چگونه مریخ را همانند زمین سکونتپذیر کنیم؟
در حال حاضر، بهمنظور مقیم شدن در سیارۀ مریخ برنامههای متعددی برای فرستادن فضانوردان وجود دارد؛ اما اگر ما انسانها زمانی واقعاً بخواهیم که در آنجا زندگی کنیم، میبایست بهکلی ساختار فکریمان را دربارۀ سیارات بازسازی و اصلاح کنیم. اما این چگونه میسر میشود؟
باوجوداینکه مریخ آبوهوای خیلی سرد و خشکی دارد اما ویژگیهای مشترک بسیاری هم با زمین دارد که از این شباهتها میتوان به اندازه، مِیل مداری، ساختار، ترکیب و حتی وجود آب روی سطح هر دو آنها اشاره کرد. به همین علت، مریخ بهترین گزینه برای اقامت و زندگی انسانهاست، البته درصورتیکه محیط آن به محیطی تبدیل شود که برای رفع نیازهای انسان مناسب باشد (که بهاصطلاح به آن terraforming یا تبدیل سیاره برای زندگی و یا زندگی در سیارۀ فرازمینی میگویند.)
این مشکلی بسیار بزرگ است، چون از طرفی تفاوتهای اساسی بسیاری در زندگی در مریخ وجود خواهد داشت. اگر واقعاً بخواهیم روی آن سکونت کنیم، باید به پیشرفتهای گستردهای در فنّاوری برسیم. از طرف دیگر سیاره را باید با علم مهندسی بومشناسی دگرگون کنیم که نیازمند صرف وقت و پشتکار فراوان و استفاده از منابع بیشمار است!
پس مشکلات تقریباً فراوانی برای زندگی روی مریخ وجود دارد. در ابتدا باید گفت که جوّ مریخ بسیار نازک است و نمیتوان در آن تنفس کرد. جوّ آن حاوی 95 درصد کربندیاکسید، 1/95 درصد آرگون و تنها 2/6 درصد نیتروژن و مقداری اکسیژن و آب است، درحالیکه در ترکیب جوّ زمین ۷۸ درصد نیتروژن و ۲۱ درصد اکسیژن و مقداری گازهای دیگر وجود دارد.
فشار جوّ مریخ در بازۀ 0/4 تا 0/87 کیلوپاسکال متغیر است که فقط همارز یک درصد فشار زمین از سطح دریاست. جوّ نازک و فاصلۀ زیاد از خورشید در سرد بودن محیط مریخ، که دمای سطح آن میانگین ۶۳- درجۀ سانتیگراد است، مؤثر است. مسئلۀ دیگر این حقیقت است که مریخ میدان مغناطیسی ضعیفی دارد (بهطوریکه میتوان مشاهده کرد تا چه اندازه در مقایسه با زمین در برابر پرتوهای خورشید بیحفاظتر است) و مقدار دریافت پرتوها روی سطح آن میانگین 0/67 میلیسیورت (mSv) در روز است. این میزان پنج برابر مقداری است که انسان باید در طول سال دریافت کند. بنابراین اگر انسان بخواهد روی مریخ بدون استفاده از محافظ تشعشع یا لباس تنظیم فشار زندگی کند باید تغییرات جدیای صورت گیرد؛ یعنی، باید بهصورت اساسی سیاره را گرم و جوّ آن را ضمن دگرگون کردن ترکیباتش ضخیمتر کنیم.
بیشتر بخوانید: حلقهها و عوارض جو اورانوس در تصویر جدید تلسکوپ جیمز وب
مثالهایی در تخیل
در ۱۹۵۱، آرتور سی. کلارک اولین رمانش، به نام شنهای مریخ، را با موضوع تخیلی زندگی در مریخ نوشت. در این داستان، مریخنشینان با گرم کردن قمر مریخ، فوبوس، آن را به دومین خورشیدشان تبدیل میکنند و رشد گیاهان ماسهها را کنار می زند تا اکسیژن آزاد شود.
