Terraformace Marsu

Tomáš Petrásek, 2005

M A R S
Poloměr	3933
Hustota	3397
Tíhové zrychlení	3,725
Úniková rychlost	5,024
Nitro planety	Malé jádro ze železa a pyritu, částečně roztavený plášť, 35 – 80 km silná kůra.
Atmosféra	95%CO2, 2,7%N2, 2,7% Ar. Způsobuje skleníkový efekt zvedající teplotu o cca 5°C.
Povrchový tlak	0,7 – 1.4 kPa
Povrchová teplota	Průměrná -63°C, minimum –133°C, maximum 27°C.

Toto je v poslední době dost diskutované téma. Mars je vhodnějším objektem terraformace, tedy přeměny v planetu podobnou Zemi, než jakákoli jiná planeta kterou známe. Rozhodně je daleko lepším místem pro podobné pokusy než Venuše, protože oteplit planetu se zdá úkolem daleko lehčím, než ji ochladit.

Taková přeměna bude určitě titánským dílem a bude prováděna ve velmi dlouhodobém měřítku několika staletí.

V první řadě si musíme uvědomit, co Mars potřebuje. Nejde ani tak o teplotu jako o tlak. Při stávajícím tlaku na Marsu voda nemůže být kapalná vůbec, anebo se vaří už při pár stupních nad nulou. I při nejvyšším tlaku a v nížinách je to jen něco kolem deseti stupňů. Právě proto dnes na většině povrchu právě z tohoto důvodu nemůže přežít nic, co na sobě nemá tlakový skafandr – tělní tekutiny by se jednoduše vyvařily.

Oteplení samo by nám tedy nepomohlo - z ledu by se stala pára, ale poušť by zůstala pouští.

Hlavním úkolem tedy je zvednout povrchový tlak. Vedlejším účinkem vyššího tlaku je pak samozřejmě skleníkový efekt, takže ona teplota se dostaví jaksi návdavkem.

Vody je podle posledních výzkumů na Marsu dost, takže když ta roztaje, budou na místě oceány bez toho, aby je někdo musel dovážet nebo vyrábět. To je velké plus.

Problémem je záření, které v současnosti sterilizuje povrch Marsu. UV záření by zastavila hustá atmosféra s obsahem kyslíku. Horší jsou sluneční erupce, které zastaví jen magnetické pole – a to Mars nemá. Ty jsou ale pouze občasné a i jejich vliv by atmosféra mohla mírnit.

Pro terraformaci můžeme stanovit dva základní scénáře - variantu dobrou a variantu špatnou.

Mars bez vlastních zásob plynů

Buďme nejprve skeptiky a vezměme v potaz tu špatnou možnost. Ta nám říká, že na Marsu je velmi málo ovzduší, a jediný způsob, jak zvýšit tlak, je buď přímo odněkud dovézt plyny, anebo rozložit uhličitany na povrchu a tak získat oxid uhličitý. Jaké jsou alternativy pro tuto možnost?

· Dovézt ovzduší ze Země nebo z Venuše. Dovoz ze Země by zcela zničil ekologickou rovnováhu, a dovoz z Venuše by byl technologicky náročný, protože je velice obtížné, aby na této pekelné planetě fungovalo nějaké technologické zařízení. Navíc obě varianty jsou absurdně energeticky náročné.

· Dopravit na místo ledová tělesa, například komety. Ty jsou tvořeny vodním ledem, prachem, amoniakem, metanem, dusíkem a oxidem uhličitým, to vše zmrzlé dohromady. Z těchto látek by bylo možné utvořit prozatímní atmosféru, která by se fotosyntézou přeměnila na dýchatelnou směs plynů. Pro pozemský tlak na Marsu potřebujeme 27 tun/m², tedy celkem 5,25*10¹⁵ tun. Doprava by byla opět značně náročná.

· Pomocí explozí atomových bomb rozložit místní uhličitany a uvolnit oxid uhličitý. Nevýhodou je, že pak by Mars zářil tak, že by byl stejně neobyvatelný jako předtím.

· Totéž, jen místo bomb použít dopady asteroidů.

· Vyrábět plyny z hornin ve speciálních továrnách. To by trvalo dlouho a bylo by to neuvěřitelně náročné.

Jak vidíme, všechny varianty jsou problematické a ani jedna není zaručená. Podívejme se ale na lepší možnost.

Mars s rezervoáry CO₂

Podle tohoto názoru jsou na Marsu velká ložiska zmrzlého oxidu uhličitého neboli suchého ledu. Ten se na rudé planetě opravdu vyskytuje, zejména na pólech, ale jeho množství je doposud hádankou. Tvoří část polárních čepiček, nebo určitý typ permafrostu ze suchého ledu. Možný je i nečekaný bonus v podobě hlubinných rezervoárů (nejspíš tekutého) CO₂, ale o těch není dosud nic známo.

