NASA: Αδύνατη η «γεωδιαμόρφωση» του Άρη με τις σημερινές τεχνολογίες
Ο αποικισμός του Άρη μπορεί να αποτελεί ένα από τα πιο παλιά όνειρα της επιστήμης και της επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο ο Κόκκινος Πλανήτης είναι σίγουρα αφιλόξενος- και ως εκ τούτου, για να μπορέσει να αποικιστεί, θα χρειαζόταν μια μακροχρόνια διαδικασία μετατροπής του, που είναι γνωστή στην επιστήμη/ επιστημονική φαντασία ως «terraforming» (γεωδιαμόρφωση, γαιοποίηση ή γαιοπλασία). Μεταξύ των σχεδίων που έχουν προταθεί για την υλοποίηση αυτού του φιλόδοξου οράματος είναι η απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα που είναι παγιδευμένο στην επιφάνεια του Άρη, προκειμένου να γίνει πιο πυκνή η ατμόσφαιρα και να λειτουργήσει ως «κουβέρτα» για τη θέρμανση του πλανήτη.
Ωστόσο, ο Άρης δεν έχει αρκετό διοξείδιο του άνθρακα ώστε να μπορεί αυτό να βγει στην ατμόσφαιρα και να τον θερμάνει, σύμφωνα με νέα έρευνα για λογαριασμό τηςNASA- οπότε η μετατροπή του αφιλόξενου περιβάλλοντος του Κόκκινου Πλανήτη σε ένα μέρος όπου θα μπορούσαν αστροναύτες και άποικοι να ζήσουν χωρίς μέσα υποστήριξης ζωής δεν είναι δυνατή με τις τεχνολογικές δυνατότητες του σήμερα.
Αν και η παρούσα ατμόσφαιρα του Άρη αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα, είναι πολύ αραιή και ψυχρή για να υποστηρίζει νερό σε υγρή μορφή- απαραίτητο συστατικό της ζωής. Στον Άρη, η πίεση της ατμόσφαιρας είναι κάτω από το 1% αυτής της ατμόσφαιρας της Γης. Νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνεια είτε θα εξατμιζόταν πολύ γρήγορα είτε θα πάγωνε.
Οι υπέρμαχοι της γεωδιαμόρφωσης του Άρη προτείνουν την απελευθέρωση αερίων από ένα εύρος πηγών στον πλανήτη για να πυκνώσει η ατμόσφαιρα και να αυξηθεί η θερμοκρασία σε σημείο που θα μπορεί να παραμείνει νερό σε υγρή μορφή στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια αυτά είναι τα γνωστά «αέρια θερμοκηπίου»- και τα μόνα από αυτά που θεωρείται ότι μπορεί να υπάρχουν σε επαρκείς ποσότητες στον πλανήτη για να παρέχουν θέρμανση σε ικανές ποσότητες είναι το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρατμοί.
Αν και μελέτες πάνω στην πιθανότητα γεωδιαμόρφωσης του Άρη έχουν γίνει και στο παρελθόν, τα νέα αυτά αποτελέσματα λαμβάνουν υπόψιν περίπου 20 επιπλέον χρόνια παρατήρησης του πλανήτη από διαστημόπλοια- που περιλαμβάνουν σημαντικά νέα δεδομένα. Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι πως παράγοντες όπως η έλλειψη αρκετού διοξειδίου του άνθρακα στον πλανήτη ώστε να βγει στην ατμόσφαιρα και να έχει αποτελέσματα, η δυσκολία πρόσβασης σε αυτό, η μικρή ατμοσφαιρική πίεση, η ηλιακή ακτινοβολία και ο ηλιακός άνεμος (που εξαφανίζουν υδρατμούς και διοξείδιο από την ατμόσφαιρα) καθιστούν πρακτικά αδύνατο το terraforming με σημερινές τεχνολογίες. Φυσικά, υπάρχουν και άλλες ιδέες, όπως η εκτροπή κομητών και αστεροειδών για να πέσουν στον Άρη και να εισάγουν νέα στοιχεία στην «εξίσωση», ωστόσο θα χρειάζονταν χιλιάδες- κάτι που αποτελεί ξεκάθαρο πρακτικό πρόβλημα.