در ۱۹۸۴، جیمز لاولاک (James Lovelock) و مایکل آلابای (Michael Allaby) کتابی به نام سبز شدن مریخ نوشتند که به باور بسیاری مؤثرترین کتاب درمورد حیات فرازمینی بود. تشکیل و سیر تکاملیِ سیاره، منبعِ ابتدایی حیات و بایوسفر یا همان زیستکره (لایهای که موجودات در آن امکان حیات دارند) در این رمان بررسی شده است. الگوی ارائهشدۀ حیات فرازمینی در این کتاب درواقع نشانهای است از آنچه در بحثهای آینده درزمینۀ هدف زندگی فرازمینی مطرح خواهد شد.
در ۱۹۹۲، فردریک پال (Frederik Pohl) کتاب تخیلی استخراج از اورت را منتشر کرد. در این داستان، مریخ ازطریق برخورد دنبالهدارهای ابر اورت سکونتپذیر میشود. سری کتابهای سه جلدی پیشین او با نامهای مریخ قرمز، مریخ سبز و مریخ آبی دربارۀ حیات در مریخ زندگی چندین نسل از دورهای از انسانهای متمدن و موفق است.
در ۲۰۱۱، یو ساسوگا (Yu Sasuga) و کنیچی تاچیبانا (Kenichi Tachibana) مانگایی نوشتند که در آن دانشمندان قرن بیستویکم کمکم در تلاشاند مریخ را گرم کنند تا به محلی برای زندگی تبدیل شود. مانگا کتاب مصور کُمیک به سبک ژاپنی با نوشتههای مکالمهای در کادرهای مشخص است.
و در ۲۰۱۲، کیم استنلی رابینسون (Kim Stanley Robinson) کتابی با عنوان ۲۳۱۲ منتشر کرد که در آن چندین سیارۀ منظومۀ شمسی، ازجمله مریخ، به محل حیات تبدیل میشوند.
روشهای ارائهشده
در دهههای گذشته چندین طرح عرضه شده است در راستای اینکه چگونه مریخ برای زندگی کلونی انسانها مناسب میشود.
در ۱۹۶۴، دندریج ام. کُل (Dandridge M. Cole) کتاب جزیره در فضا: چالش سیارهای، کار نوآورانه را به چاپ رساند. او در آن از این باور حمایت کرد که باید مریخ را با گازهای گلخانهای گلولهباران کرد، یعنی اینکه یخهای آمونیاکی را از خارج منظومۀ شمسی وارد آن کرد و با سطح سیاره برخورد داد. آمونیاک گاز گلخانهایِ قویای است، بنابراین اگر وارد جوّ مریخ شود، باعث ضخیم شدن و بالا رفتن دمای کل کره خواهد شد. همچنین ازآنجاییکه بیشتر وزن آمونیاک از نیتروژن تشکیل شده است، پس مانند گاز بافر و ترکیبشونده عمل میکند و وقتی با اکسیژن ترکیب شود، در جوّ گاز قابل تنفسی برای انسانها ایجاد میکند.
روش دیگر کم کردن روشنایی سطحی است. به این دلیل که اگر سطح با مواد تیرهرنگ پوشانده شود، مقدار بیشتری از روشنایی خورشید را جذب می کند و این مواد ممکن است هر چیزی باشد: از گردوغبار سطح فوبوس یا دیموس (دو نمونه از تاریکترین اجرام منظومۀ شمسی) گرفته تا گل سنگها و گیاهانی که تیرهرنگاند. کارل ساگان (Carl Sagan)، نویسنده و دانشمند سرشناس، از بزرگترین حامیان این باور بود.
در ۱۹۷۳، ساگان مقالهای در مجلۀ Icarus با عنوان مهندسی سیارات در مریخ منتشر کرد که در آن دو طرح برای تاریک کردن سطح مریخ ارائه داد. این طرحها شاملِ انتقال مواد با روشنایی کم برای تاریک کردن و رشد دادن گیاهان تاریک روی کلاهکهای یخی قطبی برای اطمینان حاصل کردن از جذب بیشتر گرما، آب شدن و بیشتر شدن گیاهان است تا بیشتر به حالت زمینمانند درآیند.
در ۱۹۷۶، ناسا رسماً موضوع مهندسی سیارات را رشتۀ مطالعاتی «پیرامون امکان سکونت در مریخ: مقدمهای بر سنتز سازگار با محیطزیست» دانست. این موضوع شامل سازوکار فتوسنتزی، آب شدن کلاهکهای یخی قطبی و مقدمهای بر گازهای گلخانهای است که از همگی برای تشکیل جوّی غنی و گرم به همراه اکسیژن و اُزن استفاده میشود.
