Obydlený Mars – zůstane fantazií nebo se stane realitou? (2. díl)

Nejlákavějším cílem při obydlování Sluneční soustavy je planeta Mars. Podaří se jeho kolonizace? Projekt nebude jednoduchý. (délka blogu 10 min.)

Jedním z problémů je atmosféra - která na Marsu prakticky chybí. Vytvořit atmosféru nebude na Rudé planetě vůbec jednoduché. Chybí zde materiál, ze kterého by se mohla zformovat. Pokud se tedy kolonizace Marsu neomezí na několik málo hermetických obydlí, ve kterých budou pracovat osadníci, neustále ohrožení kolapsem umělé biosféry, bude se muset atmosférický plyn odněkud přivézt. 

Stejně tak chybí na Marsu i voda a magnetické pole, které by planetu chránilo před tvrdým kosmickým zářením. Zatímco magnetické pole by se snad dalo lokálně vytvořit, je import vody a ledu na Mars dnes bohužel neřešitelnou úlohou.

Problém chybějící vody

Na Marsu samotném je žalostně málo vody. V nynější atmosféře nebyla nalezena téměř žádná. V marsovském permafrostu je odhadem tolik ledu, že by se z něj dal vytvořit 5 – 30 m hluboký oceán. Taková hloubka bohužel není dostatečná. Existence mělkého marsovského moře by byla neustále ohrožena zamrznutím a moře by nejspíš zase rychle vyschlo. Pro srovnání  - pozemské oceány jsou hluboké i několik tisíc metrů. I kdyby se mělo v budoucnosti ukázat, že je v marsovském permafrostu uloženo třikrát více ledu, nejspíše to na věci nic nezmění. Dokonce ještě 100 m hluboké moře je pořád příliš mělké a nedokáže plnit jednu (pro planetu velice důležitou) funkci – regulaci klimatu.

Klima v přímoří je příjemné, zatímco vzdálenější oblasti s kontinentálním klimatem zaznamenávají silné kolísání místních teplot. Na Marsu by se všechny zásoby vody slily do prohlubně na severní polokouli planety – zatímco ostatní pevnina by i nadále zůstala suchou a nepřívětivou pouští. Jedno řešení nám nabízí sama příroda, která se podobného úkolu už jednou zhostila na výbornou. Pro vytvoření tolik potřebné atmosféry, stejně jako moří a oceánů, by se muselo Mars dopravit obrovské množství ledu z meziplanetárního prostoru.  Ledu není ve Sluneční soustavě právě málo – většina se ale nachází až za tzv. „sněžnou hranicí“, ve vnější části soustavy. Jen relativně malé množství asteroidů a komet se pohybuje ve vnitřní soustavě s pravidelností, která by dovolila jejich použití k zavlažení Marsu.

Jedna jediná kometa, která má průměr kolem 1 km, by mohla zvednout hladinu marsovského moře o 0,006 mm, odhadují vědci. Tvorba marsovského oceánu by prý vyžadovala použití 33 miliónů takových komet. Navíc se bude voda, která se dostane do atmosféry Marsu, každý den neúprosně vypařovat do meziplanetárního prostoru. Mars totiž není dostatečně velký a těžký na to, aby si atmosféru udržel pomocí vlastní gravitace. Ať už s těmito ztrátami počítáme, nebo je ignorujeme, jedno je jisté – v okolí Marsu se nepohybuje takové množství ledových těles, které by byly schopné zanést na planetu dostatečné množství vody a vytvořit rozsáhlejší oceán. Ročně objevujeme jen několik desítek nebo stovek vhodných komet a asteroidů.

Voda, kterou by se mohl Mars proměnit na kolonizovatelnou planetu, tedy musí přijít z větší dálky, tak, jako to ve svém románu například nastínili Dana a Rudolf Mentzlovi. Oba autoři mají na idnes velice zajímavý a informativní blog. Kromě toho publikují na zdejším serveru své dobře promyšlené a akční sci-fi příběhy.

Problém chybějící atmosféry

Nejmenovaný miliardář, který se stylizuje do role průkopníka osídlování Marsu, si nedělá starosti ani s dalším problémem – pro život naprosto nevhodnou marsovskou atmosférou. Bez znalostí z oboru fyziky a chemie se může zdát, že je kolonizace jednoduchá věc, koneckonců se už jednou vytvořily příhodné podmínky pro život – na naší Zemi. Proč tedy ne na Marsu?

Dnešní atmosféra Marsu se skládá převážně z CO2. Atmosférický tlak odpovídá zhruba 6 milibarům, to je podobná hodnota, jaká panuje na Zemi ve výšce 30 km. Lidem přitom dělá problém už tlak, který činí jen asi 70 % normální hodnoty (700 milibarů).

Nejspíš nejdůležitější součástí pozemské atmosféry je kyslík. Atmosféra, kterou dýcháme, je výsledkem práce mikrobů, rostlin a řas, práce která trvala miliardy let. Na Marsu neexistuje volný atmosférický kyslík. Mohlo by se tedy zdát, že musíme jen osázet marsovskou horninu rostlinami, které tento potřebný plyn vytvoří pomocí fotosyntézy. Situace je ale poněkud komplikovanější, než by se na první pohled mohlo zdát. Rostliny, které žijí na Zemi, jsou optimálně přizpůsobené právě naší vlastní atmosféře. V té marsovské, řídké a prakticky neexistující, by žít nemohly.

