Ihmisten kiinnostus Marsiin on kasvanut dramaattisesti viime vuosikymmeninä. Punaisella planeetalla tai sen lähellä parhaillaan tapahtuvien kahdeksan aktiivisen operaation lisäksi Marsille lähetetään vuosikymmenen loppuun mennessä seitsemän muuta robottiyksikköä, roveria ja kiertäjää. 2030-luvulle mennessä useat avaruusjärjestöt suunnittelevat miehitettyjen operaatioiden lähettämistä pinnalle.
Lisäksi on vielä melko vähän vapaaehtoisia, jotka ovat valmiita menemään Marsille yhteen suuntaan, ja ihmisiä, jotka kannattavat sen tekemistä toiseksi kodiksi. Kaikki nämä ehdotukset kiinnittävät huomiomme myös vaaroihin, joita odottaa ihmisiä Marsilla. Kylmän, kuivan ympäristön, ilman puuttumisen ja jättiläismäisten myrskyjen lisäksi aiheena on myös säteily.
Mistä säteily tulee Marsista?
Marsilla ei ole suojaavaa magnetosfääriä, kuten Maa tekee. Tutkijat uskovat, että Marsin ytimessä oli kerralla konvektiovirtauksia, jotka luovat dynaamisen tehon, joka käynnisti planeetan magneettikentän. Mutta noin 4,2 miljardia vuotta sitten - ilmeisesti törmäyksen seurauksena suuren esineen tai ytimen nopean jäähtymisen vuoksi - tämä dynaaminen vaikutus katosi.
Seurauksena seuraavan 500 miljoonan vuoden aikana aurinkotuuli haihdutti hitaasti Marsin ilmakehän. Magneettikentän ja ilmakehän häviämisen vuoksi Marsin pinta on alttiina paljon korkeammalle säteilytasolle kuin Maa. Jatkuvan kosmisen säteilyn ja auringon tuulen altistumisen lisäksi Mars altistuu tappaville annoksille steriloivasta säteilystä yhdessä aurinkokeilan kanssa.
Mainosvideo:
Kuinka tutkimus meni?
Vuonna 2001 NASA lähetti Mars Odyssey -aluksen alukselle Marsiin, joka oli varustettu erityisellä instrumentilla MARIE (Marsian Radiation Experiment), jonka piti mitata Marsin ympäristön säteilytasoa. Koska Marsissa on melko ohut ilmapiiri, Mars Odysseyn kirjaaman säteilyn olisi pitänyt olla melkein sama kuin pinnalla.
18 toimintakuukautensa aikana Mars Odyssey -anturi havaitsi pysyvän säteilyn, jonka taso oli 2,5 kertaa korkeampi kuin Kansainvälisen avaruusaseman taso - 22 milliradia päivässä tai 8000 milliradia (8 Rad) vuodessa. Avaruusalukset rekisteröivät myös kaksi aurinko protonitapahtumaa, joissa säteilytasot nousivat 2000 milliradaan päivässä.
Vertailun vuoksi kehittyneiden maiden ihmiset altistuvat keskimäärin 0,62 rad: lle vuodessa. Ja vaikka tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmiskeho voi kestää jopa 200 rad: n annoksen ilman vaurioita, Pitkäaikainen altistuminen Marsin-säteilylle voi johtaa kaikenlaisiin terveysongelmiin - akuuttiin säteilytautiin, lisääntyneeseen syöpäriskiin, geneettisiin vaurioihin ja jopa kuolemaan.
Siksi NASA ja muut avaruusjärjestöt noudattavat vähimmäisriskistrategiaa operaatioiden suunnittelussa.
Mahdolliset ratkaisut
Ensimmäisten Marsin vierailijoiden on ehdottomasti kohdattava lisääntynyt säteilytaso pinnalla. Lisäksi kaikki Punaisen planeetan asuttamisyritykset vaativat myös toimenpiteitä vaikutuksen minimoimiseksi. Useita ratkaisuja on jo olemassa, sekä lyhyen että pitkän aikavälin.
Esimerkiksi NASA ylläpitää useita satelliitteja, jotka tutkivat aurinkoa, avaruusympäristöä koko aurinkokunnassa ja seuraavat galaktisia kosmisia säteitä toivoessaan parempaa ymmärrystä aurinko- ja kosmisesta säteilystä. Lisäksi toimisto etsii parhaita vaihtoehtoja astronautien ja elektroniikan suojaamiseksi.
NASA käynnisti vuonna 2014 tiukan kilpailun Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, jonka palkinto on 12 000 dollaria ja jolla palkitaan parhaat ideat galaktisten kosmisten säteiden vaikutusten vähentämiseksi astronauteille. Ensimmäisen kilpailun jälkeen huhtikuussa 2014 seuraava kilpailu seurasi heinäkuussa ja palkinto oli 30 000 dollaria aktiiviseen ja passiiviseen puolustukseen liittyvistä ideoista.
Pitkän aikavälin oleskelun ja kolonisaation suhteen on aikaisemmin esiintynyt vielä muutamia ideoita. Esimerkiksi, kuten Robert Zubrin ja David Baker ehdottivat Mars Direct -operaatiosuunnitelmassa, asunnot voidaan rakentaa suoraan maahan, mikä on luonnollinen suoja säteilyltä.