در ۱۹۸۲، کریستوفر مَککِی (Christopher Mckay)، سیارهشناس، مقالۀ «سکونتپذیر کردن مریخ» را برای روزنامۀ انجمن درون سیارهای انگلیس نوشت و در آن دیدگاه خودبهخود تنظیمشوندگی لایۀ زیستی مریخ را که شامل روشهای موردنیاز برای انجام دادن این کار و منطق آن بود شرح داد. این اولین باری بود که در مقالهای چاپشده کلمۀ terraforming به کار میرفت و بعد به اصطلاحی مرسوم تبدیل میشد. بعد از آن، در ۱۹۸۴، این کلمه را لاولاک و آلابای در کتاب سبز شدن مریخ به کار بردند. آنها در کتابشان توضیح دادند که چگونه ممکن است با وارد کردن کلروفلوئورکربنها (CFCs)، که باعث گرم شدن زمین میشود، مریخ را گرم کرد.
در ۱۹۹۳، مؤسسان انجمن مریخ، دکتر رابرت ام. زوبین و کریستوفر پی. مککی، از موسسۀ تحقیقاتی ناسا، فناوری موردنیاز برای سکونتپذیر کردن مریخ را ساختند. آنها در طرح خود پیشنهاد استفاده از آینههای مداری را برای گرم کردن مستقیم سطح مریخ مطرح کردند. از دید آنان این آینهها باید نزدیک قطبها قرار گیرند. در این صورت امکان خواهد داشت باعث تصعید ورقۀ تودهای بزرگ یخی کربن مونو اکسید شوند تا درنهایت به گرم شدن مریخ منجر شود.
استفاده از ترکیب فلورایندار، که قویترین گاز گلخانهای است، برای به تعادل رساندن طولانیمدت آبوهوا پیشنهاد شده است. اثر این گاز گلخانهای هزاران برابر کربن دی اکسید است. در ۲۰۰۱، گروهی از دانشمندان علوم زمینشناسی و سیارهشناسی پیشنهادهایشان را با عنوان «مریخ را با گازهای گلخانهای قوی گرم نگاه داریم» ارائه دادند.
بر اساس این مطالعات، منبع درونی محمولۀ فلوراین باید از زمین تأمین و مدام دوباره پُر شود. آنها همچنین ادعا میکنند که معدنهایی حاوی مواد معدنی فلورایندار در مریخ وجود دارد. این مسئله مبنی بر فرضیهای است که در آن گفته میشود با توجه به اینکه مریخ سیارهای داخلی است این مواد معدنی در آن بهصورت معمول یافت میشود.
وارد کردن متان و سایر هیدروکربنها از منظومۀ شمسی خارجی ـکه روی سطح قمر زحل، تیتان هم به فراوانی یافت میشودـ نیز پیشنهاد شده است. همچنین این احتمال وجود دارد که بتوان از منابع داخلی آن استفاده کرد. این موضوع با استفاده از اطلاعات کشفشده از مریخنورد کنجکاوی از چرخۀ ده برابری متان، که اشاره به منابع زیرزمینی و نهان دارد، به دست آمده است. اگر این منابع بتوانند ترکیب شوند، شاید حتی احتیاج به وارد کردن متان نباشد.
جدیدترین نظریهها حاکی از آن است که تشکیل شدن بایودمها باعث میشوند اکسیژن باکتری cyano و algae را در خاک مریخ تولید کند.
در ۲۰۱۴، در و تِک شات روی موضوعی شروع به کار شد که «سکوی آزمایش Ecopoiesis مریخ» نام گرفت. هدف از این پروژه در آینده آن است که یک قوطی (نارنجکمانند) حاوی اکسترمفیل (موجودات جانسختزیستی) فتوسنتزی algae و باکتری cyan همراه با یک مأموریت مریخنشین، برای آزمایش کردن فرایندهای محیطزیستی مریخی، ارسال شود. اگر آزمایش با موفقیت انجام شود، دوباره با همکاری هم تعدادی بایودم بزرگ برای تولید و ذخیرهسازی اکسیژن برای مأموریتهای آیندۀ بشر به مریخ فرستاده خواهد شد. این کار باعث صرفهجویی هزینه با کم کردن مقدار اکسیژن ارسالی و طولانیتر شدن مأموریتها خواهد شد.
