Ý tưởng về sao Hỏa hình thành bằng cách nào đó để làm cho nó trở nên dễ sống hơn là một giấc mơ viễn tưởng, khoa học viễn tưởng. Nhưng bây giờ, một vật liệu gọi là silica airgel có thể khiến cho toàn bộ ý tưởng về sao Hỏa hình thành địa hình hơi ít khả thi.
Những người đáng chú ý từ Carl Sagan đến Elon Musk đã đề xuất Sao Hỏa làm ấm lên và tạo cho nó một bầu không khí, và mánh khóe nằm ở CO2 và nước đóng băng trong hành tinh Mũ cực. Sagan nói rằng nếu những cái mũ đó có thể bị bay hơi bằng cách nào đó, thì hiệu ứng nhà kính CO2 sẽ làm phần còn lại. Musk nói, rõ ràng và nửa đùa nửa thật, rằng những quả bom nguyên tử rơi trên cột điện sẽ làm nên chuyện.
Có công việc khoa học nghiêm túc đang diễn ra để khám phá ý tưởng, ít nhất là trên lý thuyết. Câu hỏi trung tâm là, sao Hỏa có đủ CO2 và nước để tạo ra mật độ khí quyển tương tự Trái đất?
Năm 2018, các nhà khoa học tại Đại học Colorado đã nghiên cứu câu hỏi. Kết luận của họ? Sao Hỏa không thể thực hiện được với công nghệ hiện tại của chúng tôi, điều mà hầu hết mọi người đã cảm thấy chắc chắn là đúng.
Kết quả của chúng tôi cho thấy không có đủ CO2 còn lại trên sao Hỏa để cung cấp sự ấm lên đáng kể trong nhà kính là khí được đưa vào khí quyển; Ngoài ra, hầu hết các CO2 khí không thể truy cập và không thể được huy động. Do đó, sao Hỏa không thể sử dụng công nghệ ngày nay, Bruce Jakosky, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian tại Đại học Colorado, Boulder cho biết.
Nhưng đó là một năm trước, và công nghệ không ngừng phát triển.
Trong một nghiên cứu mới về Thiên văn học Tự nhiên, một nhà nghiên cứu bộ ba từ Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, Đại học Harvard và Đại học Edinburgh, cho rằng Sao Hỏa có thể ở được nếu chúng ta thay đổi suy nghĩ và sử dụng công nghệ mới. Thay vì những giấc mơ to lớn về việc làm cho toàn bộ hành tinh đỏ có thể ở được, những gì các nhà khoa học gọi là Sửa đổi Khí quyển Toàn cầu (GAM), điều gì sẽ xảy ra nếu các khu vực nhỏ có thể biến đổi?
Chìa khóa đằng sau dòng suy nghĩ của họ là silica airgel.
Cách tiếp cận khu vực này để làm cho sao Hỏa có thể ở được là có thể đạt được hơn nhiều so với điều chỉnh khí quyển toàn cầu.
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng
Silica airgel không phải là những gì bạn có thể nghĩ nó là. Thay vì một loại gel thực tế, nó có một vật liệu khô, cứng và cứng. Nó được tạo ra bằng cách chiết xuất chất lỏng từ một loại gel với quy trình gọi là sấy siêu tới hạn, quy trình tương tự được sử dụng để tạo ra cà phê khử caffein.
Các nhà nghiên cứu đứng sau nghiên cứu mới này đã sử dụng các mô hình và thí nghiệm để chỉ ra rằng một lớp khí mỏng, từ 2 đến 3 cm (.8 đến 1,2 inch) có thể cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua, nhưng sẽ giữ nhiệt. Gel cũng sẽ cho phép đủ ánh sáng mặt trời để quang hợp và làm ấm vĩnh viễn khu vực mà nó bao phủ, cho phép nước đá và CO2 đông lạnh tan chảy. Có lẽ tốt nhất trong tất cả, nó sẽ cần một nguồn nhiệt đói năng lượng để làm điều đó.
Cách tiếp cận khu vực này để làm cho sao Hỏa có thể ở được là có thể đạt được hơn nhiều so với điều chỉnh khí quyển toàn cầu, ông Robin Wordsworth, Trợ lý Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Môi trường tại Trường Khoa học Ứng dụng và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson và Bộ Trái đất và Khoa học hành tinh. Không giống như những ý tưởng trước đây để làm cho Sao Hỏa có thể ở được, đây là thứ có thể được phát triển và thử nghiệm một cách có hệ thống với các vật liệu và công nghệ mà chúng ta đã có, ông nói trong một thông cáo báo chí.
Quần đảo nhỏ của nơi cư trú
Laura Mars là hành tinh dễ sống nhất trong Hệ Mặt trời của chúng ta ngoài Trái đất, Laura Kerber, Nhà khoa học nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA. Tuy nhiên, nó vẫn là một thế giới thù địch với nhiều loại cuộc sống. Một hệ thống tạo ra những hòn đảo nhỏ có thể ở được sẽ cho phép chúng ta biến đổi Sao Hỏa theo cách có thể kiểm soát và có thể mở rộng.
Silg airgel, hòn đảo của ý tưởng có thể ở được lấy cảm hứng từ một cái gì đó đã xảy ra ở cực Mars Mars.
Không giống như trên Trái đất, CO2 trên Sao Hỏa bị đóng băng, bị giữ lại ở hai cực. Trong khi ở đây trên Trái đất các cực là băng nước, cực sao Hỏa là sự kết hợp giữa băng nước và băng CO2. Nhưng ngay cả khi nó đông lạnh, CO2 vẫn cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua trong khi giữ nhiệt.
Hình ảnh về cực Mars Mars cho thấy điều này xảy ra như thế nào.
Trong hình ảnh băng này trên sao Hỏa, CO2 đã giữ lại hơi ấm của Sun Sun. Điều này tạo ra những túi nhỏ ấm áp vào mùa hè, hiện lên như những đốm đen tan chảy trong băng.
Wordsworth Chúng tôi bắt đầu suy nghĩ về hiệu ứng nhà kính trạng thái rắn này và làm thế nào nó có thể được viện dẫn để tạo ra môi trường có thể ở được trên sao Hỏa trong tương lai, Wordsworth nói. Chúng tôi bắt đầu suy nghĩ về loại vật liệu nào có thể giảm thiểu độ dẫn nhiệt nhưng vẫn truyền được càng nhiều ánh sáng càng tốt.
Hóa ra, silica airgel phù hợp với hóa đơn. Nó được phát minh lần đầu tiên vào năm 1931 và nó là một trong những vật liệu cách nhiệt cao nhất từng được chế tạo. Điều đó bởi vì nó là một vật liệu rất xốp gần như hoàn toàn bằng không khí. Nó có khoảng 99,8% không khí, giống như một cửa sổ nhiệt.
Silica aerogel có độ xốp 97 phần trăm, có nghĩa là ánh sáng di chuyển qua vật liệu nhưng các nanolay liên kết của bức xạ hồng ngoại bẫy silicon dioxide và làm chậm đáng kể sự dẫn nhiệt. Những aerogel này được sử dụng trong một số ứng dụng kỹ thuật ngày nay, bao gồm cả NASA thám hiểm sao Hỏa của NASA. Họ đã sử dụng để giữ ấm các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Kerber airgel là một vật liệu đầy hứa hẹn vì tác dụng của nó là thụ động, ông Kerber nói. Voi Nó sẽ không cần một lượng lớn năng lượng hoặc bảo trì các bộ phận chuyển động để giữ ấm cho một khu vực trong thời gian dài.
Các nhà nghiên cứu đã thiết lập các thí nghiệm bắt chước các điều kiện trên Sao Hỏa. Họ đã thử nghiệm với hai loại silica aerogel: hạt và gạch. Họ thấy rằng cả hai đều có hiệu quả trong việc tăng nhiệt độ. Cả hai cũng có hiệu quả trong việc ngăn chặn bức xạ UV nguy hiểm.
Kết quả của họ cho thấy rằng một lớp khí quyển 2 cm trở lên đã làm giảm bức xạ UVC xuống dưới 0,5%. UVC là bức xạ UV năng lượng cao hơn, và có thể đặc biệt có hại. Trên trái đất, hầu như không có bức xạ UVC có thể đo được đến bề mặt do ozone, oxy phân tử và hơi nước trong bầu khí quyển phía trên.
Words lan rộng trên một diện tích đủ lớn, bạn sẽ không cần bất kỳ công nghệ hay vật lý nào khác, bạn chỉ cần một lớp vật liệu này trên bề mặt và bên dưới bạn sẽ có nước lỏng vĩnh viễn, Wordsworth nói. Có một loạt các câu hỏi kỹ thuật hấp dẫn xuất hiện từ đây.
Nó đủ dễ dàng để hình dung một số loại cấu trúc mái vòm làm bằng silica aerogel. Nó sẽ đủ ấm để có thể ở được, và cũng sẽ ngăn chặn tia cực tím. Nó có thể giống như một nhà kính trên Trái đất, nơi nước vẫn ở dạng lỏng và thực vật có thể được trồng.
Rõ ràng có rất nhiều công việc và nghiên cứu cần được thực hiện. Wordsworth và các nhà nghiên cứu khác dự định thử nghiệm aerogel silica tại các địa điểm giống như sao Hỏa ở đây trên Trái đất. Họ nhắm vào thung lũng khô ở Chile và Nam Cực.
Wordsworth rõ ràng về một điều: kỹ thuật khí hậu của Sao Hỏa không chỉ là một câu hỏi kỹ thuật và kỹ thuật. Nó cũng là một câu hỏi đạo đức và triết học.
Nếu có một số vi khuẩn sống trên sao Hỏa, có lẽ dưới bề mặt ở đâu đó, còn chúng thì sao? Chúng ta có nên làm điều đó? Chúng ta có quyền không?
Nếu bạn có thể kích hoạt sự sống trên bề mặt sao Hỏa, bạn có chắc rằng đã có cuộc sống ở đó không? Nếu có, làm thế nào để chúng ta điều hướng nó, anh ấy đã hỏi Wordsworth. Thời khắc chúng ta quyết định cam kết có con người trên sao Hỏa, những câu hỏi này là không thể tránh khỏi.
Nguồn:
- Tài liệu nghiên cứu: Kích hoạt tính cư trú của sao Hỏa với silica aerogel thông qua hiệu ứng nhà kính ở trạng thái rắn
- Thông cáo báo chí: Một cách vật chất để làm cho sao Hỏa có thể ở được
- Thông cáo báo chí: Mars terraforming không thể sử dụng công nghệ ngày nay
- Wikipedia: Airgel
- Tạp chí vũ trụ: Chúng ta có nên tạo nên sao Hỏa không?