Možnost, že na Marsu vlastně ovzduší je a jen čeká na uvolnění, tedy nelze vyloučit, ba je možná docela pravděpodobná.

Pro pozemský tlak by bylo potřeba asi 3,5 miliónu kubických kilometrů zmrzlých plynů, což by vyžadovalo skutečně rozsáhlé oblasti permafrostu, není to však nepředstavitelné.

Podle některých odborníků dochází na Marsu ke střídání ledových dob a současně ke změnám v atmosférickém tlaku. V obdobích trvajících pouhé desetitisíce let se tlak může měnit v širokém rozmezí – minimum musí ležet někde kolem dnešních 0,610 kPa, a odhady maxima se velice různí – četl jsem něco kolem 4 – 8 kPa, ale také až 10 kPa, což už je bezmála blízké tlaku na Mt. Everestu a rozhodně jde o tlak příznivý pro výskyt vody, jednoduchého života a také pro pobyt lidí. Odhady maximálního dosažitelného tlaku se různí zejména proto, že nevíme, kolik suchého ledu na Mersu je, respektive kolik z tohoto množství se může uvolnit.

Jsou-li tyto úvahy pravdivé, bylo by našim cílem Mars ohřát. Tím by vysublimovala část suchého ledu a vznikl CO₂, což je skleníkový plyn. Teplota by dále vzrostla, došlo by k opětné sublimaci atd. Tento cyklus by za příznivých okolností mohl probíhat až do vyčerpání zásob zmrzlých plynů.

Vzniklý skleníkový efekt by mohl stačit k ohřátí planety na příznivou teplotu, vznikly by vodní plochy a mohla by začít fotosyntéza. Kyslík by utvořil ozónovou vrstvu a Mars by se stal téměř druhou Zemí.

Možné dokonce je, že přirozený cyklus ledových a meziledových dob lidem pomůže – zdá se, že Rudá planeta se právě vynořuje ze své ledové doby a má tendenci zahřívat se sama od sebe! Možná bude stačit jen málo…

Jaká jsou řešení pro oteplení Marsu?

· Dopravit na Mars opět komety, ovšem v menším množství než v prvním případě. Tato tělesa obsahují skleníkové plyny, jako je metan, oxid uhličitý nebo čpavek. Po dopadu by se uvolnily do atmosféry, kde by vytvořily skleníkový efekt a zahájily cyklus další sublimace. Dodal by se také dusík, který je na Marsu vzácný a pro život esenciální.

· Poprášit póly Marsu, kde je zmrzlého CO₂ jistě nejvíce, tmavým prachem. Ten by se mohl získávat na povrchu Marsu z čedičových hornin, nebo z měsíce Phobosu, který je prakticky černý. Tmavá barva pohlcuje světlo a zvyšuje teplotu, potažmo i sublimaci CO₂. Oproti dopravě komet je doprava prachu hračkou. Otázkou je potřebné množství prachu a také výsledný efekt, který nemusí být příliš významný.

· Nechat na oblasti se suchým ledem dopadnout asteroid nebo kometu, eventuálně použít atomovou pumu. Žár by ložisko zmrzlého plynu odpařil. Opět lze kombinovat s předchozími dvěma alternativami.

· Nechat na polárních čepičkách narůst mikroskopické řasy. Tím by povrch ztmavl a následně se ohřál. Jedinou vadou je, že při strašlivě nízké teplotě pólů Marsu nemůže růst vůbec nic, natož řasy.

· Umístit na orbitu Marsu obří zrcadlo. To by odráželo paprsky do polárních oblastí a tak je zahřálo. Toto zrcadlo by však muselo být vskutku obří.

· Vysadit na Mars metanogenní organismy, které by produkovaly skleníkový plyn metan. Problémem je, že na povrchu Marsu nejsou dobré podmínky pro život organismů, a i kdyby, jejich produktivita by byla nepatrná. Navíc metan by se patrně v atmosféře brzy rozložil.

· Postavit velké továrny na freony na Marsu. To by bylo účinné, ale jednak velmi náročné, jednak se freony v ovzduší Marsu velmi brzy rozkládají. (Naneštěstí na Zemi, kde by se to hodilo, ne!) Problém také je, že mnohé chlorované uhlovodíky ničí ozónovou vrstvu, kterou potřebujeme na Marsu naopak utvořit. Freony jsou tedy nevhodné, je třeba najít nějakou stejně účinnou, ale stálejší a neškodnou náhradu.

Nejrealističtěji vypadají první návrhy, jejichž základní myšlenkou je doprava komet. Tu by bylo možné uskutečnit v čase kratším než jedno století, a znamenala by výborný zdroj skleníkových plynů.

Jak ale dopravit kometu?