تعبیر Ecopoiesis درواقع مفهوم آغازین زیستپذیر ساختن محلی جدید است؛ به طور دقیقتر، تولید اکوسیستمی که توانایی حمایت از حیات را داشته باشد، یعنی ایجاد کردن حیات فرازمینی با استفاده از فیزیک، شیمی و زیست که شاملِ مقدمهای بر اکوسیستم و ساختن ارگانیسم پیشگام و غیره میشود.
مزایای بالقوه
علاوه برماجراجویی و نیز ایدۀ شروع اکتشافات فضایی جسورانۀ بشر، چندین دلیل دیگر نیز وجود دارد که باعث شده است موضوع زمینیسازی مریخ مطرح شود.
پیشگامان این طرح این نگرانی را دارند که فعالیتهایِ انسانی زمین را به محلی ناپایدار تبدیل کند و ما انسانها اگر بخواهیم برای مدت طولانی بقای خود را حفظ کنیم، به یک مکان پشتیبان نیاز خواهیم داشت. این مکتب فکری دربارۀ چیزهایی مانند جمعیت روبهرشد کرۀ زمین صحبت میکند؛ انتظار میرود جمعیت زمین تا نیمۀ قرن جاری به ۶/۹ میلیارد نفر برسد. همچنین این واقعیت را بیان میکند که تا ۲۰۵۰، دو سوم جمعیت جهان در کلانشهرها زندگی خواهند کرد. علاوهبراین، چشمانداز آبوهوای زمین تغییرات شدیدی را نشان میدهد که امکان دارد باعث شود بخشهایی از سیاره زمین تا ۲۱۰۰ دیگر سکونتپذیر نباشد. دلیل دیگر این مسئله این است که مریخ در کمربند حیات خورشید قرار دارد و قبلاً سکونتپذیر بوده است. در چند دهۀ گذشته، مأموریتهایی مانند آزمایشگاه علمی مریخ و کیوریاسیتی که بر سطح مریخ قدم گذاشتهاند گنجینهای از شواهد کشف کردهاند. طبق شواهد یافتشده، در گذشته آب سطحی در مریخ وجود داشته است. همچنین برای وجود مولکولهای ارگانیک شواهدی به دست آمده است.
به علاوه، پروژۀ MAVEN و سایر مدارگردهای مریخ اطلاعات گستردهای دربارۀ جوّ مریخ در گذشته ارائه کردهاند. نتیجهای که به آن دست یافتهاند این است که چهار میلیون سال پیش مریخ آب سطحی فراوان و جوّ ضخیمتری داشته است. سپس با توجه به از دست رفتن مگنتوسفر مریخ ـبراثر رویدادی ناگهانی یا سردشدن ناگهانی سیارات درونیـ این جوّ به آرامی از بین رفته است. بنابراین مریخ اگر قبلاً یک بار سکونتپذیر بوده است، این امکان وجود دارد که بار دیگر نیز سکونتپذیر شود.
درواقع میتوان گفت اگر طبیعت بشر در پی دنیای جدیدی برای اقامت در آن است، این طور به نظر میرسد که این امر در جایی ممکن خواهد بود که با زمین دارای نقاط مشترک بسیاری است. همچنین این موضوع مطرح است که تجارب ما دربارۀ تغییرات آبوهوا روی سیارۀ خودمان در مریخ ممکن است بسیار کارآمد باشد.
برای قرنها اعتماد ما به سوختهای فسیلی، زغال سنگ و ماشینآلات صنعتی تأثیرات چشمگیری روی محیطزیست داشته است. درحالیکه این نتیجۀ ناخواسته به علت مدرنیزاسیون و توسعه روی زمین بوده است. سوزاندن سوختهای فسیلی و انتشار منظم آلودگیها در هوا، در مریخ، باید تأثیرات مثبتی داشته باشد.
