یک بررسی جامع: زمینی‌سازی مریخ با تکنولوژی فعلی ممکن نیست

نویسنده‌های علمی تخیلی مدت‌هاست که در داستان‌های خود، زمینی‌سازی سیارات دیگر را توصیف می‌کنند، فرایند فرضی است که عمدتا شامل تغییر جو، دما و محیط‌ سیاره‌ای دیگر است تا هر چه بیشتر به زمین شبیه شود و بتواند برای موجودات زنده از جمله انسان قابل‌زیست شود.

دانشمندان هم روش‌های مختلفی را برای زمینی‌سازی مریخ پیشنهاد داده‌اند. یکی از راهکارها، رها کردن گاز دی‌اکسید کربن به دام افتاده در سطح مریخ است تا پس از ضخیم کردن جو سیاره، همچون پتویی عمل کرده و سیاره سرخ را گرم کند.

اما بر اساس پژوهش جدید، مریخ دی‌اکسید کربن کافی ندارد که بتواند آن را به جو برگرداند و سیاره را گرم کند. و به این ترتیب، تبدیل سیاره‌ای با محیطی ناسازگار مانند مریخ به جایی که فضانوردان بتوانند به‌راحتی بدون تجهیزات در آن به کاوش بپردازند، فراتر از توانایی‌های تکنولوژی امروزی است.

اگرچه جو فعلی مریخ دارای دی‌اکسید کربن است، اما بسیار نازک است و سطح سیاره هم به‌اندازه‌ای سرد است که امکان جاری شدن آب مایع وجود نداشته باشد. در مریخ، فشار جو کمتر از یک درصد فشار جو زمین است. بنابراین، هر آب مایعی روی سطح سیاره به‌سرعت، تبخیر یا منجمد می‌شود.

طرفداران زمینی‌سازی مریخ، پیشنهاد کرده‌اند که گازهای مختلفی (از منابع متعدد موجود در سیاره) برای ضخیم کردن جو و افزایش دمای مریخ رها شوند. این گازها همان گازهای گلخانه‌ای هستند که می‌توانند گرما را در جو به دام بیاندازند.

در شرایط کنونی،‌ نور خورشید پس از نفوذ در جو سیاره و برخورد به سطح، به‌صورت گرما از سطح بازتاب داده می‌شود. اما با وجود دی‌اکسید کربن در جو، این گرما به دام می‌افتد و از بازگشت آن به فضای بیرونی جلوگیری می‌شود. جذب اضافی گرما، می‌تواند به‌طور بالقوه، میانگین گرمای سطحی مریخ را افزایش دهد و جاری شدن آب مایع را امکان‌پذیر کند.

 بروس یاکوسکی از دانشگاه کلرادو، بولدر، نویسنده‌ی اصلی این پژوهش که هفته‌ی گذشته در ژورنال Nature Astronomy منتشر شد، گفت:

دی‌اکسید کربن و بخار آب تنها گازهای گلخانه‌ای هستند که احتمالا در مریخ به‌‌اندازه‌ای فراوان‌اند که بتوانند تاثیر گلخانه‌ای لازم را پدید بیاورند.

اگر چه قبلا پژوهش‌هایی در خصوص امکان زمین‌سازی مریخ انجام گرفته‌اند؛ اما پژوهشگران در بررسی‌های جدید خود، از وجود اطلاعات ۲۰ سال اکتشافات فضایی (به‌وسیله مدارگردها و مریخ‌نوردهای متعدد) بهره برده‌اند. کریستوفر ادواردز، یکی دیگر نویسندگان پژوهش جدید از دانشگاه آریزونای شمالی، گفت:

این داده‌ها، اطلاعات جدیدی را درباره‌ی تاریخچه‌ی مواد قابل تبخیر (فرار) مانند دی‌اکسید کربن و آب، فراوانی آنها روی و زیر سطح و همچنین میزان گریختن گاز به فضای بیرونی سیاره فراهم کرده‌ است.

پژوهشگران فراوانی مواد معدنی کربن‌دار و امکان استخراج دی‌اکسید کربن از یخ‌های قطبی مریخ را نیز بررسی کرده‌اند. آنها از اطلاعات مدارگرد شناسایی مریخ، فضاپیمای اودیسه و ماموریت ماون (تکامل مواد فرار و جو مریخ) بهره برده‌اند.

یاکوسکی گفت:

‌نتایج یافته‌های ما نشان می‌دهد که دی‌اکسید کربن کافی در مریخ وجود ندارد تا اثر گلخانه‌ای کافی برای گرم کردن سیاره را پدید بیاورد. علاوه بر این، بخش عمده‌ای از دی‌اکسید کربن مریخ قابل‌ دسترس نیست و نمی‌توان به‌راحتی از آن استفاده کرد.

اگرچه مریخ دارای مقادیر قابل‌توجهی یخ آب است که می‌توان برای تولید بخار آب از آن استفاده کرد؛ اما تجزیه‌و‌تحلیل‌های قبلی نشان می‌دهد که آب نمی‌تواند به‌اندازه کافی گرم شود. به گفته پژوهشگران، درجه‌ی حرارت مریخ اجازه‌ نمی‌دهد که آب به‌اندازه کافی بخار شود.

اگرچه سطح مریخ، اکنون قابل‌زیست نیست، اما سطوح ترک‌خورده و لایه‌های رسوبی که در کنار رودخانه‌های خشک و ذخایر معدنی سیاره مشاهده‌ شده‌اند که تنها می‌توانند در حضور آب مایع وجود داشته باشند

در عین حال، با وجودی که گازهای دیگری مانند کلروفلوئوروکربن‌ یا دیگر ترکیبات حاوی فلوراید برای افزایش درجه حرارت جو مریخ پیشنهاد شده‌اند، اما این گازها عمر کوتاهی داشته و نیاز به پروسه‌‌ تولید با مقیاس بزرگی دارند، بنابراین، پژوهشگران در بررسی‌های خود این گازها را در نظر نگرفته‌اند.

فشار جو در مریخ حدود ۰٫۶ درصد کره زمین است. پژوهشگران بر این باورند با وجودی که مریخ نسبت به زمین، فاصله‌ی بیشتری با خورشید دارد، اما فشار دی‌اکسید کربنی برابر با فشار کلی جوی زمین برای افزایش درجه‌ی حرارت مریخ  (برای جاری شدن آب) کافی است.

قابل‌دسترس‌ترین منبع دی‌اکسید کربن مریخ، در کلاهک‌های یخی این سیاره قرار دارد. می‌توان با پراکندن گرد و غبار برای افزایش جذب تابش خورشید یا بهره بردن از مواد منفجره، این کلاهک‌های یخی را تبخیر کرد. با وجود این، بررسی‌های جدید نشان می‌دهد که تبخیر کلاهک یخی، تنها مقادیر کافی دی‌اکسید کربن برای دو برابری فشار جوی مریخ (یعنی ۱٫۲ درصد فشار جوی زمین) فراهم می‌کند.

منبع دیگر، دی‌اکسید کربن چسبیده به ذرات گرد و غبار موجود در خاک مریخ است که می‌توان از آن برای گرم کردن سیاره استفاده کرد. پژوهشگران برآورد کرده‌اند که گرم کردن خاک، می‌تواند تا ۴ درصد فشار مورد نیاز را فراهم کند. منبع سوم، دی‌اکسید کربن به‌دام‌افتاده در رسوبات معدنی است. پژوهشگران با بهره بردن از مشاهدات اخیر فضاپیمای ناسا، برآورد می‌کنند که در بهترین حالت کمتر از ۵ درصد از فشار مورد نیاز فراهم خواهد شد.

علاوه بر این، کربن موجود در مواد معدنی که در پوسته‌ی مریخ قرار دارند، ممکن است مقادیر کافی دی‌اکسید کربن برای رسیدن به فشار مورد نظر را فراهم کند؛ اما دانشمندان هنوز از مقدار این رسوبات اطلاعات کافی ندارند و علاوه بر این، با تکنولوژی فعلی نیاز به انرژی بسیار زیادی برای بهره‌برداری از این منبع است و مواد معدنی کربن‌دار در اعماق کم هم به اندازه‌ای فراوان نیستند که بتوانند به‌طور قابل‌توجهی به گرم شدن سیاره کمک کنند، در عین حال، بهره‌گیری از این منابع هم نیازمند انرژی بسیار بالایی است.

اگرچه سطح مریخ، اکنون قابل‌زیست نیست؛ اما سطوح ترک‌خورده و لایه‌های رسوبی که در کنار رودخانه‌های خشک و ذخایر معدنی در سیاره مشاهده‌ شده‌اند که تنها می‌توانند در حضور آب مایع وجود داشته باشند. این شواهد می‌تواند گواهی بر این موضوع باشد که مریخ در گذشته‌های بسیار دور، دارای آب‌و‌هوای معتدلی بوده که جاری شدن آب مایع را امکان‌پذیر می‌کرده. اما تابش‌ها و بادهای خورشیدی، آب و دی‌اکسید کربن را از جو مریخ خارج کرده است.

هر دوی ماموریت‌های ماون و مارس اکسپرس (آژانس فضایی اروپا) نشان می‌دهند که قسمت عمده‌ای از جو مریخ باستانی(که به طور بالقوه قابل‌زیست بوده)، به‌وسیله‌ی بادها و تابش‌های خورشیدی تخریب شده است.

و هنگامی که این اتفاق افتاده، آب و دی‌اکسید کربن سیاره برای همیشه از بین رفته‌اند. حتی اگر به‌نحوی جلوی این اتفاق گرفته شود و اجازه داده شود که جو سیاره با رها شدن گاز از سطح سیاره به‌آهستگی ساخته شود، روند تشکیل جو بسیار آهسته خواهد بود. به‌گفته‌ی پژوهشگران، با چنین روندی، برای دو برابر شدن ضخامت جو مریخ، نیاز به ۱۰ میلیون سال زمان است.

راهکار دیگر این است که مواد فرار را با تغییر مسیر دنباله‌دارها و سیارک‌ها وارد سیاره مریخ کرد. با وجود این، محاسبات پژوهشگران نشان می‌دهد، برای این منظور هم نیاز به هزاران سیارک و دنباله‌دار است که به نظر نمی‌رسد که چنین ایده‌ای نیز عملی باشد.

در نهایت، با بررسی تمامی راهکارهایی که ذکر شد، به این نتیجه می‌رسیم که زمینی‌سازی مریخ، حداقل با تکنولوژی فعلی که امروز در دسترس است، ممکن نیست. و هر تلاشی که ممکن است که برای این کار انجام گیرد، مستلزم به‌کارگیری تکنولوژی‌هایی است که مشخصا در آینده نزدیک در دسترس نخواهند بود.