ISSN: 2658-2740

Adam Cebula „Mars wita nas!”

Para-Nauka Adam Cebula - 20 kwietnia 2021

Foto: kadr z filmu „Marsjanin”, żródło zdjęcia: Filmweb


Lecimy na Marsa! To pewne, Elon Musk prowadzi przygotowania pełną parą. I? Cóż… Co ja poradzę, że nie do końca wierzę? Nie za bardzo wierzę, że dojdzie do powtórki dużo – naprawdę dużo – łatwiejszej misji na Księżyc. Coś mi się widzi, że jeśli kiedyś w ogóle to nastąpi, to w sytuacji, gdy technologia tak bardzo się rozwinie, że będzie to zupełnie łatwe. O ile się rozwinie.

Jako przedstawiciel pokolenia, które widziało na własne oczy transmisję na żywo z lądowania na Księżycu, miałem zbyt wiele motywacji i czasu, by przemyśleć, co tak naprawdę się działo stało i czemu. Ale pomińmy tym razem ekscytujące inną kategorię czytelników sprawy polityczne i socjologiczne. Przynajmniej te zawiłe i dyskusyjne. Pewnikami warto się zająć, ale to na końcu.

Więc powinniśmy polecieć na Marsa, bo coś może stać z Ziemią i wówczas, gdy życie na naszej rodzinnej planecie zginie, to jednak ludzkość przetrwa. Powinniśmy Mars uczynić drugą Ziemią, czy jak to w dawniejszych czasach pisano, dokonać terraformacji. Jakoś tak. Ma być atmosfera z tlenem, ciepło, woda, roślinność – po prostu jak na Ziemi.

W jednym ta planeta bardzo przypomina Ziemię: okres jej obrotu jest nieco dłuższy niż doba (ok. 24,6 godziny). Ale na tym niestety dobre wiadomości się kończą.

Weźmy ciepło. Nie jest tak źle na równiku, gdzie w dzień temperatura może dojść nawet do 27 stopni Celsjusza. Za to w nocy spada do ok. –90 stopni. Taki skok jest typowy dla ciał niebieskich praktycznie pozbawionych atmosfery. Prócz tego mamy inny problem wynikający z faktu, że Mars krąży dalej od Słońca (ok. 1,52 raza) niż Ziemia. Z tego powodu otrzymuje od naszej gwiazdy tylko około 43% światła na jednostkę swej powierzchni w odniesieniu do Ziemi.

Przypomnijmy sobie, że wahania natężenia promieniowania słonecznego na Ziemi na poziomie kilku procent kwalifikują sytuację do katastrofy ekologicznej. Nie wiemy, co powoduje przejście do epoki lodowcowej, ale prawdopodobnie zaburzenie strumienia ciepła płynącego do Ziemi na tym poziomie. W epoce lodowcowej średnia temperatura powierzchni ma być ledwie o 5 stopni Celsjusza niższa niż teraz. Może to wynikać na przykład ze zmian natężenia promieniowania galaktycznego bądź zmian aktywności Słońca, które z kolei powodują zmiany wielkości pokrywy chmur. Musimy sobie uzmysłowić, że aby na planecie utrzymał się ekosystem, nie ma zmiłuj, trzeba się wstrzelić z tym parametrem z dokładnością niewielu procent i z pewnością, o ile marzymy o Marsie podobnym do Ziemi, nie można dopuścić, by temperatura spadała tam w nocy poniżej zera. Średnia temperatura planety wynosi –63 stopnie Celsjusza, miejscami spada do –140 stopni. Jest problem.

Poniekąd coś się da zrobić. Do pomyślenia jest system luster krążący po orbicie i kierujący promienie Słońca na planetę. Sęk w tym, że powierzchnia takiego reflektora musiałaby być większa niż powierzchnia tarczy planety.

Nawet nie chcę tu gdybać, jak coś takiego zrobić. Zwyczajnie i po prostu mamy takie stałe materiałowe, że w omawianych rozmiarach w kupie jakiś obiekt potrafi trzymać tylko grawitacja. Być może jednak do pomyślenia jest nibystabilny układ satelitów, być może da się cokolwiek wykombinować. Dowcip w tym, że to ja wyciągam problem. Entuzjaści opisujący perspektywy podboju Marsa w ogóle o tym nie wspominają. To dość symptomatyczne, że radosne opisy opiera się na fragmentach planów, które akurat wydają się możliwe do zrealizowania. Jak mawiali starożytni logicy, typowy błąd to „część za całość”.