دلایل دیگر شامل گسترش دادن منابعمان و تبدیل شدن به جامعهای «post-scarcity» است. مستعمرهای روی مریخ امکان دارد به ما اجازۀ عملیات استخراج معادن را روی سیارۀ سرخ، درجاییکه یخِ آب و مواد معدنی بهصورت گسترده وجود داشته باشد، بدهد. و همچنین مریخ میتواند دروازهای به کمربند سیارکی باشد که امکان دسترسی ما را به منابع معدنی کافی و شاید نامحدود فراهم کند.
بیشتر بخوانید: آرتمیس ۳؛ نخستین مأموریت انسانی ناسا به قطب جنوب ماه
دشواریها
بدون شک زمینیسازی مریخ با مشکلاتی همراه خواهد بود که هریک به نوبۀ خود دلهرهآور است. برای پیشگامان مقدار محدودی منابع وجود دارد که باید با آن مریخ را به محلی تبدیل کنند که برای انسانها مناسب باشد. دومین نگرانی این است که هر عملیاتی بر سطح مریخ میتواند عواقب ناخواستهای داشته باشد. و سومین مسئله مقدار زمانی است که باید صرف این کار شود. برای مثال، هنگامی که سخن از مفاهیمی درزمینۀ گرمای آزاد ازطریق گازهای گلخانهای به میان میآید، مقادیر موردنیاز واقعاً حیرتآورند.
بر اساس مطالعات انجام گرفته در دانشگاه کلتک، در ۲۰۰۱، که در آن به معرفی ترکیبات فلوراین پرداخته شده است، تصعید یخچالهای طبیعی co² قطب جنوب مریخ حدود ۳۹ میلیون تن CFC در جوّ مریخ آزاد میکند. این میزان سه برابر مقداری است که بین سالهای ۱۹۷۲ تا ۱۹۹۲ روی کرۀ زمین آزاد شده است.
تجزیۀ شیمیایی شروع به شکستن CFCها در لحظۀ آزاد شدنشان میکند. درنهایت، آزاد شدن CFC ممکن است عامل از بین رفتن اُزنی باشد که در مریخ تولید میشود. اُزن میتواند محافظ سطح مریخ در برابرتابشها باشد.
همچنین طبق مطالعات ناسا در ۱۹۷۶، زمینیسازی سیارۀ مریخ با استفاده از زمینی ممکن خواهد بود. محدودیت ناشکستنی مریخ برای پشتیبانی از اکولوژی زمینی شناخته شده است. کمبود جوّی با ترکیبات اکسیژن میتواند باعث جلوگیری از زندگی بشر روی مریخ شود.
تابش سطحی قوی فرابنفش نیز مانعی دیگر است. به وجود آوردن اکسیژن کافی و اتمسفری با ساختار اُزن روی مریخ با استفاده از ساختارهای فتوسنتزکننده امکانپذیر است، اما زمان موردنیاز برای تولید کردن چنین جوّی میتواند چیزی در حدود چند میلیون سال باشد.
مطالعات برای پیدا کردن راهحل درزمینۀ کاهش این زمان ادامه دارد. برای مثال، استفاده از میکروارگانیسمهایی که به طور مشخص با محیط خشن مریخ منطبق شده باشند به وجود آوردن اثر گلخانهای و نیز آب کردن یخهای قطبی است.
به هرحال، مدت زمانی که برای تغییرات مریخ نیاز است همچنان در حدود چندین قرن یا میلیونها سال خواهد بود.
البته مشکلات زیرساختی نیز وجود دارد. برداشت از منابع سیارات دیگر و ماه در منظومۀ شمسی احتیاج به فضاپیماهایی با سرعت بسیار بالا دارد. آنها باید مجهز به ابزارهای پیشرفته برای چنین سفرهایی باشند تا مدت زمان منطقی و معقولی نیز داشته باشند. در حال حاضر چنین سیستمی وجود ندارد و روشهای مرسوم نیز ازنظر اقتصادی به صرفه نیستند.
