Czerwony świt, lecz niebieski zachód Słońca

Od redakcji: Fragment książki "Człowiek - istota kosmiczna" autorstwa Grzegorza Brony i Eweliny Zambrzyckiej publikujemy dzięki uprzejmości wydawnictwa Znak.

Ewelina Zambrzycka: Ponoć łazik pojawił się tam z niezłym bagażem: 377 szczepami bakterii. Chcemy, aby Mars stał się naszym nowym domem, ale czy przypadkiem nie zachowujemy się podobnie do hiszpańskich marynarzy, którzy w 1520 roku przybyli do Meksyku i sprowadzili na tamtejszą ludność epidemię ospy prawdziwej, a ona w nieco ponad pół roku wybiła ponad jedną trzecią populacji?

Grzegorz Brona: Być może rozpoczęliśmy już wojnę światów, zarażając potencjalne obce formy życia naszymi ziemskimi bakteriami. Każdy statek kosmiczny lądujący na Marsie musi przejść przez proces specjalnej sterylizacji. Międzynarodowy Komitet do spraw Badań Przestrzeni Kosmicznej wprowadził zasady tak zwanej ochrony planetarnej, mówiące o tym, jak należy chronić inne ciała niebieskie przed zagrożeniami ze strony organizmów przenoszonych przez sondy kosmiczne.

Najbardziej restrykcyjne ograniczenia, na tak zwanym poziomie czwartym, dotyczą lądowników marsjańskich. Zgodnie z tymi restrykcjami lądowniki mogą przenosić maksymalnie 300 tysięcy mikroorganizmów. Chyba że ich zadaniem jest badanie obszarów, na których może się znajdować marsjańskie życie, w tym obszarów z potencjalną wodą w stanie ciekłym. Wtedy to ograniczenie jest znacznie bardziej restrykcyjne i wynosi 30.

A sądzisz, że na Marsie jest jakieś szczątkowe życie? Są bakterie, które tak jak w filmie Życie (Netflix) mogą wyewoluować do istnień bardziej złożonych niż jednokomórkowe?

Mars przed laty był znacznie bardziej podobny do Ziemi niż obecnie. W czasach młodości otaczała go atmosfera, a temperatura na powierzchni była znacznie wyższa. Pozwalało to na istnienie oceanów ciekłej wody. Zasadniczym pytaniem jest, czy takie warunki wystarczyły do powstania życia. Jednak skoro życie powstało na Ziemi, to wydaje się, że mogło powstać i na Czerwonej Planecie. Oczywiście nie wiemy, czy same warunki istniejące na Ziemi miliardy lat temu były wystarczającym impulsem do powstania życia organicznego. Może potrzebne było coś dodatkowego. Na przykład szczęście.

Podobno na Marsie, na jego biegunach, są czapy lodowe, które po rozpuszczeniu mogłyby dokonać transformacji planety, a konkretnie jej terraformacji. A łazik Mars 2020, który ma zostać wysłany na Czerwoną Planetę w 2020 roku, ma na niej umieścić bakterie i glony tlenotwórcze. Sądzisz, że można zrobić z Marsa Ziemię 2.0?

Po kolei. Rzeczywiście, Mars jest planetą, którą najłatwiej można przystosować do zasiedlenia przez człowieka. Taki proces nazywa się uziemiowieniem albo właśnie terraformacją. Rzecz w tym, że może on przyjmować różne formy i prowadzić do różnych skutków. Możemy tylko trochę uziemiowić Marsa, ale możemy też spróbować dokonać głębszych zmian. Problem w tym, że nie będą one permanentne. Mars jest znacznie lżejszy od Ziemi i samoczynnie gubi atmosferę, która odlatuje w przestrzeń kosmiczną. Wobec tego efekty terraformacji będą służyć nam przez pewien okres, ale może to być czas mierzony w skali geologicznej, a więc dziesiątki tysięcy lat.

Zanim jednak zrobimy z Marsa Ziemię, nasze życie tam nie będzie łatwe. Co nas zabije na Marsie, jeśli nie będziemy uważać?

