V poslední době existuje mnoho plánů ohledně rozvoje Marsu a umístění základen pro astronauty a osadníky. Ale pokud tam lidé jednoho dne opravdu chtějí žít, bude muset být Rudá planeta důkladně terraformována. Co je k tomu potřeba? Lidstvo vždy snilo o létání ke vzdáleným hvězdám, lidé chtěli cestovat ve vesmíru, žít na jiných planetách. V poslední době se hodně mluví a píše o takových letech a perspektivách migrace lidí na jiné planety, staví se rakety, plánují se vesmírné expedice. Dnes bych se chtěl zamyslet nad tím, zda se nám podaří proměnit Mars v novou Zemi, jak terraformovat Rudou planetu a zda je to v zásadě možné.
Přečtěte si také: Co nám může zabránit v kolonizaci Marsu?
Je na Marsu život?
Mars je planeta, která je v poslední době v titulcích vědeckých zpráv a článků. Mars je rozhodně planetou sluneční soustavy, které věnujeme největší pozornost. Není to jen proto, že je docela blízko k Zemi (ve srovnání s jinými planetami), ale také kvůli vlastnostem, díky kterým je poněkud podobná naší planetě. Samozřejmě, pokud možno na nebeském tělese bez života, kyslíku v atmosféře a na kterém zuří písečné bouře pokrývající celý povrch planety.
Za posledních pár desetiletí se vědci hodně naučili o vývoji Marsu a podmínkách na jeho povrchu, což změnilo jejich úhel pohledu. I když tyto podmínky nejsou příliš příznivé. Nyní víme, že ačkoliv je Mars v současnosti velmi chladnou, suchou a nehostinnou planetou, nebylo tomu tak vždy. Vědci si navíc všimli, že i v současné podobě mají Mars a Země mnoho společného. Za prvé, obě planety jsou podobné velikostí, sklonem os, strukturou, složením a dokonce i přítomností vody na jejich povrchu. Z tohoto důvodu a kvůli své relativní blízkosti k Zemi je Mars považován za hlavního kandidáta na budoucí osídlení lidmi. Tato perspektiva bude možná, pokud bude možné transformovat podmínky na planetě v souladu s potřebami člověka (terraforming). I přes zmíněné podobnosti způsobí přeměna Marsu v planetu vhodnější pro lidský život mnoho potíží. Za prvé je zde velmi řídká a nedýchatelná atmosféra, která se skládá z 96 % oxidu uhličitého, 1,93 % argonu a 1,89 % dusíku a také stop kyslíku a vodní páry.
Místo předčítání encyklopedických faktů o velikosti a složení planety je však zajímavější podívat se do minulosti Marsu, protože kdysi mohl být mnohem více podobný Zemi. Někteří vědci na základě dat shromážděných sondami a rovery na Marsu uvádějí, že voda v podobě moří a mělké vody kdysi pokrývala většinu Rudé planety. Ale to bylo pravděpodobně asi před 4 miliardami let. Od té doby se mnohé změnilo a vědci se domnívají, že změna atmosféry vedla ke zmizení vody na planetě. Kdysi dávno mohla mít marťanská atmosféra jiné složení a pravděpodobně byla dostatečně hustá, aby unesla oceán kapalné vody.
Přečtěte si také: Místo ve vašem počítači. 5 nejlepších aplikací pro astronomii
Proč se atmosféra Marsu tak změnila?
Obří písečné struktury pozorované na povrchu Marsu nemají nic podobného na Zemi a jsou jedinečné pro Rudou planetu. Co nám mohou říci o dávné atmosféře Marsu? Vědci předpokládají, že jejich vznik způsobil dopad větrů a hurikánů zuřících v řídké atmosféře planety na povrch. Vytvářejí charakteristické duny a skály, které se začaly tvořit před 3,7 miliardami let a které dnes studujeme.
Studium struktury povrchu tedy může pomoci určit, kdy Mars ztratil většinu své atmosféry. Ale kam se poděla atmosféra? Tato otázka zajímá především vědce. Vzhledem k tomu, že Mars je menší než Země, jeho gravitační síla je slabší a pravděpodobně by nestačila udržet atmosféru planety. Sluneční záření (to znamená částice řítící se do vesmíru ze Slunce) pravděpodobně zbavilo Mars většiny jeho atmosféry. Ve skutečnosti se marťanská atmosféra vlivem tohoto záření stále ztenčuje.