برای توضیح بیشتر باید گفت، برای مثال، مأموریت نیوهورایزن ناسا بیش از یازده سال زمان برد تا ملاقات تاریخی خود با پلوتو، در کمربند کوئیپر، را با استفاده از موشکهای معمول و اثر گرانش انجام دهد. همچنین مأموریت دان (Dawn)، که بر پایۀ نیروی محرکۀ یونی انجام شد، چهار سال زمان برد تا به سیارک وستا در کمربند سیارکی برسد. هیچیک از روشهای فعلی برای سفر دوباره به کمربند کوئیپر، دنبالهدارهای یخی و سیارکها کاربردی نیستند. بشر بههیچوجه به فضاپیماهای موردنیاز برای این کار دسترسی ندارد.
از سوی دیگر پا گذاشتن در این مسیر، که شامل ساخت کارخانهها و نیز عملیات استخراج روی سطح مریخ است، نیاز به موشکهای بسیار قدرتمند برای انتقال کلیۀ مواد و ماشینآلات به سطح مریخ دارد. هزینۀ این کار هزینۀ تمام مأموریتهایی را که تاکنون انجام شده است را اندک جلوه خواهد داد. همچنین این تجهیزات از لحظۀ نصبشان بر سطح مریخ باید بتوانند قرنها کار کنند.
در ضمن سؤالهایی دربارۀ اصول اخلاقی زمینیسازی وجود دارد. در اصل، تغییر دادن دیگر سیارات به صورتی که برای زندگی بشر مناسب شود این سؤال طبیعی را به وجود میآورد که شکل زندگی در آنها چگونه خواهد بود. درحقیقت، اگر مریخ دارای یک نوع حیات میکروسکوپی بومی یا شکلهای پیچیدهتری از حیات باشد، چنانچه گروهی از دانشمندان تصور میکنند، در آن صورت تغییر دادن اکولوژی امکان دارد در این شکلهای حیات تأثیر بگذارد یا حتی آنها را از بین ببرد. به طور خلاصه، اگر چنین شود، مهاجرانِ آینده و مهندسان زمینیسازی مرتکب نسلکشی خواهند شد.
با تمام این بحثها، باید گفت زمینیسازی مریخ چه فایدهای دارد؟ ایدۀ استفاده از منابع منظومۀ شمسی این ذهنیت را ایجاد میکند که در طولانیمدت منافعِ کوتاهمدت اهمیت خود را از دست میدهند. در اساس، برداشت از منابع جهانهای دیگر تا زمانی که بتوانید آنها را در خانه با هزینۀ بسیار کمتری استخراج کنید ازنظر اقتصادی به صرفه نخواهد بود. با در نظر گرفتن خطرهای این کار، چه کسی دلش میخواهد به مریخ برود؟
اما بر اساس سرمایهگذاریهایی مانند پروژۀ مارس وان، انسانهای بسیاری هستند که مایلاند اولین مسافران مریخ باشند و مانند اولین موج کاشفان بیباک زمینی رفتار کنند. به علاوه، ناسا و دیگر آژانسهای فضایی دربارۀ تمایلشان به اکتشاف در سیارۀ سرخ سروصدای بسیاری به پا کردهاند که شامل پروژۀ فرستادن انسان به مریخ تا ۲۰۳۰ میشود. طبق نظرسنجیهای گوناگون، حمایتی عمومی در پشت این تلاش وجود دارد، حتی اگر بودجۀ آن بسیار افزایش یابد.
چرا این کار را میکنیم تا مریخ را برای استفادۀ انسان زمینی کنیم؟ برای اینکه وجود دارد؟ بله. اما آنچه مهمتر است این است که ما به آن نیاز داریم. انگیزه و میل کافی به مستعمرهسازی وجود دارد و با وجود سختیهایی بر سر راه، دلیلی وجود ندارد که بگوییم روشها نسنجیدهاند، بلکه مشخص و امکانپذیرند.
در پایان باید گفت این کار به زمان، تعهد، منابع و البته مراقبت بیشتری نیاز دارد تا مطمئن باشیم صدمۀ جبرانناپذیری به شکلهای حیاتی که وجود دارند نمیزنیم. اگر بدترین پیشبینیهای ما اتفاق بیفتند، ما باز هم بخت کمی برای پیدا کردن جایی خارج از منظومۀ شمسی خواهیم داشت. البته با وجود پیشرفتهایی که تا امروز داشتهایم بهتر است به مریخ برویم یا منهدم شویم!
مترجم: سوگند متقی
ویراستار: نازنینزهرا بابایی