Chyba łatwiej byłoby wyliczyć, co nas nie zabije. Przede wszystkim na Marsie jest szczątkowa atmosfera. Ciśnienie atmosferyczne jest poniżej 1 procentu ciśnienia na Ziemi. Nie obejdziemy się bez masek tlenowych i skafandrów kosmicznych. Mówiliśmy już wcześniej o tym, że przy pewnym skrajnie niskim ciśnieniu zewnętrznym krew w naszym organizmie się zagotuje. Tak też się stanie na Marsie.

Jak w scenie z Pamięci absolutnej, gdy Arnoldowi wychodzą oczy na wierzch, a żyły na szyi pęcznieją?

Trochę tak, choć nie aż tak dramatycznie. Gdy przekroczymy tak zwany ciśnieniowy limit Armstronga, nasze ciało rzeczywiście napęcznieje od wydzielanych we krwi gazów, ale nie wybuchnie. Szybko jednak stracimy przytomność i umrzemy. Ale to nie jest jedyne zagrożenie. Na Czerwonej Planecie jest stosunkowo zimno. Średnia temperatura to mniej więcej -60°C. Atmosfera nie tylko nie nadaje się do oddychania, ale jest również toksyczna. Podobnie gleba. Jeśli tego byłoby mało, to Marsa nie chroni przed wiatrem słonecznym i promieniowaniem kosmicznym pole magnetyczne.

Czyli astronauci będą narażeni na ogromną dawkę promieniowania powodującego między innymi gwałtowny rozwój nowotworów.

Ale to niejedyny problem z promieniowaniem. Otóż ma ono to do siebie, że rozbija bardziej złożone i podatniejsze na promieniowanie cząsteczki chemiczne. Dotyczy to głównie związków organicznych, w których wiązania chemiczne są wprost rozrywane przez promieniowanie. Ponadto Mars jest znacznie lżejszy od Ziemi, grawitacja na jego powierzchni to jedynie 38 procent grawitacji ziemskiej.

I jest bardziej oddalony od Słońca. Do jego powierzchni dociera zaledwie 60 procent promieniowania w porównaniu z powierzchnią Ziemi. A więc zamiana Marsa w pełni w drugą Ziemię nie wchodzi w grę. Można natomiast pomyśleć o mniejszych modyfikacjach, które ogólnie nazywa się terraformacją.

Podsumujmy: nie ma tlenu, wody w stanie ciekłym, atmosfery i pola magnetycznego. Po co się tam pchać?

Trudno się z tobą nie zgodzić. Ale od czego jest nauka? Każdy z powyższych niekorzystnych czynników można nagiąć. Zresztą wszystkie one działają na zasadzie naczyń połączonych i jeśli zmienimy tylko jeden z nich, możemy uczynić z Marsa większego przyjaciela ludzkości. Mój ulubiony sposób to dodanie pola magnetycznego…

Świetnie, jak dodać pole magnetyczne do planety?

Ależ to proste! Otóż, aby ochronić Marsa przed wpływem wiatru słonecznego, wystarczy umieścić pomiędzy nim a Słońcem odpowiednio silny magnes, który będzie odchylał cząstki wiatru tak, aby ominęły planetę. Wyprodukowanie takiego systemu leży w naszych możliwościach, gorzej z jego zasilaniem. Bo to musiałby być elektromagnes składający się z uzwojeń, w których musiałby płynąć prąd elektryczny, co pozwoliłoby wygenerować odpowiednie pole magnetyczne.

Taki system został zaproponowany po raz pierwszy przez NASA w 2017 roku. Inny projekt dotyczy budowy wokół Marsa nadprzewodzących pierścieni, w których krążyłby prąd elektryczny generujący pole magnetyczne o odpowiedniej sile. To z kolei propozycja japońska, w pełni wykonalna przy dzisiejszej technologii i fantastycznie wysokich funduszach.

Czyli instalujemy w przestrzeni wielki magnes lub oplatamy Marsa pierścieniami, by stworzyć pole magnetyczne. I to wystarczy?

