U srednjoj školi, moj profesor biologije nam je prikazao film znanstvene fantastike "Star Trek III: The Search for Spock." Radnja filma privukla me, osobito zbog prikaza "Genesis Projecta" – tehnologije koja je mrtav vanzemaljski svijet pretvorila u živuću planetu.

Nakon filma, profesor nas je zatražio da napišemo esej o toj tehnologiji. Je li to realno? Etično? I, u skladu s logikom Spocka: Ima li smisla? Taj zadatak me duboko dojmio.

Danas, kao inženjer i profesor, razvijam tehnologije za širenje ljudske prisutnosti izvan Zemlje. Radim na naprednim pogonskim sustavima koji će omogućiti letjelicama putovanje izvan Zemljine orbite. Također sudjelujem u razvoju tehnologija za gradnju na Mjesecu, podržavajući NASA-in cilj dugotrajne ljudske prisutnosti na Mjesecu. Bio sam dio tima koji je pokazao kako 3D printati stambene objekte na Marsu.

Održavanje života izvan Zemlje zahtijeva puno vremena, energije i mašte. Ipak, inženjeri i znanstvenici već rade na rješavanju mnogih izazova.

Osnovni zahtjevi: hrana, voda, sklonište, zrak
Nakon Mjeseca, sljedeća logična destinacija za ljudsko naseljavanje je Mars. Ali je li moguće terraformirati Mars – preobraziti ga da nalikuje Zemlji i podržava život? Ili je to samo znanstvena fantastika?

Za život na Marsu, ljudima će trebati tekuća voda, hrana, sklonište i atmosfera s dovoljno kisika za disanje, dovoljno gusta da zadrži toplinu i zaštiti od Sunčevog zračenja. No, Marsova atmosfera je gotovo u potpunosti sastavljena od ugljikovog dioksida, s gotovo nikakvim kisikom. Također je vrlo rijetka – samo oko 1% gustoće Zemljine atmosfere.

Što je atmosfera rjeđa, to manje topline može zadržati. Zemljina atmosfera je dovoljno gusta da zadrži dovoljno topline za održavanje života, zahvaljujući efektu staklenika. No, na Marsu je atmosfera toliko rijetka da noćne temperature rutinski padaju na -101 stupanj Celzijusa.

Kako stvoriti atmosferu na Marsu?
Iako Mars trenutno nema aktivnih vulkana – barem koliko znamo – znanstvenici bi mogli izazvati vulkanske erupcije nuklearnim eksplozijama. Plinovi zarobljeni duboko u vulkanu bili bi oslobođeni i zatim bi se proširili u atmosferu. Ali taj plan je prilično riskantan jer bi eksplozije također u atmosferu unijele smrtonosni radioaktivni materijal.

Bolja ideja je preusmjeravanje kometa i asteroida bogatih vodom kako bi se srušili na Mars. To bi također oslobodilo plinove ispod površine Marsa u atmosferu, dok bi voda iz kometa dodatno obogatila Marsovu površinu. NASA je već dokazala da je moguće preusmjeriti asteroide – ali za značajan učinak potrebno je preusmjeriti veće i brojnije asteroide.

Stvaranje ugodnog Marsa
Postoji mnogo načina za zagrijavanje planeta. Na primjer, ogromna ogledala, izgrađena u svemiru i postavljena u orbitu oko Marsa, mogla bi reflektirati sunčevu svjetlost na površinu i zagrijavati je.

Nedavna studija predložila je da bi kolonizatori Marsa mogli rasprostrijeti aerogel, ultralaki čvrsti materijal, po tlu. Aerogel bi djelovao kao izolacija i zadržavao toplinu. Ovo bi se moglo primijeniti diljem Marsa, uključujući polarne ledene kape, gdje bi aerogel mogao otopiti postojeći led i stvoriti tekuću vodu.