Přečtěte si také: Vesmír: Nejneobvyklejší vesmírné objekty
Ale stále je tam voda - někdy dokonce tekutá!
Na Marsu byla a je voda! O minulosti plné vody svědčí rezavě zbarvené horniny Marsu, kvůli kterým se mu také říká „Rudá planeta“. Mars je pokrytý hlubokými údolími, suchými koryty řek, jezery, hladkými kameny – oblázky, podobnými těm, které vznikají na Zemi v prostředí, kde proudí voda. Vědci dlouho věřili, že teplé a vlhké období na Marsu bylo relativně krátké, ale studie ukazují, že jeho vodní pokryv tam mohl existovat mnohem déle, než se dříve myslelo. Sonda High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) z oběžné dráhy Marsu poskytla data a extrémně přesné snímky povrchu planety, díky nimž vědci analyzovali rysy více než 200 starověkých koryt řek. Na základě velikosti kanálů, jejich tvaru a relativního stáří okolního terénu tým dospěl k závěru, že voda tekla po povrchu Marsu před 3,8 až 2 miliardami let.
Jeden z roverů, které byly na povrchu Marsu od roku 2012, Curiosity, již poskytl důkazy, že Mars měl dříve vodu. Pomocí dat z vozítka Curiosity tým NASA zjistil, že to byla voda, která způsobila ukládání sedimentárních hornin v kráteru Gale. Vrstvy těchto sedimentárních hornin vytvořily základ horského masivu Sharp, který se nachází ve středu kráteru. Data získaná z roveru naznačují, že přibližně před 3,8 až 3,3 miliardami let se na tomto místě nacházely četné potoky a jezera, jejichž sedimenty postupně vytvořily spodní vrstvy Mount Sharp. To znamená, že k vyplnění alespoň spodních vrstev horského masivu došlo v období asi 500 milionů let.
Tyto studie dávají vědcům důvod tvrdit, že voda na povrchu Marsu rozhodně existovala, a přidávají mnoho nových poznatků o vývoji evolučních procesů na Marsu, a to jak v minulosti, tak v současnosti. Dnes je voda na Marsu ve formě ledu pod tenkou vrstvou marťanské půdy. Někdy, když to teplota dovolí (stává se, že na Marsu vystoupí na +20 stupňů Celsia), led lokálně taje a kapalná voda stéká po skalnatých svazích.
Vědci však tvrdí, že nadále ověřují fakta o existenci vody na Marsu. Na tuto věc stále neexistuje jednotný názor. Hlavní otázkou je, jaké jsou důvody proměny planety z vlhké a spíše teplé na pouštní a chladnou.
Přečtěte si také: Nejdůležitější a nejzajímavější vesmírné mise v roce 2021
Jak může být Mars terraformován?
O nápady na to není nouze. Existuje několik návrhů, jak učinit Mars obyvatelným pro lidské kolonisty. Ještě v roce 1964 Dandridge M. Cole obhajoval vytvoření skleníkového efektu na Marsu. To lze podle jeho názoru provést, pokud dodáte led sestávající z čpavku z vnější části sluneční soustavy a poté jej hodíte na povrch. Vzhledem k tomu, že amoniak (NH3) je silný skleníkový plyn, jeho vstup do atmosféry Marsu jej zahustí a zvýší globální teplotu. Jelikož se čpavek skládá převážně z dusíku, může naplnit atmosféru i tzv. tlumivým plynem, který v kombinaci s kyslíkem vytvoří atmosféru vhodnou pro lidské dýchání.
Další navrhovaná metoda zahrnuje snížení albeda (intenzita odrazu světla od povrchu planety), k čemuž musí být povrch Marsu pokryt tmavými materiály, které zvýší absorpci slunečního světla. Může to být cokoli od prachu Phobos a Deimos (dva skalnaté měsíce Marsu a nejtmavší tělesa ve Sluneční soustavě) až po extrémní lišejníky a tmavé rostliny. Jedním z nejhorlivějších zastánců tohoto rozhodnutí byl slavný spisovatel a vědec Carl Sagan.
V roce 1976 se NASA oficiálně ujala otázky planetárního inženýrství. Vědci zjistili, že fotosyntetické organismy, tání polárních ledovců a uvolňování skleníkových plynů do atmosféry, to vše lze využít k vytvoření teplejší atmosféry bohaté na kyslík.