Zdá se to složité a složité to také je, ale ne tak hrozně, jak to vypadá. Vlastní hmotu komety, tedy hlavně led, je možné přímo použít jako palivo pro raketový motor - zahřátá pára by byla vystřikována tryskami, což by uvádělo těleso do pohybu. To by nás zbavovalo nutnosti vozit palivo na kometu až ze Země.

Jediným malým problémem by byl zdroj energie. Sluneční v úvahu nepřipadá. Komety obsahují zmrzlé plyny právě proto, že jsou chladné, jinými slovy tak daleko od Slunce, kam proniká jen málo světla.

Možné by bylo vézt sebou jaderný reaktor. Atomová energie je řešení, které je v záloze vždycky. Použít by šlo klasický reaktor štěpný, ale lepší by byl reaktor fúzní. Jeho palivem je totiž vodík, a ten by bylo možné získávat z hmoty komety elektrolýzou vody. Jaderná fůze nám sice ještě nefunguje, ale než se dostane terraformace Marsu do praxe, bude už určitě dávno uskutečněna a propracována do detailů.

Alternativou je, získávat energii ze Slunce ve vnitřní sluneční soustavě, třeba na Měsíci, a posílat ji na místo laserem. Nejlepší by bylo vybrat si vhodné komety, které po eliptických drahách přilétají ke Slunci, a během jejich příletu do nich „střílet“ silnými lasery. Led by se žárem odpařoval a fungoval by jako jakýsi primitivní raketový motor. Při velkém výkonu laserů a dlouhé době činnosti by bylo možné kometu postupně zpomalit, čímž by se její dráha změnila, a při troše šikovnosti by mohla vést ke kolizi s Marsem. Určitý rozptyl paprsku laseru by zde nevadil, protože není nutné zahřívat jen zcela malou plochu, stačí i dosti velká oblast komety. Problémem je nutné množství energie, které by nebylo jistě malé. K jeho získání bychom museli pokrýt pěkných pár čtverečních kilometrů na Měsíci či Merkuru solárními panely.

Celá myšlenka s laserem je můj nápad jako alternativa k reaktorům, ale je zde příliš mnoho nejistot, takže nevím, zda by nakonec nebyly vhodnější klasické rakety a reaktory.

Samozřejmě, že všechny plány závisí na tom, jaké poznatky o Marsu získáme v budoucnu – prozatím nevíme skoro nic.

Dejme tomu, že by se podařilo zahájit cyklus zvyšování teploty a atmosférického tlaku. Jak dlouho by to trvalo a do jaké míry by byl postup úspěšný? Nevíme.

Možná by se nestalo vůbec nic, možná by tlak výrazně stoupl, na 5, 10, nebo třeba až 40kPa!

Skleníkový účinek se také těžko předvídá. Někde se tvrdí, že teplota by stoupla o 40, či snad až o 70° oproti dnešku!

Samozřejmě, že by se na místě nedalo jen tak pobíhat v tričku. V ovzduší by byl hlavně CO₂ a stopy kyslíku vzniklého rozkladem peroxidů v půdě. Člověk by musel mít kyslíkový přístroj a asi by trpěl horskou nemocí jako horolezci na Everestu. Na druhou stranu by nemusel mít tlakový skafandr, stačil by mu „kožich.“

Řada méně rozmazlených organismů (rostlin) by mohla žít nechráněna na povrchu.

Ovšem co dýchatelná atmosféra? Pokud bychom chtěli vyrobit dost kyslíku pro lidi, a prováděli to s pomocí procesu fotosyntézy, zároveň bychom zlikvidovali CO₂.

Bez CO₂ by nefungoval skleníkový efekt a celá planeta by opět zmrzla.

Takže rostliny na Marsu jistě, pobyt bez skafandru snad, ale bez kyslíkové masky téměř jistě ne.

Ale nebuďme neskromní – i to by byla velká a důležitá změna k lepšímu.

Problémem by mohla být trvalost tohoto stavu. Oceány by vymývaly CO₂ z ovzduší a tvořily z něj vápence, čímž by se planeta postupně vracela tam, kde byla na počátku. Cyklus dob ledových by také mohl ukončit existenci terraformovaného světa, jakmile by se vrátil k chladnější fázi. Ovšem myslím, že není třeba se toho obávat. I kdyby se podařilo nastolit příznivou rovnováhu jen na desítky tisíc let, stále je to v měřítkách lidstva dost. A potom, copak by nebylo možné v tak vzdálené budoucnosti provést opatření, která by znovu vnesla „pořádek“?

Celkově se myšlenka na terraformaci Marsu podle lepší varianty zdá proveditelnou, a i horší varianta, tedy přímý dovoz plynů, pořád vyžaduje přemístění jen 1/91 objemu, který by bylo nezbytné přemístit pro nastolení příznivého tlaku na Venuši. Proto je Mars výborným kandidátem pro terraformaci a je možné předpokládat, že jestli lidé dříve nevyhynou, určitě se do toho jednou pustí.