Také pro lidské osadníky je atmosférický tlak, panující na Marsu, neslučitelný se životem. Jejich krev by se při tak nízkých hodnotách a běžných tělesných teplotách začala okamžitě vařit. Bod varu by se dal navýšit zvýšením atmosférického tlaku na planetě – postačilo by pouhých 100 – 150 milibarů. Taková atmosféra by se sice pořád ještě nedala dýchat – pro lidi by ale pohyb v ní už nebyl smrtelný, jen velice, velice nepříjemný. Osadníci by v tomto případě mohli dýchat speciální směs z kyslíkových masek, mohli by se ovšem na Marsu pohybovat bez těžkých a neohrabaných skafandrů, které prakticky znemožňují práci nebo jakékoliv jemně motorické aktivity.

Ohřátí atmosféry pomocí skleníkových plynů

Atmosféra má také jednu vedlejší, ale zajímavou funkci. Skleníkový efekt, způsobený například vodní párou, metanem nebo CO2, obsaženým v atmosféře, zvyšuje globální teplotu planety. Země by byla bez skleníkového efektu jen zamrzlým vodním světem, na kterém panuje průměrná teplota kolem -20 °C. Mohlo by se tedy zdát, že stačí zásobit marsovskou atmosféru skleníkovými plyny. Ty se pak postarají o oteplení planety, způsobí roztání permafrostu a zásobí tak Mars alespoň minimálním množstvím tolik potřebné vody. I takový způsob kolonizace Marsu má ale malý háček. Mars je totiž nutné ohřát o celých 70 °C.

Jedněmi z nejsilnějších skleníkových plynů jsou chlor-fluorované uhlovodíky. Jejich skleníkový efekt se počítá v tisících jednotek ve srovnání s ostatními běžnými plyny. Na zvýšení teplot na Marsu by bylo nutné na planetu dopravit takové množství CFC (angl. název chlorofluorocarbon), jaké dnes nejsme schopni vyrobit. Už jen množství chlóru, které bychom museli použít, několikanásobně převyšuje dnešní pozemskou výrobní kapacitu.

Pokud bychom měli využít skleníkový efekt, bylo by potřeba vnést do atmosféry tolik skleníkových plynů, že by se už nehodila pro život lidí. Byla by jedovatá a životu nebezpečná.

Problém s oběžnou dráhou Marsu

I kdyby se jedno dne podařilo dovézt na Mars dostatečné množství ledu, i kdyby se vytvořila vhodná atmosféra, ve které se lidé mohou pohybovat, aniž by zemřeli na následky vyvolané podtlakem (o jejím dýchání zatím snít nemusíme), budou se muset kolonisté potýkat s dalším, tentokrát nejspíš opravdu neřešitelným problémem.

Tento problém se neprojeví hned, ale bude znesnadňovat kolonizaci dlouhodobě, v delším časovém období. Je jím rotační osa Marsu. Podléhá extrémním změnám, není totiž, jako na Zemi, fixována přítomností velkého měsíce. Stejně tak je na tom oběžná dráha planety. Ta je daleko oválnější než tomu u naší vlastní planety, což má u Marsu, který se nachází na pokraji habitační  (obyvatelné) zóny Sluneční soustavy, drastické následky.

Bod oběžné dráhy, ve kterém se Mars nejvíce přibližuje ke Slunci (perihélium) se nachází na 206 miliónech kilometrů a afélium (bod, kdy je Mars Slunci nejvzdálenější) činí 249 miliónů km. Intenzita dopadajícího slunečního záření kolísá o 46 %. Pro srovnání – na Zemi to je jen 7 %. Má to za následek extrémní teplotní rozdíly na planetárním povrchu.

Mars se navíc nachází v zóně, ve které se uplatňuje gravitační vliv Jupitera, největší planety našeho systému. Jupiter mění jak protáhlost dráhy Marsu, tak sklon jeho rotační osy (mezi 13 a 37 stupni).

Pro srovnání - i s dobře zafixovanou rotační osou je naše vlastní planeta zřetelně ovlivňována oněmi sedmi procenty, o které se liší intenzita dopadajícího slunečního záření. Na jižní polokouli je léto intenzivnější a zima chladnější než na severní polokouli. V Antarktidě se nachází více ledu než v Arktidě.

Jak asi bude vypadat klima na planetě, kde jsou takové změny mnohokrát intenzivnější a navíc se v průběhu času mění jejich pole působení, když se změní sklon rotační osy? Zvládnou se drastickým změnám podmínek přizpůsobit jakkoliv geneticky pozměněné řasy nebo rostliny, vyrábějící kyslík?

Mluvit dnes o kolonizaci Marsu jako o reálném projektu, není podle mne průkopnictví, ale nezodpovědnost (pokud chci být diplomatická) nebo zlatokopectví (pokud být diplomatická nechci). Takový projekt není vyřešen jen startem několika hraček – silných raket. V rámci možností dnešní kosmonautiky by eventuální kolonizátoři nepřežili ani cestu na Mars, natož aby na něm mohli pracovat (viz dřívější blogy, které rozebírají problémy biologického a technického charakteru). I kdyby se na Mars skutečně dostali živí lidé, nebude kolonizace této zamrzlé planety bez magnetického pole, bez atmosféry a významnějších zásob vody, vůbec jednoduchá. I v daleké budoucnosti zůstane nejspíše u jednotlivých osad, chráněných intenzivní a moderní technikou.

Jakkoliv můžeme v budoucnosti počítat s vyřešením některých technických problémů, fyzikální a fyzické vlastnosti této vymrzlé planety nedávají moc nadějí, že se jednoho dne promění na druhou Zemi. S daleko menšími náklady by se daly rekultivovat ty oblasti naší vlastní planety, které jsou dodnes suchou pouští nebo věčně ledovým královstvím.