یکی یکی از موضوعات کلاسیک داستان های علمی تخیلی، شکل دهی زمینی سیاره مریخ است. یعنی این دنیای سرد همسایه را گرم کنیم تا بتواند از تمدن بشری حمایت کند. مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Science Advances نشان می دهد که این ایده ممکن است چندان دور از ذهن نباشد.
به گزارش زومیت، محققان دریافته اند که تزریق ذرات ریز به جو مریخ می تواند سیاره را در عرض چند ماه بیش از 10 درجه سانتیگراد گرم کند که برای حفظ آب مایع کافی است. طرح پیشنهادی دانشمندان به تقریباً دو میلیون تن ذرات در سال نیاز دارد. اما آنها را می توان از مواد موجود در غبار مریخ ساخت.
اگرچه تصور می شود میلیاردها سال پیش آب به مریخ سرازیر شده است، اما امروزه بخش کوچکی از آن در یخ های قطبی و زیر زمین یخ زده باقی مانده است. سیاره سرخ با اتمسفر نازک و نور کمی که خورشید دارد، دمای متوسطی در حدود منفی 62 درجه سانتیگراد دارد که سردتر از اکثر نقاط روی زمین است. بنابراین برای مناسب ساختن مریخ برای کشت محصولات کشاورزی، حفظ آب مایع و البته حضور دائمی انسان، افزایش قابل توجه دما لازم است.
وارد کردن ذرات ریز به جو مریخ می تواند تنها در چند ماه سیاره را بیش از 10 درجه سانتیگراد گرم کند.
برخلاف انتظار، محققان بر این باورند که می توانند سیاره سرخ را با استفاده از مکانیزم مشابهی که باعث گرم شدن کره زمین روی زمین می شود، تغییر دهند. سمانه انصاری، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه نورث وسترن و نویسنده اصلی این مطالعه، می گوید: «ایده کلی ایجاد مصنوعی گلخانه است. دانشمندان در حال تلاش برای یافتن ماده ای هستند که وقتی به مقدار زیاد به جو تزریق می شود، گرمایی مانند بخار آب و کربن آزاد می کند. دی اکسید روی زمین گیر می کند.
در مطالعه قبلی، محققان پیشنهاد کرده بودند که کلروفلوئوروکربن‌ها یا ترکیبات تخریب‌کننده لایه لایه ازن که قبلاً در قوطی‌های آئروسل مانند اسپری مو استفاده می‌شد، در اتمسفر آزاد شوند. مطالعه دیگری پیشنهاد کرد کاشی های ساخته شده از سیلیکا ایروژل، یک جامد شفاف و سبک وزن، بر روی سطح مریخ قرار گیرد تا گرما را در خاک سیاره به دام بیندازد و در عین حال مانع از اشعه های مضر فرابنفش شود.
با این حال، مانع اصلی هر دو رویکرد هزینه خواهد بود. پراکندگی کلروفلوئوروکربن ها بر روی سطح مریخ و ژل های سیلیکا نیازمند فرآیندهای تولید انسانی است و مقادیر زیادی از هر ماده باید از زمین به مریخ منتقل شود که با موشک های امروزی تقریبا غیرممکن است.
از طرفی انصاری و همکارانش ظرفیت می خواستند یکی برای آزمایش اینکه آیا یکی از رایج ترین مواد مریخ، گرد و غبار، گرما را به دام می اندازد یا خیر. گرد و غبار مریخ غنی از آهن و آلومینیوم است که به آن رنگ قرمز نمادین آن می بخشد. با این حال، به دلیل اندازه میکروسکوپی و شکل تقریباً کروی، ذرات گرد و غبار برای جذب تشعشع یا انعکاس آن به سطح مناسب نیستند.
بنابراین محققان احتمال دیگری را بررسی کردند: آنها از آهن و آلومینیوم موجود در خاک برای ایجاد پیوندهایی به طول 9 میکرومتر، تقریباً دو برابر اندازه ذرات غبار مریخ و کوچکتر از تاج گل های موجود در بازار استفاده کردند.
انصاری شبیه‌سازی را برای آزمایش نحوه تعامل ذرات نظری با نور طراحی کرد و به «نتایج غیرمنتظره بزرگ» در نحوه جذب پرتوهای فروسرخ توسط سطح و پراکنده شدن توسط مریخ دست یافت. جذب و پراکندگی عوامل کلیدی در این است که آیا یک ذره معلق در هوا می تواند اثر گلخانه ای ایجاد کند یا خیر.
سپس همکاران انصاری در دانشگاه شیکاگو و دانشگاه فلوریدا مرکزی ذرات نظری را در مدل های کامپیوتری آب و هوای مریخ تغذیه کردند. آنها تأثیر تزریق سالانه دو میلیون تن ذرات پیوندی را در ارتفاع 10 تا 100 متری از سطح مطالعه کردند. ذرات در این ارتفاعات توسط بادهای متلاطم به فواصل دورتر منتقل می شوند و اتمسفر را ده برابر کندتر از گرد و غبار طبیعی مریخ ترک می کنند.
محققان دریافتند که علیرغم نیاز به مواد پنج هزار برابر کمتر از سایر طرح های پیشنهادی، مریخ می تواند در عرض چند ماه حدود 10 درجه سانتیگراد گرم شود. دو میلیون تن ذرات هنوز به اندازه تقریباً شش ساختمان امپایر استیت هستند و تقریباً 0.1٪ از فلزات صنعتی استخراج شده از زمین را در سال نشان می دهند. با این حال، از آنجایی که مواد خام برای اوراق قرضه در مریخ قرار دارد، انسان ها می توانند آنها را در سیاره سرخ استخراج کنند و نیاز به حمل و نقل از زمین را از بین ببرند.
افزایش دما یک “سوئیچ جادویی” برای قابل سکونت کردن مریخ نیست
«افزایش دما درست است یکی از کارهایی که باید انجام دهیم تا بدون کمک در مریخ زندگی کنیم.” برای مثال، میزان اکسیژن در جو مریخ تنها 0.1٪ است، در حالی که در زمین این مقدار 21٪ است. فشار روی مریخ 150 برابر کمتر از زمین است که باعث می شود خون انسان به جوش بیاید.
مریخ همچنین فاقد لایه ازن است. این بدان معنی است که هیچ محافظتی در برابر اشعه های مضر فرابنفش خورشید وجود ندارد. علاوه بر این، حتی پس از گرم شدن، خاک مریخ همچنان می تواند برای رشد محصولات بسیار شور یا سمی باشد. به عبارت دیگر، افزایش دما یک «کلید جادویی» نیست که مریخ را قابل سکونت کند.
اما موانع ذکر شده مانع از ادامه تحقیقات انصاری و همکارانش نمی شود. در مرحله بعد، آنها می خواهند ترکیبات پیشنهادی خود را در آزمایشگاه بسازند و آزمایش کنند، در حالی که اثرات اشکال، اندازه ها و سایر مواد مانند کربن و مگنتیت را مطالعه می کنند.
محققان اذعان می کنند که بعید است به این زودی مهندسی آب و هوا در مقیاس سیاره مریخ را انجام دهند. اما ادوین کایت، دانشمند علوم سیاره ای در دانشگاه شیکاگو و یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: “مطالعات روی شکل گیری زمین نیز اهمیت مطالعه زمین را نشان می دهد: “آیا ما می توانیم آب و هوا و اکوسیستم ها را به خوبی درک کنیم؟” برای ساختن جای دیگری؟»