Za uzgoj hrane potrebna je zemlja. Na Zemlji, zemlja se sastoji od pet sastojaka: minerala, organskih tvari, živih organizama, plinova i vode. No, Mars je prekriven slojem rastresitog, praškastog materijala zvanog regolit. Razmislite o njemu kao o marsovskom pijesku. Regolit sadrži malo hranjivih tvari, nedovoljno za zdrav rast biljaka, i sadrži opasne kemikalije zvane perklorati, koje se na Zemlji koriste u vatrometu i eksplozivima.

Pročišćavanje regolita i pretvaranje u nešto pogodno za uzgoj biljaka ne bi bilo jednostavno. Marsovskoj zemlji potrebna je neka vrsta gnojiva, možda proizvedenog dodavanjem ekstremofila – otpornih mikroba s Zemlje koji mogu preživjeti i u najtežim uvjetima. Genetski modificirani organizmi također su moguća opcija.

Putem fotosinteze, ti organizmi bi počeli pretvarati ugljikov dioksid u kisik. S vremenom, kako bi Mars postao pogodniji za život organizama sličnih zemaljskima, kolonizatori bi mogli uvoditi složenije biljke, pa čak i životinje.

Osiguravanje kisika, vode i hrane u pravim omjerima izuzetno je složeno. Na Zemlji, znanstvenici su pokušali simulirati to u Biosferi 2, zatvorenoj ekosustavu koja sadrži oceane, tropske i pustinjske staništa. Iako su svi okoliši u Biosferi 2 kontrolirani, znanstvenici se i dalje bore s postizanjem prave ravnoteže. Majka Priroda zaista zna što radi.

Kuća na Marsu
Zgrade bi se mogle 3D printati; u početku bi trebale biti pod tlakom i zaštićene dok Mars ne postigne Zemljine temperature i atmosferu. NASA-in program Moon-to-Mars Planetary Autonomous Construction Technologies istražuje kako to postići.

Postoje mnogi drugi izazovi. Na primjer, za razliku od Zemlje, Mars nema magnetosferu, koja štiti planet od solarnih vjetrova i kozmičkog zračenja. Bez magnetskog polja, previše zračenja prodire kroz atmosferu da bi živa bića ostala zdrava. Postoje načini za stvaranje magnetskog polja, ali znanost je još uvijek vrlo spekulativna.

Zapravo, sve tehnologije koje sam opisao daleko su izvan trenutnih mogućnosti na razini potrebnoj za terraformiranje Marsa. Razvijanje tih tehnologija zahtijevalo bi ogromne količine istraživanja i novca, vjerojatno puno više nego što je moguće u skoroj budućnosti. Iako bi Genesis uređaj iz "Star Trek III" mogao terraformirati planet u nekoliko minuta, terraformiranje Marsa trajalo bi stoljećima ili čak tisućljećima.

I postoje mnoga etička pitanja koja treba riješiti prije nego što ljudi započnu s preoblikovanjem Marsa u još jednu Zemlju. Je li ispravno napraviti tako drastične, trajne promjene na drugom planetu?

Ako vas sve ovo razočarava, nemojte biti. Dok znanstvenici stvaraju inovacije za terraformiranje Marsa, također ćemo ih koristiti za poboljšanje života na Zemlji. Sjetite se tehnologije koju razvijamo za printanje 3D stambenih objekata na Marsu? Trenutno sam dio grupe znanstvenika i inženjera koja koristi tu istu tehnologiju za printanje kuća ovdje na Zemlji – što će pomoći u rješavanju globalnog nedostatka stambenog prostora.

Pozdrav znatiželjna djeco! Imate li pitanje na koje biste htjeli da vam stručnjak odgovori? Zamolite odraslu osobu da pošalje vaše pitanje na CuriousKidsUS@theconversation.com. Molimo vas da navedete svoje ime, dob i grad u kojem živite.

I budući da znatiželja nema dobne granice – odrasli, javite nam što vas zanima. Nećemo moći odgovoriti na svako pitanje, ali potrudit ćemo se.

Original:
Sven Bilén
Profesor inženjerskog dizajna, elektrotehnike i zrakoplovnog inženjerstva, Penn State