A vörös bolygó kizöldülése - a Mars terraformálása<br/>

A Mars a Földhöz leginkább hasonló égitest a Naprendszerben. A Naprendszer lakható zónájában kering, azaz megfelelő naptávolságban ahhoz, hogy felszínén stabilan létezhessen a folyékony víz és élet. Ehhez azonban a mai Marson néhány változtatásra van szükség - azaz a marsi körülményeket a földiek felé kell közelíteni. A Föld idegen nevéből ezt terraformálásnak nevezik.

A terraformálás már nem a sci-fi birodalmába tartozik. Olyan beavatkozásokról van szó, amelyek a mai technológiával és belátható időn belül megvalósíthatók. A Mars ilyen jellegű átalakítása az emberiség jövőjének szempontjából is meghatározó lehet.

Miért a Mars?

Több mint húsz évvel ezelőtt a Viking-űrszondák nem találtak bizonyítékot arra, hogy a Marson létezik az élet, holott ehhez minden kémiai elem rendelkezésre áll. Ekkor merült fel a gondolat: lehetséges-e úgy módosítani az ottani környezetet, hogy otthont nyújthasson földi élőlények számára?

A Mars számos fizikai jellemzője igen hasonló a földiekhez. A nappalok és éjszakák szinte ugyanolyan hosszúak, ami az élőlények periodikus életműködéseinek, például a növényi fotoszintézisnek egyik alapfeltétele. A hasonló tengelyferdeség következtében a vörös bolygón is vannak évszakok (az év ugyan körülbelül kétszer olyan hosszú, de ehhez nem lehet nehéz alkalmazkodni). Az egyetlen jelentős fizikai eltérés, hogy a marsi gravitáció csak harmada a földinek, s egyelőre nem ismert, hogyan hatna ez hosszú távon a földi élőlényekre. Valószínű azonban, hogy számos faj képes lenne alkalmazkodni.

Az alapvető probléma: a hőmérséklet

A Mars déli jégsapkája

A kulcs: a szén-dioxid

Hogyan lehet megemelni a Mars hőmérsékletét? A legegyszerűbb és egyelőre az egyetlen kivitelezhető megoldás, ha erre magát a bolygót használjuk. Ha sikerülne a pólussapkák és a talaj szén-dioxid-készletét a légkörbe irányítani, akkor felerősödne az üvegházhatás (a szén-dioxid üvegházhatású gáz, azaz benntartja a légkörben a napsugárzásból származó hő nagy részét). Nekünk csak a folyamatot kell mesterséges úton megindítani, utána már magától, öngyorsító módon (ún. pozitív visszacsatolással) működne. Ennek oka, hogy minél több szén-dioxid kerül a légkörbe, annál jobban emelkedik a hőmérséklet, ami még több szén-dioxid felszabadulásával jár, és így tovább. A zsugorodó pólussapkák miatt ráadásul csökkenne a fehér színű, nagy fényvisszaverő-képességű (albedójú) felszín kiterjedése, ami további hőmérséklet-emelkedést idézne elő, szintén öngyorsító módon.

A folyamat eredményeképpen a Marson egy sűrű szén-dioxid légkör alakulna ki. Amint a hőmérséklet a víz fagyáspontja fölé emelkedik, megindulhat a folyékony vízburok fejlődése. A növekvő légköri nyomás miatt a víz forráspontja is nőne, így stabilabban megmaradna a felszínen (a Marson jelenleg 2 Celsius-fokon felforr a víz).

A vastagadó légkör egyre jelentősebb védelmet nyújtana a meteorit-becsapódások és káros sugárzások ellen - a szén-dioxid egy részének napsugárzás hatására történő bomlásával például megfelelő vastagságú ózonréteg alakulhatna ki. A talajban valószínűleg nagy mennyiségben jelenlévő nitrátokból nitrogén kerülne a légkörbe. Ilyen feltételek mellett már megkezdődhetne az oxigént nem igénylő (anaerob) földi életformák betelepítése.