V roce 1993 zakladatel marťanské komunity, Dr. Robert Zubrin, a Christopher P. McKay z NASA společně napsali článek "Technologické požadavky na Terraforming Mars." V něm navrhli použít zrcadla umístěná na oběžné dráze planety k přímému ohřevu jejího povrchu. Tato zrcadla, která se nacházejí v blízkosti pólů, by mohla rozpustit ledový příkrov a přispět ke globálnímu oteplování. Ve stejném dokumentu tvrdili, že asteroidy sesbírané ve sluneční soustavě by mohly být přesměrovány tak, aby dopadly na povrch, zvedaly prach a ohřívaly atmosféru. Proč potřebujete použít jaderně-elektrické nebo jaderně-tepelné rakety k vynesení všech potřebných materiálů na oběžnou dráhu.
Novější návrhy navrhují vytvoření uzavřených skleníků, ve kterých budou žít kolonie sinic a řas produkujících kyslík. V roce 2014 NASA Techshot Inc. uvedl, že práce na takovém konceptu již začaly.
NASA hodlá v budoucnu poslat na palubu roveru malé kanystry s extremofilními fotosyntetickými řasami a sinicemi, aby otestovaly tento proces v prostředí Marsu. Pokud bude mise úspěšná, NASA a Techshot zamýšlejí postavit několik velkých skleníků pro výrobu a sběr kyslíku pro budoucí lety lidí na Mars, což sníží náklady a prodlouží mise snížením množství kyslíku, které je nutné přepravovat.
Přestože tyto plány nezahrnují environmentální nebo planetární inženýrství, Eugene Boland (hlavní vědecký pracovník společnosti Techshot Inc.) věří, že jde o krok správným směrem. Objevily se i nápady na odpálení atomových bomb na povrchu Marsu (zastáncem tohoto konceptu byl kdysi Elon Musk), které by vytvořily obrovské množství prachu, který by blokoval sluneční paprsky a planetu tak ohříval.
Přečtěte si také: Co udělá vytrvalost a vynalézavost na Marsu?
Globální oteplování: lze Mars zahřát?
Naštěstí, nebo bohužel, v závislosti na vašem úhlu pohledu, my lidé máme mnoho zkušeností s oteplováním planety. Během století emisí oxidu uhličitého jsme neúmyslně zvýšili povrchovou teplotu Země pomocí jednoduchého skleníkového mechanismu. Vypouštíme oxid uhličitý, který opravdu dobře propouští sluneční světlo a zabraňuje úniku tepelného záření, takže na Zemi působí jako obrovská neviditelná pokrývka. Zvýšené teplo přispívá k odpařování oceánské vody do atmosféry, která tak dostává další krycí vrstvu, která zvyšuje teplotu, což následně vede k odpařování ještě většího množství vody a většímu zahřívání atmosféry planety.
Pokud to funguje na Zemi, možná to bude fungovat na Marsu. Atmosféra Marsu téměř úplně zmizela ve vesmíru, ale Rudá planeta má obrovské zásoby vodního ledu a zmrzlého oxidu uhličitého v polárních čepičkách a těsně pod povrchem planety.
Pokud by lidé dokázali nějak zahřát polární čepičky, mohlo by to uvolnit dostatek oxidu uhličitého do atmosféry, aby způsobilo skleníkové oteplování. Vše, co bychom pak museli udělat, je jít se dívat a čekat po staletí, až fyzika udělá své a udělá z Marsu mnohem méně agresivní místo.
Bohužel tento jednoduchý nápad asi nebude fungovat. Prvním problémem je vývoj technologie vytápění. Návrhy, které jsou k tomu zapotřebí, od obřích sloupů až po vytvoření obrovského vesmírného zrcadla, které by soustředilo více světla a tedy i tepla, vyžadují radikální skoky v technologii a výrobě ve vesmíru, daleko za hranicemi současných možností lidstva. V případě vesmírného zrcadla bychom například potřebovali vytěžit asi 200 000 tun hliníku někde ve vesmíru, zatímco dnes jsme schopni vytěžit... no, nula tun hliníku ve vesmíru.
Postupně přichází bolestné zjištění, že na Marsu není dostatek CO2, aby způsobilo oteplování. V současné době atmosférický tlak na Marsu nepřesahuje jedno procento atmosférického tlaku Země. Pokud bychom dokázali odpařit každou molekulu CO2 a H2O na Marsu do atmosféry, tlak na Rudé planetě by byl… 2 % atmosférického tlaku na Zemi.
Aby se zabránilo varu potu na kůži, bylo by zapotřebí dvakrát větší atmosférický tlak a desetkrát větší, aby člověk nepotřeboval skafandr. A to nemluvíme o nedostatku kyslíku.
K vyřešení problému nedostatku snadno dostupných skleníkových plynů existuje několik radikálních návrhů. Možná k tomu můžete použít rostliny, které emitují chlorfluoruhlovodíky, což jsou opravdu agresivní skleníkové plyny. Nebo bychom mohli přilákat nějaké komety bohaté na čpavek z vnější sluneční soustavy. Amoniak je vynikající skleníkový plyn a nakonec se rozkládá na neškodný dusík, který tvoří většinu naší atmosféry.
Za předpokladu, že dokážeme překonat technologické výzvy spojené s těmito návrhy, zůstává zde jedna kolosální překážka: absence magnetického pole. Pokud Mars nechráníme magnetickým polem, každou molekulu, která se dostane do atmosféry, odfoukne sluneční vítr.
Nebude to jednoduché. Existuje mnoho kreativních řešení. Mohli bychom být schopni postavit ve vesmíru obrovský elektromagnet, který by odklonil sluneční vítr. Nebo by bylo možné opásat Mars supravodičem a vytvořit umělou magnetosféru. K implementaci alespoň jednoho z těchto řešení jsme samozřejmě velmi daleko. Budeme tedy někdy v budoucnu schopni teraformovat Mars a učinit jej pohostinnějším? Z vědeckého hlediska to samozřejmě možné je – nemáme žádné základní fyzikální zákony, které by tomu bránily...
Přečtěte si také: Čína také touží prozkoumat vesmír. Jak se jim tedy daří?
Proč všichni tito vědci?
Existuje ještě více scénářů terraformace Marsu, ale velkou otázkou je, proč o tom skutečně uvažujeme? Kromě vyhlídky na dobrodružství a myšlenky, že lidstvo oživuje éru odvážného průzkumu vesmíru, existuje několik důvodů, proč je Mars navrhován k terraformaci. Za prvé, existuje obava, že dopad lidstva na planetu Zemi bude mít katastrofální následky a že budeme muset vytvořit „záložní místo“, pokud máme přežít v dlouhodobém horizontu. Nemluvě o přímých výhodách, které rozvoj vědy a techniky může přinést každému. Dalšími důvody jsou možnost rozšíření naší zdrojové základny a stát se civilizací, která se nemusí bát vyčerpání zdrojů. Kolonie na Marsu umožní těžbu na Rudé planetě, kde jsou minerály a vodní led hojně využitelné. Základna na Marsu by také mohla sloužit jako výchozí bod pro použití pásu asteroidů, což by nám umožnilo přístup ke správnému množství minerálů, abychom jich měli dostatek téměř navždy.
Pomineme-li zřejmou otázku lidské vůle a skutečně astronomických nákladů, je nutné pochopit, že takové pokusy budou pokračovat, dokud bude lidstvo existovat. Jak NASA uvedla ve výše zmíněném dokumentu z roku 1976: „Nebyly identifikovány žádné zásadní, nepřekonatelné limity schopnosti Marsu podporovat pozemský ekosystém. Nedostatek atmosféry obsahující kyslík by lidem zabránil žít na Marsu bez předchozí akce. Další vážnou překážkou je stávající silné ultrafialové záření povrchu. Vytvoření vhodné atmosféry obsahující kyslík na Marsu lze dosáhnout pomocí fotosyntetických organismů. Doba potřebná k vytvoření takové atmosféry však může být i...několik milionů let.“
Vědci se zároveň shodují, že toto období lze drasticky zkrátit vytvořením extremofilních organismů speciálně přizpůsobených drsnému marťanskému prostředí, vytvořením skleníkového efektu a táním polárních ledovců. Doba potřebná k tomu, aby se Mars transformoval, však bude pravděpodobně ještě staletí nebo tisíciletí. Nic nám však nebrání zahájit tento proces již nyní, pokud se naskytne příležitost. Vědecké a technologické přínosy, které se projeví jako výsledek příprav a přípravných prací, mohou být obrovské.
Přečtěte si také:
Zvu všechny k letu na Mars!
Čekáme na distribuci pozemků na Marsu.