και η κριτική του παραπάνω άρθρου από τον Aleck Alexopoulos Research Scientist - Problem Solver - Entrepreneur
The highly publicized recent paper:
Inventory of CO2 available for terraforming Mars Bruce M. Jakosky & Christopher S. Edwards, Nature Astronomy, 2, 634–639 (2018) https://www.nature.com/articles/s41550-018-0529-6
presents some useful calculations on readily available CO2, e.g., in the polar caps, and attempts to determine the amount absorbed in regolith or in the form of carbonates and concludes in the end that the “readily available” CO2 only generates around 25mbar of pressure much less than what is needed, i.e., 1,000mbar.To me the paper appears to be some what biased. It is as if the authors had decided what the conclusions should be and structured their paper accordingly. They ignore processes, technologies, and even sources of CO2. Also, there are calculation mistakes, omissions, and logical mistakes.The way the terraforming problem proposition is presented is … narrowminded. Do we really need a 1,000mbar atmosphere? Humans can survive with 600mbar and plants and bacteria with much less. Does the atmosphere have to be 100% CO2? If we could find a source for an inert gas – like nitrogen or argon – then we could have for example a 600mbar atmosphere with just 60mbar of CO2.The authors reject fairly straightforward technologies – possible today –and consider planet-wide mining of carbonates as the approach to extract CO2.
So here is a list of some problems I have with paper:
1. Page 634. Authors discount chlorofluorocarbons because they are “short-lived”. But chlorofluorocarbons can be continuously produced and the amounts of chlorine at least in the form of perchlorates are significant on the surface of Mars. Therefore chloromethane products could in fact be easily produced from materials available at the surface.
2. Page 634. Authors state that water vapor cannot heat Mars sufficiently by itself. But that is not part of any terraforming model. And the reference they provide (i.e., “Warming early Mars with CO2 and H2” by Ramirez et al., Nature Geoscience, 7, 59–63, 2014) states exactly that: an atmosphere between 1.2 and 4bar consisting of CO2 and water vapor in the presence of 5-20% H2 gas could maintain surface water. So by ignoring water a critical part of the problem has been swept under the rug!
3. Page 634. Authors reject methane and hydrogen as possible greenhouse gases. However they can be fairly easily constructed from local surface materials. Potentially we would only need to supply the catalysts. Similarly with chloromethanes. Also as noted in the work by Ramirez H2 could be an important part of an initial atmosphere of terraformed Mars and can be generated locally.
4. Page 635. The authors consider H2O-CO2 clathrates and reach a max estimate of 150mbar but consider this amount unreasonable. Why? CO2 and water ice are in direct contact for long periods of time and surely mixing and permeation occurs and to some degree clathrate formation. Unless experiments are performed and clathrate formation simulated then we really do not know and 150mbar cannot be discounted. Also authors ignore clathrate formation outside the polar regions in subsurface ice which could be even more than 150mbar.
5. Page 635. The authors consider adsorbed CO2 in subsurface regolith. They could also consider the possibility of an underground body of water, an ocean like in Europa or Enceladus (This has not been proven but it exists as a possibility). Assuming 0.001 the volume of Earth’s surface oceans and saturation with CO2 we reach an estimate of 250mbar.
6. Page 636 - Third paragraph. In the “second scenario” the equivalent CO2 amount is in fact 110 times more (44x2.5) so 25mbar not 12mbar as stated.
7. Page 636 - Fourth paragraph. In the “third scenario” the equivalent CO2 amount is in fact (270x5) times more so 338mbar not 150mbar as stated.
8. Page 637. Presents carbonate strip-mining as a potential technology for releasing CO2 from carbonates. Authors only consider CO2 release by heating and not by reaction with acidic water for example. Also authors do not consider that some types of carbonates can release CO2 well below 300oC, e.g., sodium hydroxycarbonate does so at 80oC.
9. Page 637. Authors assume that the target is to achieve 1000mbar of pressure. But the target is actually less (see above). Also the authors completely ignore the secondary heating effect of released CO2.
10. Page 637. Authors have completely ignored the effect of water vapor. But the presence of water vapor has a secondary heating effect that may be significant.
11. Page 637. “For a 100-m-thick regolith, for example, it would take roughly 104 years for any increase in temperature through the full volume”. No. Assuming a thermal diffusivity for regolith of 10-6 m2/s we obtain as the time for the temperature at depth of 100m to increase by half the surface increase to be 330years (see Carslaw and Jaeger “Conduction of Heat in Solids”). In fact for a thermally bounded rectangular slab the time required is even less. An estimate or 100years is very reasonable. Ten thousand years is just an incorrect guess.
Overall apart from the calculation errors the authors have ignored many possible and technologically feasible technologies in their analysis. For example, they mention the possibility of bombarding Mars with asteroids but never reference the work of Zubrin and McKay.
So the main problem is that they ignore all but the simplest technologies, i.e., coating the polar regions with dark powder, but then seriously consider as a possible technology excavating the entirety of Mars carbonate layers. But if you are going to consider that as a “currently available technology” then you should consider everything else including setting up solar reflectors, nuclear plants, generation of synthetic greenhouse gases, boreholes, and, yes, controlled asteroid collisions.
This is the biggest logical mistake and enough to reject the key conclusion of the paper.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου