Tällä viikolla NASAn Planetary Science Division (PSD) isännöi yhteisötyöpajaa päämajassaan Washington DC:ssä. Tunnetaan nimellä ' Planetary Science Vision 2050 -työpaja ', tämä tapahtuma kesti helmikuun 27. - 1. maaliskuuta ja näki tutkijoita ja tutkijoita kaikkialta maailmasta laskeutumaan pääkaupunkiin osallistumaan paneelikeskusteluihin, esityksiin ja keskusteluihin avaruustutkimuksen tulevaisuudesta.
Yksi kiehtovimmista esitelmistä pidettiin keskiviikkona 1. maaliskuuta, jossa keskusteltiin ihmisastronautien Marsin tutkimisesta. Puheen aikana, jonka otsikkona oli ' Tulevaisuuden Mars-ympäristö tieteelle ja tutkimiselle ', johtaja Jim Green keskusteli siitä, kuinka magneettisuojan käyttöönotto voisi parantaa Marsin ilmakehää ja helpottaa miehistön tehtäviä siellä tulevaisuudessa.
Nykyinen tieteellinen yksimielisyys on, että Marsissa, kuten Maalla, oli kerran magneettikenttä, joka suojasi sen ilmakehää. Noin 4,2 miljardia vuotta sitten tämän planeetan magneettikenttä katosi yhtäkkiä, minkä seurauksena Marsin ilmakehä katosi hitaasti avaruuteen. Seuraavien 500 miljoonan vuoden aikana Mars muuttui lämpimämmästä, kosteammasta ympäristöstä kylmäksi, asumiskelvottomaksi paikaksi, jonka tunnemme nykyään.
Taiteilijan esitys aurinkomyrskystä, joka iskee Marsiin ja poistaa ioneja planeetan yläilmakehästä. Kiitos: NASA/GSFC
Tämän teorian ovat vahvistaneet viime vuosina ESAn kaltaiset kiertoradat Mars Express ja NASAn Marsin ilmakehä ja Volatile Evolution -tehtävä (MAVEN), jotka ovat tutkineet Marsin ilmakehää vuodesta 2004 ja 2014 lähtien. Sen lisäksi, että ne ovat määrittäneet, että aurinkotuuli oli vastuussa Marsin ilmakehän heikentämisestä, nämä luotaimet ovat myös mitanneet nopeuden, jolla se katoaa edelleen.
Ilman tätä ilmakehää Mars on edelleen kylmä, kuiva paikka, jossa elämä ei voi kukoistaa. Tämän lisäksi tuleva miehistötehtävä – jonka NASA toivoo toteuttavansa 2030-luvulle mennessä – joutuu myös käsittelemään vakavia vaaroja. Ensisijainen näistä on altistuminen säteilylle ja tukehtumisvaara, mikä aiheuttaa vielä suuremman vaaran siirtolaisille (jos kolonisaatioyrityksiä yritetään).
Vastauksena tähän haasteeseen NASAn Planetary Science Divisionin johtaja tri Jim Green ja tutkijapaneeli esittelivät kunnianhimoisen idean. Pohjimmiltaan he ehdottivat, että asettamalla magneettinen dipolisuoja Mars L1 Lagrange -pisteeseen voitaisiin muodostaa keinotekoinen magnetosfääri, joka kattaisi koko planeetan ja suojelisi sitä aurinkotuulelta ja säteilyltä.
Luonnollisesti Green ja hänen kollegansa myönsivät, että idea saattaa kuulostaa hieman 'kekseliäältä'. He kuitenkin korostivat nopeasti, kuinka uusi tutkimus pienoismagnetosfääreistä (miehistön ja avaruusalusten suojelemiseksi) tukee tätä käsitettä:
'Tämä uusi tutkimus syntyy täydellisten plasmafysiikan koodien ja laboratoriokokeiden soveltamisen ansiosta. Tulevaisuudessa on täysin mahdollista, että puhallettavat rakenteet voivat tuottaa magneettisen dipolikentän, joka on ehkä 1 tai 2 Teslan (tai 10 000 - 20 000 Gaussin) tasolla aktiivisena suojana aurinkotuulta vastaan.
Ehdotettu menetelmä keinotekoisen magneettisen dipolin luomiseksi Marsin L1 Lagrange -pisteessä. Kiitokset: NASA/J. Green
Lisäksi tämän magneettisuojan sijoittelu varmistaisi, että ne kaksi aluetta, joilla suurin osa Marsin ilmakehästä katoaa, olisi suojattu. Esityksen aikana Green ja paneeli totesivat, että nämä tärkeimmät pakokanavat sijaitsevat 'Pohjoisen napan yläpuolella, jossa on korkeamman energian ionosfäärimateriaalia, ja 2) päiväntasaajan vyöhykkeellä, johon liittyy kausiluonteinen matalaenergiakomponentti, jossa on niin paljon 0,1 kg/s happi-ionien vapautuminen.'
Tämän idean testaamiseksi tutkimusryhmä – johon kuului tutkijoita Ames Research Centeristä, Goddard Space Flight Centeristä, Coloradon yliopistosta, Princetonin yliopistosta ja Rutherford Appleton Laboratorysta – suoritti sarjan simulaatioita käyttämällä ehdotettua keinotekoista magnetosfääriä. Näitä ajettiin klo Koordinoitu yhteisön mallinnuskeskus (CCMC), joka on erikoistunut avaruussäätutkimukseen, selvittääkseen, mikä olisi nettovaikutus.
He havaitsivat, että Mars L1 Lagrange Pointiin sijoitettu dipolikenttä pystyisi vastustamaan aurinkotuulta siten, että Marsin ilmakehä saavuttaisi uuden tasapainon. Tällä hetkellä Marsin ilmakehän häviötä tasapainottaa jossain määrin tulivuoren kulku Marsin sisältä ja maankuoresta. Tämä myötävaikuttaa pintailmakehän muodostumiseen, jonka ilmanpaine on noin 6 mbar (alle 1 % maanpinnan merenpinnasta).
Tämän seurauksena Marsin ilmakehä luonnollisesti paksuuntuisi ajan myötä, mikä johtaisi moniin uusiin mahdollisuuksiin ihmisen tutkimiseen ja kolonisaatioon. Greenin ja hänen kollegoidensa mukaan näihin sisältyisi keskimäärin noin 4 °C:n (~7 °F) nousu, mikä riittäisi sulattamaan hiilidioksidijään pohjoisen napajääpeiton alueella. Tämä laukaisi kasvihuoneilmiön, lämmittäisi ilmakehää entisestään ja saattaisi sulamaan napakansien vesijään.
Kerran Marsissa oli Maan kaltainen magneettikenttä, mikä esti sen ilmakehän irtoamisen. Kiitos: NASA
Green ja hänen kollegansa arvioivat laskelmiensa mukaan, että tämä voisi johtaa 1/7 Marsin valtameristä – niistä, jotka peittivät sen miljardeja vuosia sitten – palautumiseen. Jos tämä alkaa kuulostaa vähän luennolta aiheesta miten Mars terraformoidaan , se johtuu luultavasti siitä, että ihmiset, jotka puoltavat juuri tätä asiaa, ovat herättäneet nämä samat ajatukset. Mutta sillä välin nämä muutokset helpottaisivat ihmisen tutkimusta nykyhetken ja vuosisadan puolivälin välillä.
'Herkittävästi parantuneella Marsin ilmakehällä, sekä paineella että lämpötilalla, joka riittäisi mahdollistamaan merkittävän nestemäisen pintaveden, olisi myös useita etuja tieteelle ja ihmisille 2040-luvulla ja sen jälkeen', Green sanoi. 'Paljon kuten Maan, parannettu ilmakehä: sallisi suuremman laskeutuneen laitteistomassan pääsyn pintaan, suojaisi useimpia kosmisia ja auringon hiukkassäteilyä vastaan, laajentaisi hapenpoistokykyä ja tarjoaisi 'avoilmakasvihuoneet' kasvintuotantoa varten. muutamia mainitakseni.'
Green ja hänen kollegansa sanoivat, että nämä olosuhteet antaisivat ihmistutkijoille mahdollisuuden tutkia planeettaa paljon yksityiskohtaisemmin. Se auttaisi heitä myös määrittämään planeetan asumiskelpoisuuden, koska monet merkit, jotka osoittivat sen olevan asumiskelpoisia aiemmin (eli nestemäinen vesi), tunkeutuisivat hitaasti takaisin maisemaan. Ja jos tämä voitaisiin saavuttaa muutamassa vuosikymmenessä, se auttaisi varmasti tasoittamaan tietä kolonisaatiolle.
Sillä välin Green ja hänen kollegansa aikovat tarkastella näiden simulaatioiden tuloksia, jotta he voivat tuottaa tarkemman arvion siitä, kuinka kauan nämä ennustetut muutokset vievät. Tämän magneettisuojan kustannusarvioiden tekeminen ei myöskään välttämättä ole haitallista. Vaikka se saattaa tuntua joltakin tieteiskirjallisuudesta, numeroiden murskaamisesta ei ole haittaa!
Pysy kuulolla saadaksesi lisää tarinoita Planetary Science Vision 2050 -työpajasta!
Lisälukemista: USRA