Akurat gdy chodzi o ocieplenie planety, pojawił się pomysł użycia aerożelu krzemionkowego. Rozwiązanie ma o tyle ręce i nogi, że zapewne dałoby się je zastosować w ludzkiej skali na niewielkich kawałkach planety. Nie wymaga ono stworzenia tytanicznej konstrukcji o rozmiarach planety. Ale też, zauważmy, nie da efektu terraformacji Marsa. Tak, możemy wybudować stacje badawcze czy rodzaj mikrusich kolonii, w których grupki ludzi będą miały szanse przeżycia. Jednak realnych pomysłów, jak zmienić warunki na całej planecie, nie ma.

Atmosfera na Marsie w ziemskim pojęciu jest dość dobrą próżnią. Na Ziemi ciśnienie wynosi 100 tysięcy paskali, na Marsie średnio 650. Powód? Pozwolę sobie zacytować fragment Wikipedii: „Aby gazy znajdujące się w pobliżu ciała niebieskiego tworzyły jego atmosferę, średnie prędkości ruchów termicznych cząsteczek gazu nie mogą przekraczać prędkości ucieczki. Oznacza to, że do istnienia atmosfery potrzebna jest dostatecznie duża masa ciała (np. planetoidy nie mają atmosfer), ale także to, że w niższej temperaturze (w większej odległości od gwiazdy) masa potrzebna do utrzymania atmosfery jest mniejsza – np. Tytan (księżyc) i Pluton (planeta karłowata) mogą utrzymać atmosfery dzięki znacznej odległości od Słońca i niskim temperaturom”.

Kilka słów więcej dla wyjaśnienia sprawy. Oczywiście cząsteczki konkretnego gazu w określonej jego temperaturze mają różne prędkości. Ta najbardziej prawdopodobna prędkość wyznacza temperaturę. Dla 20 stopni Celsjusza i pi razy drzwi tlenu najbardziej prawdopodobna jest prędkość ok. 400 metrów na sekundę. Prędkość ucieczki ciała z powierzchni Ziemi wynosi ok. 11 tysięcy metrów na sekundę. Oznacza to tyle, że jest nikłe prawdopodobieństwo, że jakaś cząsteczka ją osiągnie. Tu warto ostrzec, że mamy obszary atmosfery, gdzie średnio są bardzo szybkie cząsteczki, odpowiadające temperaturze nawet 1200 stopni, ale przez wysoką prędkość ucieczki Ziemia nie traci mimo wszystko atmosfery w mierzalnym tempie.

Jeśli czegoś nie poknociłem, to przyjmując w uproszczeniu, że prędkość ucieczki z Marsa jest jedynie 2 razy mniejsza niż z Ziemi, prawdopodobieństwo, że cząsteczka tego samego gazu w tej samej temperaturze uleci w kosmos, jest jakieś 52 razy większe niż w przypadku Ziemi. A temperatura podobna lub taka sama, bo zakładamy, że dokonaliśmy terraformacji Marsa.

Oczywiście jest to bardzo uproszczone podejście do problemu, ale – jak mi się zdaje – ilustruje, o co chodzi. Przede wszystkim nawet gdy wyprodukujemy atmosferę na Marsie, możemy się spodziewać, że zacznie ona… spadać na Ziemię. Między innymi.

Kilka słów należy się tu także wielokrotnie przypominanej kwestii ochronnej funkcji ziemskiego pola magnetycznego i tego, że jego brak na Marsie ma być przyczyną utraty atmosfery. Uczciwie nie rozumiem tego opisu. Sprawy bowiem mają się tak, że aby gaz został wyrzucony w kosmos, musi otrzymać prędkość większą od II prędkości kosmicznej dla danej planety. Co robi pole magnetyczne?

W uproszczeniu, niestety, „chwyta” pędzące zjonizowane cząsteczki wyrzucane ze Słońca w przestrzeń. Zaczynają się one poruszać po spiralnym torze, oczywiście w kierunku bieguna magnetycznego. Tam zderzają się z cząsteczkami atmosfery i objawia się to efektownym zjawiskiem zorzy polarnej.

Strony: 1234

Mogą Cię zainteresować

Adam Cebula „Koktajl czasów zarazy”
Felietony Adam Cebula - 25 marca 2020

A owszem, jest tak, że choróbsko rozwija się, gdy do organizmu dostanie…

Red-Akcje nr 11

Oj sypią się gromy na superprodukcję TVP o tytule „Korona królów”. Najnowszej…

Adam Cebula „Jasio Rozpruwacz i wizja świata”
Felietony Adam Cebula - 8 lipca 2019

Kiedy w ogóle hackarz „pruje” hasła? Gdy na skutek różnych tajemnych knowań…

Fahrenheit