Milyen lenne az ember számra e vastag szén-dioxid légkörű bolygó? Bár a levegőt nem tudnánk belélegezni - így csak oxigénpalackokkal maradhatnánk életben a felszínen - a meleg és a megfelelő nyomás miatt nem lenne szükség szkafanderekre és a nyomás szempontjából speciális épületekre.

Az első lépések technikai lehetőségei és az időtényező

Hogyan tudnánk a ma rendelkezésre álló technikai megoldásokkal elindítani a fent ismertetett folyamatokat? Jelenleg három alapvető javaslat létezik. Mielőtt megvizsgálnánk őket, fontos leszögezni, hogy mindenképpen a napenergiára kell alapozni, mint a leghatékonyabb és legolcsóbb energiaforrásra. Ennek alátámasztására elég egyetlen adat: amennyiben az USA és Oroszország összes nukleáris bombáját felrobbantanánk a Marson, akkor is csak annyi energiát tudnánk előállítani, amennyi 30 perc alatt érkezik a Napból a felszínre. Nem is beszélve arról, hogy egy ilyen megoldás messze áll a terraformálás fogalmától. A megoldási javaslatok tehát arra összpontosítanak, hogy a napsugárzás még hatékonyabban melegítse a felszínt, illetve benntartsa a légkörben az így keletkező hőt.

Az egyik javaslat, hogy sötét anyaggal, például korommal borítsuk be a sarki jégsapkákat, aminek következtében - ahogyan azt már említettük - jelentősen csökkenne azok albedója, s az így keletkező többlethőtől a szén-dioxid szublimálni kezdene.

A bolygó körül keringő tükrök melegítik
a felszínt (fantáziarajz)

A harmadik - talán leginkább kivitelezhetőnek tűnő javaslat -, hogy "üvegház-gyárak" százait helyezzük el a bolygó felszínén. Az autó nagyságú, napenergiával működő szerkezetek a talaj anyagából olyan gázokat állítanának elő, amelyek ezerszer erősebb üvegházhatású gázok a szén-dioxidnál (perfluoro-karbonok, PFC-k; ilyen például a CF₄ vagy a C₂F₆). A PFC-k további előnye, hogy igen stabil, hosszú élettartamú vegyületek, viszont sem az élőlényekre, sem az ózonrétegre nincsenek káros hatással.

A számítások alapján ezeknek a gázoknak már elenyésző mennyisége is elég ahhoz, hogy a jelenlegi -54 Celsius-fokról -40 Celsius-fokra emelkedjen a bolygó átlaghőmérséklete (elég lenne, ha a légkört alkotó minden egymillió atom és molekula között csak néhány ilyen "szuper-üvegházgáz" fordulna elő). Ekkor már megindulhatna a szén-dioxid felszabadulása a nagy természetes tározókból. A számítások alapján 100 év alatt létrejöhetne a 2 (földi) atmoszféra nyomású szén-dioxid légkör, s ekkor a hőmérséklet már elérné a Földre globálisan jellemző +15 Celsius-fokos értéket. Újabb 500 év alatt a Mars vízzel borított égitestté válna.

Az első marsi telepesek és az esetleges "bennszülöttek"

A stabil vízburok megszületése után megkezdődhetne az úttörő fajok, elsőként szélsőséges földi viszonyokhoz alkalmazkodott (ún. extremofil) élőlények betelepítése, köztük oxigént termelő fajokkal. A baktériumok között is vannak fotoszintetizálók, ilyenek például a cianobaktériumok (vagy más néven kékmoszatok). Később szóba jöhetnek például az Antarktiszon felfedezett, a felszín alatt élő algák és zuzmók is.

A Chroococcidiopsis nevű primitív kékmoszat a szélsőséges környezeti feltételek profi túlélője - jól érzi magát kivételesen száraz és sós élőhelyeken, s remekül tűri a meleget és hideget egyaránt. Nagyon száraz földi területeken átlátszó kavicsok alján, a sugárzástól védetten tenyészik, mégis elég fényhez jut a fotoszintézishez. A kavicsok alatt az esővíz több hétig is megmaradhat

Egy belélegezhető atmoszféra megteremtése már jóval nehezebb és bonyolultabb folyamat, de logikusan ez lehetne a terraformálás következő nagy lépése. A főszerep mindenképpen az egyre magasabb szerveződésű növényeké lesz, akárcsak az ősi Föld esetében. A genetika fejlődésével azonban olyan fajokat is létrehozhatnánk, amelyek természetes társaiknál hatékonyabban segíthetik e folyamatot.

