Človeško zanimanje za Mars se je v zadnjih nekaj desetletjih močno povečalo. Poleg osmih aktivnih misij, ki trenutno potekajo na Rdečem planetu ali blizu njega, bodo do konca desetletja na Mars poslali še sedem robotskih modulov, roverjev in orbiterjev. Do 2030-ih več vesoljskih agencij načrtuje, da bodo na površje napotili misije s posadko.
Poleg tega je še vedno kar nekaj prostovoljcev, ki so pripravljeni oditi na Mars v eno smer, in ljudje, ki zagovarjajo, da bi bil to naš drugi dom. Vsi ti predlogi opozarjajo tudi na nevarnosti, ki čakajo ljudi na Marsu. Poleg hladnega, suhega okolja, pomanjkanja zraka in velikanskih peščenih neviht se pojavlja tudi vprašanje sevanja.
Od kod prihaja sevanje na Mars?
Mars nima zaščitne magnetosfere, kot jo ima Zemlja. Znanstveniki verjamejo, da so nekoč v jedru Marsa obstajali konvekcijski tokovi, ki so ustvarili dinamo učinek, ki je sprožil planetarno magnetno polje. Toda približno 4,2 milijarde let nazaj - očitno zaradi trka z velikim predmetom ali hitrega hlajenja jedra - je ta učinek dinamoja izginil.
Posledično je v naslednjih 500 milijonih let atmosfero Marsa počasi izhlapeval sončni veter. Zaradi izgube magnetnega polja in atmosfere je površina Marsa izpostavljena veliko višjim stopnjam sevanja kot Zemlja. Poleg stalne izpostavljenosti kozmičnim žarkom in sončnemu vetru je Mars izpostavljen smrtonosnim odmerkom sterilnega sevanja skupaj s sončnimi žarki.
Promocijski video:
Kako so potekale raziskave?
Leta 2001 je NASA na Mars poslala vesoljsko plovilo Mars Odyssey, opremljeno s posebnim instrumentom MARIE (Martian Radiation Experiment), ki naj bi meril stopnjo sevanja okoli Marsa. Ker ima Mars precej tanko atmosfero, bi moralo biti sevanje, ki ga je zabeležil Mars Odyssey, skoraj enako kot na površju.
V 18 mesecih delovanja je sonda Mars Odyssey zaznala trajno sevanje, katerega raven je 2,5-krat višja od ravni na Mednarodni vesoljski postaji - 22 milirad na dan ali 8000 milirad (8 Rad) na leto. Vesoljsko plovilo je zabeležilo tudi dva sončna protonska dogodka, v katerih se je stopnja sevanja dvignila na 2000 milirad na dan.
Za primerjavo: ljudje v razvitih državah so izpostavljeni povprečno 0,62 Rad na leto. In čeprav so raziskave pokazale, da človeško telo brez odpovedi lahko prenese odmerek do 200 rad, lahko dolgotrajna izpostavljenost sevanju marsovske ravni povzroči vse vrste zdravstvenih težav - akutno sevalno bolezen, povečano tveganje za nastanek raka, genetsko škodo in celo smrt.
Zato se NASA in druge vesoljske agencije pri načrtovanju misij držijo strategije minimalnega tveganja.
Možne rešitve
Prvi obiskovalci Marsa se bodo zagotovo morali soočiti s povečano stopnjo sevanja na površini. Poleg tega bo vsak poskus kolonizacije Rdečega planeta zahteval tudi ukrepe za zmanjšanje vpliva. Obstaja že več rešitev, kratkoročne in dolgoročne.
Na primer, NASA vzdržuje več satelitov, ki preučujejo sonce, vesoljsko okolje v celotnem osončju in spremljajo galaktične kozmične žarke v upanju, da bodo zagotovili boljše razumevanje sončnega in kozmičnega sevanja. Poleg tega agencija išče najboljše možnosti za zaščito astronavtov in elektronike.
Leta 2014 je NASA sprožila Redating Galactic Cosmic Rays Challenge, intenzivno tekmovanje z nagrado 12.000 dolarjev, ki bo nagradila najboljše ideje za zmanjšanje vplivov galaktičnih kozmičnih žarkov na astronavte. Po prvem natečaju aprila 2014 je julija sledil še en s skupno nagrado 30.000 dolarjev za ideje, povezane z aktivno in pasivno obrambo.
Ko gre za dolgoročno bivanje in kolonizacijo, se je v preteklosti pojavilo še nekaj idej. Na primer, kot sta predlagala Robert Zubrin in David Baker v načrtu misije Mars Direct, se lahko stanovanja zgradijo prav v tleh, ki bodo naravni ščit pred sevanjem.