Lisäksi ehdotettiin, että luodaan puhallettavat moduulit, jotka suljetaan Marsin maaperän avulla luodun keramiikan kanssa. Suunnitelma perustuu 3D-tulostustekniikkaan, joka tunnetaan nimellä “sintraus”, jossa hiekka muunnetaan sulatemateriaaliksi röntgensäteillä.
Voittoa tavoittelematon organisaatio MarsOne, joka lupaa siirtää Marsin seuraavien vuosikymmenien aikana, tarjoaa oman vaihtoehdon suojata marsilaisia asukkaita säteilyltä. Organisaatio on ehdottanut suojauksen upottamista operaation avaruusalukseen, ajoneuvoon ja asumismoduuliin. Jos suoja ei riitä, he ehdottavat aurinkoheijastuksen yhteydessä erityisen säteilyturvan luomista (sijaitsevat ontossa vesisäiliössä) Mars Transit -ympäristön sisäpuolelle.
Mutta dramaattisimpaan lieventämisehdotukseen sisältyy maapallon ytimen uudelleenkäynnistäminen magneettisen pallon palauttamiseksi. Tätä varten meidän on nesteytettävä ulkoydin, jotta se voi kääntyä uudelleen sisemmän ytimen ympärille. Maapallon oikea kierto alkaa luoda dynaamistehostetta ja syntyy magneettikenttä.
Texasin yliopiston tähtitieteen laitoksen jatko-opiskelijan Sam Factorin mukaan tähän on kaksi tapaa. Ensimmäinen on räjäyttää joukko lämpöydinvarmepätkiä lähellä planeetan ydintä ja toinen on lähettää sähkövirta planeetan läpi tuottaen ytimessä vastus, joka kuumenee.
Japanin kansallisen synteettisen tieteen instituutin (NIFS) tutkijat suorittivat vuonna 2008 tutkimuksen, jossa pohdittiin mahdollisuutta luoda keinotekoinen magneettikenttä maapallon ympärille. He havaitsivat, että magneettikentän voimakkuus on laskenut 10% viimeisen 150 vuoden aikana, ja he kannattivat planeettaa ympäröivien suprajohtavien renkaiden luomista, jotka voisivat korvata tulevat menetykset.
Muutamalla muutoksella tällainen järjestelmä voitaisiin mukauttaa Marsiin. Se luo magneettikentän, joka voi auttaa suojaamaan pintaa joiltakin haitallisilta säteilyiltä. Ja jos terraformerit voivat luoda ilmapiirin Marsille, sellainen järjestelmä suojaa sitä myös aurinkotuulilta.
Viimeinkin Sveitsin Mineralogian ja petrografian instituutin tutkijoiden vuonna 2007 tekemä tutkimus osoitti, miltä Marsin ydin näyttää. Timanttikammion avulla tutkijat pystyivät toistamaan paineolosuhteet rauta- ja rauta-nikkeli-rikkijärjestelmissä, jotka vastaavat Marsin keskustaa.
He havaitsivat, että Marsin ytimen lämpötiloissa (noin 1227 celsiusastetta) sisäinen ydin olisi nestemäinen, mutta ulompi ydin olisi hiukan jähmettynyt. Tämä eroaa huomattavasti maapallon ytimestä, jossa sisemmän ytimen jähmettyminen vapauttaa lämpöä, joka pitää ulomman sulassa, jolloin syntyy dynaaminen vaikutus ja magneettikenttä.
Kiinteän sisäisen ytimen puuttuminen Marsista tarkoittaisi, että jonain päivänä ulkoisella ytimellä olisi pitänyt olla erilainen energialähde. Jotenkin tämä lähde kuivui ja ulompi ydin jähmettyi, lopettaen dynaamisen vaikutuksen. Heidän tutkimuksensa osoitti kuitenkin myös, että planeetan jäähdytys voi johtaa ytimen kiinteytymiseen tulevaisuudessa, koska joko rautapitoiset kiinteät aineet putoavat keskukseen tai rautasulfidit kiteytyvät ytimessä.
Toisin sanoen Marsin ydin voi yhtenä päivänä tulla kiinteäksi kuumentamalla ulompaa ydintä ja sulattamalla se. Yhdistettynä planeetan omaan kiertoon saadaan aikaan dynaaminen vaikutus, joka laukaisee jälleen planeetan magneettikentän. Jos tämä on totta, niin Marsin siirtäminen ja turvallinen eläminen siinä on ajan kysymys - on odotettava, kunnes ydin kiteytyy.
Ei ole muuta tapaa. Tällä hetkellä säteily Marsin pinnalla on melko vaarallista. Siksi kaikissa tulevissa lennoissa planeetalle otetaan säteilysuojelu ja vastatoimenpiteet huomioon. Ja jokaisen, joka pysyy Marsissa pitkään, on joko haudattava itsensä syvemmälle maahan tai suojattava auringolta ja kosmisilta säteiltä.
Mutta välttämättömyys on keksinnön äiti, eikö niin? Ja koska meidän on aloitettava muiden maailmojen siirtäminen, jos haluamme selviytyä lajina, meidän on turvauduttava innovatiivisiin ratkaisuihin.
ILYA KHEL