Elon Musk chciał zmienić Marsa w drugą Ziemię. Naukowcy z NASA gaszą entuzjazm

Kolonie pod szklanymi kopułami zamiast zielonych lasów na Marsie?

Nowa analiza NASA brutalnie zderza marzenia z liczbami.

Od lat Elon Musk opowiada o planie uczynienia Marsa drugą Ziemią. Najnowsze wyliczenia badacza z Jet Propulsion Laboratory pokazują jednak, że pełna przemiana Czerwonej Planety w życzliwe miejsce do życia wymagałaby absurdalnej wręcz skali przemysłu i energii – na granicy fantastyki naukowej.

Dlaczego „prawdziwy” Mars zabija człowieka w kilka minut

Dla wielu osób Mars to po prostu chłodniejsza, bardziej surowa wersja Ziemi. Rzeczywistość wygląda znacznie gorzej. Atmosfera jest ekstremalnie rzadka, ciśnienie na powierzchni wynosi mniej niż 1% ziemskiego. Bez skafandra krew zaczęłaby wrzeć w temperaturze ciała, a płuca w kilka chwil przestałyby działać.

Dlatego pierwszy krok do uczynienia Marsa zdatnym do życia bez skafandrów to podniesienie ciśnienia. Fizyk Slava Turyshev z NASA JPL policzył, ile gazu trzeba by dodać do marsjańskiej atmosfery, aby człowiek mógł chodzić po powierzchni w zwykłych ubraniach.

Według analizy trzeba wtłoczyć do atmosfery Marsa około 3,89 × 1015 kilogramów gazów – to masa porównywalna z jednym z marsjańskich księżyców.

Taka ilość odpowiada masie Deimosa, małego, nieregularnego księżyca Marsa. A to dopiero absolutne minimum bezpieczeństwa. Do stworzenia atmosfery, w której można po prostu oddychać, potrzebne byłyby nie tylko gazy zwiększające ciśnienie, lecz także odpowiednie proporcje azotu i tlenu.

Ile tlenu trzeba, aby Mars pachniał lasem, a nie laboratorium

Oddychamy mieszaniną gazów, w której zdecydowaną większość stanowi azot, a tlen to zaledwie około 21%. Na Marsie tlen praktycznie nie występuje. Trzeba by go wytworzyć na miejscu, z lodu wodnego i skał bogatych w tlen, na przykład poprzez elektrolizę wody.

Turyshev pokazuje, że przy atmosferze naprawdę przyjaznej ludziom skala gazów robi się astronomiczna. Masa gazów, którą należałoby „dostarczyć” do marsjańskiej atmosfery, odpowiadałaby już nie Deimosowi, lecz Janusowi – znacznie większemu księżycowi Saturna, tysiąc razy masywniejszemu niż Deimos.

• Minimum: masa gazów jak cały Deimos – tylko po to, by ciśnienie nie zabijało;
• Docelowo: masa porównywalna z księżycem Janus – aby atmosfera była zbliżona do ziemskiej;
• Źródłem gazów musiałyby być lodowe i skalne zasoby wielu ciał Układu Słonecznego.

Samo „przyciągnięcie” lub rozmontowanie tak masywnych obiektów to zadanie poza zasięgiem obecnej techniki. A to dopiero część problemu, bo prawdziwą barierą okazuje się energia.

Energetyczna ściana: dwadzieścia Ziem w służbie Marsa

Produkcja tlenu w skali planety wymagałaby gigantycznych instalacji przemysłowych działających nieprzerwanie przez stulecia. Turyshev policzył, że do wytworzenia samego tlenu poprzez elektrolizę wody potrzebna byłaby stała moc rzędu 380 terawatów przez tysiąc lat.

380 TW to około dwadzieścia razy więcej niż całkowite zużycie energii przez całą ludzkość dzisiaj – przemysł, domy, transport, wszystko razem.

Wyobraźmy sobie więc cywilizację, która:

• najpierw buduje infrastrukturę energetyczną dwadzieścia razy potężniejszą niż cała obecna Ziemia,
• instaluje ją na pustej, wrogiej planecie, tysiące kilometrów od domu,
• utrzymuje ją w ruchu bez większych przerw przez tysiąc lat.

To nie jest pytanie o to, czy fizyka na to pozwala. Tu chodzi o skalę organizacji, surowców, logistyki i kosztów. Na tym etapie historii bardziej pasuje to do filmów science fiction niż do planów na kolejne stulecia.

Grzanie Marsa jak zamrażarki: lustra wielkości kontynentów

Nawet jeśli ktoś jakimś cudem poradzi sobie z atmosferą i tlenem, zostaje problem temperatury. Powierzchnia Marsa jest bardzo zimna, średnio około –60°C. Żeby lód topniał, a woda krążyła w rzekach i jeziorach, trzeba by ją podnieść o dziesiątki stopni.

Jedna z popularnych koncepcji zakłada użycie ogromnych luster na orbicie Marsa. Skupiałyby one światło słoneczne na wybranych obszarach, głównie na biegunach, i stopniowo ocieplały całą planetę.

Z wyliczeń wynika, że potrzebne byłoby lustro o łącznej powierzchni około 70 milionów kilometrów kwadratowych, czyli siedem razy więcej niż cała Europa.

Dla porównania: dzisiejsza inżynieria kosmiczna zmaga się z utrzymaniem w dobrym stanie pojedynczego teleskopu o średnicy kilku metrów. Wizja utrzymania w stabilnej pozycji na orbicie czegoś wielkości kontynentu to inna liga trudności – i to jeszcze w wielu kopiach.

Gdzie w tym wszystkim Elon Musk i jego „zielony Mars”

W ostatnich latach narracja o przyszłym zielonym Marsie często brzmiała jak nieunikniony krok w rozwoju cywilizacji. Musk mówił o milionie ludzi w marsjańskich miastach, a internet pokochał wizualizacje czerwonej planety pokrytej wodą i lasami.

Analiza zlecona przez NASA wylewa na ten obraz wiadro lodu. Fizyk nie kwestionuje praw rządzących przyrodą – twierdzi po prostu, że przeskok od obecnej Ziemi do przemysłu zdolnego przebudować całą planetę jest tak duży, że nie ma sensu mówić o „projekcie na kilka pokoleń”. To bardziej marzenie na tysiąclecia, i to w wersji bardzo optymistycznej.

W ocenie badacza pełna przemiana Marsa w nową Ziemię to przede wszystkim koszmar logistyczno-przemysłowy, nie romantyczna przygoda kolonizatorów.

Paraterraforming: kopuły zamiast całej planety

Autor analizy nie proponuje, aby w ogóle porzucić Marsa. Zamiast tego sugeruje zmianę skali marzeń. Zamiast próbować przerobić całą planetę, można stworzyć nadające się do życia wyspy pod osłoną sztucznych struktur. Ten pomysł nosi nazwę paraterraformingu.

Jak miałaby wyglądać marsjańska „szklarnia de luxe”

Koncept jest prosty: ogromne, szczelne kopuły lub rozległe hale pod napompowanymi membranami. W środku panuje ziemskie ciśnienie i odpowiednia mieszanka gazów. Można uprawiać rośliny, budować mieszkania, szkoły, laboratoria. Poza osłoną wciąż szaleje minusowa temperatura i zabójcze promieniowanie, ale w środku funkcjonuje całkiem zwyczajna codzienność.

Co ciekawe, w takiej konstrukcji różnica ciśnień działa na naszą korzyść – ciśnienie z wnętrza pomaga utrzymać osłonę w napięciu, jak gigantyczny balon. Technicznie to nie jest proste, ale przynajmniej mieści się w granicach wyobraźni inżynierów.

Co naprawdę możemy zrobić na Marsie w tym stuleciu

Z punktu widzenia współczesnej inżynierii najbardziej rozsądnym scenariuszem są małe, samowystarczalne bazy. Energia pochodziłaby z reaktorów jądrowych i dużych farm fotowoltaicznych. Woda – z lodu pod powierzchnią. Część tlenu i paliwa dałoby się produkować na miejscu, zmniejszając liczbę kosztownych transportów z Ziemi.

Na tej bazie paraterraforming mógłby rosnąć krok po kroku. Najpierw pojedyncze moduły mieszkalne, potem większe ogrody pod folią, a z czasem – jeśli kolonii uda się utrzymać i rozwijać – coraz większe, połączone ze sobą kopuły tworzące coś w rodzaju „marsjańskich miast pod dachem”. To nadal ogromne wyzwanie, ale przynajmniej nie wymaga zmiany całej planety naraz.

Dlaczego liczby są tu bardziej trzeźwiące niż wizualizacje

W dyskusjach o Marsie łatwo wpaść w pułapkę pięknych grafik i filmowych narracji. Kilka równań opisujących ilość energii, gazów i materiałów szybko sprowadza rozmowę na ziemię. Z jednej strony to może frustrować fanów wielkich wizji, z drugiej – chroni przed politycznymi i biznesowymi obietnicami bez pokrycia.

Warto przy tym pamiętać, że nawet częściowe sukcesy w kierunku paraterraformingu przyniosą efekty uboczne, które przydadzą się też na Ziemi. Lepsze magazynowanie energii, reaktory jądrowe nowej generacji, recykling w obiegu zamkniętym, rolnictwo w skrajnych warunkach – wszystko to najpierw pomaga przetrwać na Marsie, a później może ułatwić życie w regionach dotkniętych zmianą klimatu czy niedoborem wody.

Czerwona Planeta raczej szybko nie stanie się drugą Ziemią, ale już sama próba budowy ograniczonych, dobrze działających enklaw życia może okazać się jednym z najbardziej ambitnych projektów technicznych nadchodzących stuleci. A od tego, czy uda się je zaprojektować mądrze, zależy nie tylko przyszłość garstki astronautów, lecz także to, czego nauczymy się o własnej planecie i jej granicach.