølge ulike studier inneholder 25 % til 33 % av massen til asteroidebeltet. Anslagene over mengden av vann på Ceres varierer mye, men 20 % av massen er et typisk anslag. Det er antatt at mye av vannet finnes nær eller på overflaten. Et svært grovt anslag er at mengden av vann på Ceres tilsvarer ca 0,03 % av den totale massen av Mars. Det kan vise seg vanskelig å transportere større mengder at dette vannet eller vann fra ismånene lenger ute i Solsystemet.

Bruk av fluorforbindelser

Siden langsiktig klimastabilitet ville være nødvendig for å opprettholde en menneskelig befolkning, er det blitt foreslått å bruke spesielt kraftige klimagasser.Disse gassene er de mest omtalte kandidatene for kunstig tilførsel til Mars-atmosfæren på grunn av sin sterke effekt som klimagass. Dette kan tenkes å skje relativt billig ved å sende raketter med en nyttelast med komprimert klimagass på kollisjonskurs med Mars. Når raketten kræsjer på overflaten, frigjøres nyttelasten i atmosfæren. En jevn kryssild av slike "KFK-raketter" ville måtte pågå i litt over ti år, mens planeten endres kjemisk og blir varmere.

Tilføre varme

Å tilføre varme og å holde på varmen er et særlig viktig trinn i prosessen, siden solvarmen er hovedfaktoren for planetenes klima. Etter hvert som planeten ville bli varmere ved hjelp av forskjellige metoder, ville tørrisen (CO2) på polkalottene bli til gass og tilføre atmosfæren CO2, som igjen ville medføre en oppvarming. De enorme luftstrømmene som dannes av gasser i bevegelse, vil skape store, vedvarende støvstormer, noe som ville absorbere solstråling og heve temperaturen i atmosfæren.

Speil i bane

Speil med tynne lag av reflekterende hinne kan bli plassert i bane rundt Mars for å øke den totale innstrålingen den mottar. Dette vil dirigere sollys ned på overflaten og kan øke planetens overflatetemperatur direkte. Speilet kan plasseres over polene Solvarmen kan da fjerne iskappene av CO2 og bidra til oppvarmingen gjennom drivhuseffekten.

Refleksjon fra Mars

Ved å redusere refleksjonen fra Mars-overflaten vil også mer av solvarmen bli brukt til å varme planeten. Dette kan gjøres ved å spre mørkt støv fra Mars' måner Phobos og Deimos , som er blant de mørkeste objektene i solsystemet, eller ved tilføre mørkt materiale som lav ,alger og bakterier. Bakken vil da absorbere mer sollys og varme opp atmosfæren. Hvis alger eller annet grønt liv begynner å vokse, vil det også bidra med en liten mengde oksygen til atmosfæren, men ikke nok til å gjøre det mulig for mennesker å puste.

Asteroidenedslag

En annen måte å øke temperaturen kan være å styre asteroider ned på Mars-overflaten. Nedslagsenergien blir frigjort som varmeenergi som får vann-is til å fordampe. Dette medfører en drivhuseffekt. Opp gjennom tidene har en rekke nedslag på Mars trolig forårsaket slike virkninger, og vi ser spor etter plutselige episoder da isen har tint.

Magnetfelt og solstråling

Det antas at Mars vil være ubeboelig for de fleste livsformer på grunn av sterk solstråling. Siden planeten mangler magnetfelt, tror forskerne at Solen har fortynnet Mars-atmosfæren til sin nåværende tilstand. Solvinden tilfører de øverste lagene i atmosfæren en god del energi som gjør at partikler i atmosfæren kan oppnå så stor fart at de forlater Mars for godt. Fenomenet har faktisk blitt observert av sonder som går i bane rundt Mars.

Uten et beskyttende magnetfelt vil det også være negative helseeffekter på marsbeboere på grunn av økte mengder kosmisk stråling.

Skjerming mot kosmisk stråling kan oppnås ved å plassere boliger enten innenfor lavarør eller under igloolignende strukturer som er bygget av spesiell murstein.

Kommunikasjon

Både NASA og ESA har kommunikasjonssatellitter i bane rundt Mars som vil bli brukt for fremtidige bemannede romfartøy. Etter hvert som disse blir faset ut, vil det bli sendt ut nye som vil bli satt i drift før en fremtidig bosetting. Direkte talekommunikasjon mellom Jorden og Mars vil trolig ikke være mulig fordi avstanden gir en forsinkelse på mellom 3 og 22 minutter. NASA har funnet ut at kommunikasjonen mellom Jorden og Mars kan være helt avbrutt i så mye som to uker når planetene står på hver sin side av Solen. For å motvirke dette, kunne man tenke seg en eller flere satellitter mellom Mars og Jorden, som kan sende signalene en ”omvei” forbi Solen.

Mulige boplasser

Egnede områder for store permanente baser på Mars er i hovedsak i tre regioner.

Polene

På grunn av det permanente isdekket, har Mars' poler vært av interesse for større baser i mange år, men i de senere årene er det funnet vann også på resten av planeten. Mars har midnattssol og mørketid på samme måte som på Jordens poler.

Ved ekvator

Mars Odyssey oppdaget hva som synes å være naturlige grotter i nærheten av vulkanen Olympus Mons. Det har vært spekulert i om slike grotter kunne brukes til å beskytte mennesker fra stråling og mikrometeoritter. På samme måte har man overveid å utvinne geotermisk energi.

Valles Marineris

På Mars finnes en 3000 km lang og ca 8 km dyp kløft som likner på Grand Canyon, men mye større. En slik kløft gir selvfølgelig noe beskyttelse, og dessuten er det atmosfæriske trykket nede på bunnen om lag tjue-fem prosent høyere enn på bakkenivå.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Fenomener og stoffer
      • undersøke et emne fra utforskingen av verdensrommet, og sammenstille og presentere informasjon fra ulike kilder

Nettressurser

(en.wikipedia.org)
(en.wikipedia.org)
(en.wikipedia.org)