To wystarczy do dwóch rzeczy. Jedna to ochrona marsonautów przed niekorzystnym wpływem promieniowania, a druga to zmniejszenie szybkości ucieczki atmosfery znad planety. Wiatr słoneczny, który owiewa Marsa, odrywa z jego atmosfery cząsteczki gazu i unosi je w przestrzeń kosmiczną. Z drugiej strony atmosfera jest zasilana gazami pochodzącymi ze skorupy planety oraz z lodowych czap polarnych, składających się głównie z zestalonego dwutlenku węgla.

Wypadkowa tych dwóch efektów jest odpowiedzialna za to, że wokół Czerwonej Planety jest jedynie szczątkowa atmosfera. Po wyeliminowaniu wpływu wiatru słonecznego atmosfera nieco urośnie i się poszerzy. Składać się będzie z dwutlenku węgla. Po pewnym czasie rozpocznie się proces cieplarniany. Wzrośnie temperatura.

Ponoć pod marsjańską glebą może być wieczna zmarzlina. Co może przynieść rozpuszczenie czap lodowych i wiecznej zmarzliny? Bo wiesz, kiedy mówimy o topnieniu lodowców na Ziemi, to wpadamy w słuszną panikę.

Trochę za dużo powiedziane z tą wieczną zmarzliną. Gleba na Marsie jest niesłychanie sucha. Znacznie bardziej niż Sahara w lipcowe południe. Woda znajduje się albo w czapach polarnych, albo pod powierzchnią gruntu. Na Ziemi rzeczywiście wpadamy w panikę, gdy mówimy o globalnym podnoszeniu się temperatury i topnieniu czap lodowych. Na Marsie byłby to proces pożądany, skoro chcemy poddać planetę terraformacji. Powiem więcej, inny scenariusz terraformacyjny niźli ten opisany przed chwilą zakłada użycie freonów do spowodowania efektu cieplarnianego na Marsie.

Wystarczyłoby wysłać na Marsa tylko kilka razy więcej freonów, niż wyprodukowano na Ziemi w XX wieku, aby ogrzać go do zadowalającej temperatury. Freony byłyby nawet lepsze od dwutlenku węgla, bo są cięższe. A im cięższy gaz, tym wolniej będzie uciekał w przestrzeń kosmiczną. Pamiętajmy, że Mars jest znacznie lżejszy niż Ziemia, więc i jego grawitacja – utrzymująca atmosferę – jest znacznie słabsza. Tak czy inaczej, wraz z pojawieniem się efektu cieplarnianego zacznie się roztapiać zamrożona woda. Powierzchnię Marsa znów pokryje ocean. Stopiona woda na Marsie wystarczyłaby do pokrycia całej planety kilkumetrową warstwą.

Dobrze, ty chcesz wysłać na Marsa stare lodówki, Musk chce go zbombardować atomówkami. Wszystko pięknie, tylko proces cieplarniany będzie trwał wieki. Jeśli przyjrzymy się historii naszej planety, to każda transformacja trwała zwykle po kilka milionów lat. Zdaje się, że nie możemy tak długo czekać na nową Ziemię.

Zacytuję Luke’a Skywalkera: "W tym zdaniu nie było słowa prawdy". No prawie. Transformacja może trwać zaledwie kilkadziesiąt lat, choć naturalnie jej przeprowadzenie pochłonie niewyobrażalne fundusze. Od stworzenia sztucznego pola magnetycznego, przez użycie lodówek z demobilu, po ewentualne pokrycie Marsa ciemnym pyłem z księżyców marsjańskich, co zwiększy absorpcję promieniowania słonecznego – wszystko to byłoby niemożebnie drogie, ale do przeprowadzenia w skończonym czasie. Poza tym wydaje się, że mamy czas, mamy bardzo dużo czasu. Możemy zacząć od czegoś znacznie prostszego, jak wysłanie człowieka na Marsa i ustanowienie pierwszej ludzkiej kolonii na obcej planecie…