Predlagana je bila tudi izdelava napihljivih modulov, zaprtih v keramiki, ustvarjeni z uporabo marsovske zemlje. Ta načrt se bo opiral na tehniko 3D-tiskanja, imenovano "sintranje", kjer se pesek s pomočjo rentgenskih žarkov pretvori v staljen material.
MarsOne, neprofitna organizacija, ki obljublja, da bo kolonizirala Mars v naslednjih desetletjih, ponuja svojo možnost, da zaščiti marsovske naseljence pred sevanjem. Organizacija je predlagala vgradnjo oklopa v modul vesoljskega plovila, vozila in bivalnega modula. Če zaščita pred soncem ni zadostna, predlagajo, da v notranjosti svojega Mars Transit Habitat ustvarijo namensko zavetišče za sevanje (ki se nahaja v votli rezervoarju za vodo).
Toda najdrastičnejši predlog za ublažitev vključuje ponovni zagon jedra planeta, da se obnovi njegova magnetosfera. Da bi to naredili, moramo utekočiniti zunanje jedro, da se lahko spet konvektira okoli notranjega jedra. Pravilno vrtenje planeta bo začelo ustvarjati dinamo učinek in nastalo bo magnetno polje.
Po besedah Sama Factorja, študenta na oddelku za astronomijo na Teksaški univerzi, obstajata dva načina. Prva je, da v bližini jedra planeta eksplodira niz termonuklearnih bojnih glav, druga pa je, da skozi planet pošljejo električni tok, ki v jedru ustvari upor, ki se segreje.
Znanstveniki z Nacionalnega inštituta za znanost o sintezi (NIFS) na Japonskem so leta 2008 izvedli raziskavo, v kateri so preučili možnost ustvarjanja umetnega magnetnega polja okoli Zemlje. Ugotovili so, da se je intenzivnost magnetnega polja v zadnjih 150 letih zmanjšala za 10%, zato so se zavzeli za oblikovanje superprevodnih obročev, ki obkrožajo planet, kar bi lahko nadomestilo prihodnje izgube.
Z nekaj spremembami bi tak sistem lahko prilagodili Marsu. Ustvaril bo magnetno polje, ki lahko pomaga zaščititi površino pred nekaterimi škodljivimi sevanji. In če lahko teraformerji na Marsu ustvarijo ozračje, ga tak sistem zaščiti tudi pred sončnim vetrom.
Nazadnje je raziskava iz leta 2007, ki so jo opravili raziskovalci z Inštituta za mineralogijo in petrografijo v Švici, pokazala, kako izgleda jedro Marsa. S pomočjo diamantne komore so znanstveniki lahko reproducirali pritisk na sisteme železo-žveplo in železo-nikelj-žveplo, ki ustrezajo središču Marsa.
Ugotovili so, da bo pri temperaturah marsovskega jedra (približno 1227 stopinj Celzija) notranje jedro tekoče, zunanje jedro pa rahlo strjeno. To se zelo razlikuje od Zemljinega jedra, v katerem strjevanje notranjega jedra sprošča toploto, ki ohranja zunanjo staljeno, s čimer ustvari dinamov učinek in magnetno polje.
Odsotnost trdnega notranjega jedra na Marsu bi pomenila, da bi nekega dne tekoče zunanje jedro moralo imeti drugačen vir energije. Nekako se je ta vir izsušil in zunanje jedro se je strdilo, s čimer se je končal dinamov učinek. Vendar pa je njihova študija tudi pokazala, da lahko hlajenje planeta v prihodnosti privede do strjevanja jedra, saj bi bodisi bodisi trdne snovi, ki so bogate z železom, padle v središče, bodisi železov sulfid kristaliziral v jedru.
Z drugimi besedami, jedro Marsa lahko nekega dne postane trdno s segrevanjem zunanjega jedra in njegovim topljenjem. V kombinaciji z lastnim vrtenjem planeta bo to ustvarilo dinamo učinek, ki bo spet sprožil magnetno polje planeta. Če je to res, bosta kolonizacija Marsa in varno življenje na njem vprašanje časa - počakati bo treba, da se jedro kristalizira.
Ni druge poti. Trenutno je sevanje na površini Marsa precej nevarno. Zato bodo vsi prihodnji leti na planet upoštevali zaščito pred sevanjem in protiukrepe. In vsi, ki na Marsu ostanejo dlje časa, se bodo morali zakopati globlje v zemljo ali se zaščititi pred soncem in kozmičnimi žarki.
Ampak nuja je mati izuma, kajne? In ker moramo začeti kolonizirati druge svetove, če bomo želeli preživeti kot vrsta, se bomo morali zateči k inovativnim rešitvam.
ILYA KHEL