A távlati cél tehát, hogy a Mars első lépésben létrehozott sűrű szén-dioxid légkörét főleg oxigénből és nitrogénből álló atmoszférára cseréljük le, ami már lehetővé tenné a magasabb rendű élőlények, köztük az ember szabad jelenlétét is. Csodálatos lenne végigkövetni, hogyan fejlődik egy egész bolygó ökoszisztémája, amiből sok tapasztalatot a Földön is hasznosíthatnánk.

Második otthonunk kialakulása, a Mars körül keringő Phobos holdról szemlélve (fantáziarajz)

A Föld esetében az ősi légkör szén-dioxidja egyrészt a vízburokban nyelődött el, s mészkő formájában végső soron a kőzetburokba került ("szén-dioxid szivattyú"). Rengeteg szén-dioxid került a bioszférába is, mivel beépült az élőlények szervezetébe, s hatalmas kőszén- és kőolajtelepek formájában egy része ott is maradt (ezt éppen jelenleg engedjük vissza a légkörbe, csak sokkal gyorsabban, mint ahogyan kikerült onnét). A szén-dioxid kivonásával párhuzamosan a légkör vulkáni eredetű nitrogénnel és biogén eredetű oxigénnel telítődött. Ehhez azonban sok százmillió évre volt szükség. Hogy a Marson mennyire tudjuk felgyorsítani a folyamatot, azt ma még nem lehet megmondani.

A szén-dioxid szinte teljes kivonásával persze az üvegházhatás mértéke, ezáltal pedig a hőmérséklet is csökkenésnek indulna. Ezt úgy lehetne megakadályozni, hogy a "szuper-üvegház gázok" légköri mennyiségét folyamatosan a kezdeti, csekély értéken tartanánk.

Érdekes problémát vet fel, ha a Marson a mostoha körülmények ellenére ma is léteznek élőlények. A terraformálás során e bennszülött fajok elszaporodhatnak, s veszélyt jelenthetnek a földi élőlényekre. Ez azonban fordítva is igaz. Ha nem elég körültekintően járunk el, akkor a Mars élővilága áldozatul esik, ami filozófiai szempontból is megengedhetetlen: nem pusztíthatjuk el egy bolygó teljes élővilágát, még ha csak bakteriális szinten létezik is.

A távolabbi jövő

A terraformálás szempontjából szóba jöhető további égitestek a Vénusz, holdak közül pedig a Titán és az Europa (a Szaturnusz, illetve a Jupiter rendszerében). A Vénusz azonban igen forró, sűrű légkörű és túlságosan közel van a Naphoz (ráadásul tengelyforgási ideje is igen nagy), míg a másik két égitest esetében pont a nagy naptávolság a fő probléma. Ezek terraformálása még valószínűleg hosszú ideig nem jöhet szóba, ha egyáltalán sorra kerülnek valamikor. Középtávú jövőnket tehát mindenképpen a Marsra kell alapozni, mivel egyre inkább úgy tűnik, hogy saját bolygónk lakható állapotban történő megőrzésével már elkéstünk. Nem lehetetlen, hogy egyszer a Marsról kiindulva magát a Földet fogjuk terraformálni, például az emberi tevékenység miatt légkörbe került szén-dioxid eltávolításával.

S. T.

Ajánló:

A marskutatás következő 15 éve - Marsi élet: interjú a lehetőséget felvető magyar kutatóval - Magyar diákok a Marson - Marsi élet: viták kereszttüzében - Folyékony víz a Marson! - A Mars Polar Lander küldetésének története - Mars-linkek - interjú Both Előddel, a Magyar Űrkutatási Iroda igazgatójával.

Korábban: