گرم کردن مریخ با آهن و آلومینیوم؛ روشی جدید برای سکونت‌پذیر کردن سیاره سرخ

به گزارش زومیت، یکی از موضوعات کلاسیک داستان‌های علمی‌تخیلی، زمینی‌سازی سیاره مریخ است؛ بدین معنا که این جهان سرد همسایه‌مان را آن‌قدر گرم کنیم که بتواند از تمدن بشری پشتیبانی کند. پژوهشی که به‌تازگی در نشریه ساینس ادونسز منتشر شده است، نشان می‌دهد که این ایده ممکن است چندان دور از ذهن نباشد.

پژوهشگران دریافته‌اند که تزریق ذرات ریز به اتمسفر مریخ می‌تواند این سیاره را در عرض چند ماه بیش از ۱۰ درجه‌ی سانتی‌گراد گرم کند که برای حفظ آب مایع کافی است. طرح پیشنهادی دانشمندان به تقریبا دو میلیون تن ذرات در سال نیاز دارد؛ اما می‌توان آن‌ها را از مواد موجود در گردوخاک مریخ تولید کرد.

هرچند تصور می‌شود میلیاردها سال پیش آب در مریخ جریان داشته، امروز مقدار کمی از آن به‌صورت یخ‌زده در کلاهک‌های یخی قطبی و زیر خاک باقی مانده است. سیاره سرخ با اتمسفر رقیق و نور دریافتی اندک از خورشید، میانگین دمایی درحدود منفی ۶۲ درجه‌ی سانتی‌گراد دارد و از اغلب مکان‌های روی زمین سردتر است. درنتیجه، مناسب‌سازی مریخ برای کشت محصولات کشاورزی، حفظ آب مایع و البته حضور دائمی انسان، به افزایش چشمگیر دما نیاز دارد.

برخلاف انتظار، پژوهشگران فکر می‌کنند که می‌توانند سیاره سرخ را با استفاده از مکانیسم مشابهی که عامل گرمایش جهانی روی زمین است، متحول کنند. سمانه انصاری، دانشجوی دکترا در دانشگاه نورث‌وسترن و نویسنده‌ی اصلی مطالعه می‌گوید: «ایده‌ی کلی ایجاد گلخانه به‌صورت مصنوعی است.» دانشمندان درتلاش برای یافتن ماده‌ای هستند که وقتی به مقدار زیاد به جو تزریق می‌شود، گرما را مانند بخار آب و کربن دی‌اکسید روی زمین، به‌دام می‌اندازد.

پژوهشگران قبلا در یک مطالعه پیشنهاد کرده بودند کلروفلوئوروکربن‌ها یا همان ترکیبات تخریب‌کننده‌ی اوزون را که زمانی در قوطی‌های افشانه مانند اسپری مو به‌کار می‌رفت، در اتمسفر منتشر کنیم. یک مطالعه‌ی دیگر پیشنهاد کرد که کاشی‌هایی از هواژل سیلیکا را که جامدی شفاف و سبک است، روی سطح مریخ قرار دهیم تا گرما را در خاک‌های سیاره به‌دام بیندازد و درعین‌حال، تابش‌های مضر فرابنفش را مسدود کند.

اما مانع اصلی در هر دو رویکرد، هزینه خواهد بود. پراکندن کلروفلوئوروکربن‌ها در سطح مریخ و هواژل‌های سیلیکا به فرآیندهای تولید انسانی نیاز دارند و باید مقادیر زیادی از هر ماده از زمین به مریخ منتقل شود که با موشک‌های امروزی تقریبا امکان‌پذیر نیست.

درمقابل، انصاری و همکارانش می‌خواستند ظرفیت یکی از مواد فراوان مریخی، یعنی گردوخاک را برای به‌دام‌انداختن گرما آزمایش کنند. گردوخاک مریخ سرشار از آهن و آلومینیومی است که خصوصیت نمادین قرمز را به آن می‌بخشد؛ اما اندازه‌ی میکروسکوپی و شکل تقریبا کروی ذرات گردوغبار برای جذب تابش‌ها یا بازتاب آن‌ها به سطح مناسب نیست.

درنتیجه، پژوهشگران گزینه‌ی متفاوت دیگری را مورد بررسی قرار دادند: استفاده از آهن و آلومینیوم موجود در خاک برای ساخت پیوندهایی به‌طول ۹ میکرومتر که تقریبا دوبرابر ذرات غبار مریخ اندازه دارند و از اکلیل‌‌های موجود در بازار کوچک‌تر هستند.

انصاری برای آزمایش نحوه‌ی برهم‌کنش ذرات نظری با نور، یک شبیه‌سازی طراحی کرد و «نتایج غیرمنتظره‌ی بزرگی» را در نحوه‌ی جذب پرتوهای فروسرخ از سطح و پراکندن آن در مریخ یافت. جذب و پراکندگی عواملی کلیدی هستند که تعیین می‌کنند آیا یک ذره‌ی ریز معلق در هوا قادر به ایجاد اثر گلخانه‌ای است یا خیر.

سپس همکاران انصاری در دانشگاه شیکاگو و دانشگاه فلوریدای مرکزی، ذرات نظری را به مدل‌های کامپیوتری اقلیم مریخ وارد کردند. آن‌ها تاثیر تزریق سالانه دو میلیون تن ذره‌ی پیوندی را در ارتفاع ۱۰ تا ۱۰۰ متری از سطح، مورد بررسی قرار دادند. ذرات در این ارتفاعات به‌وسیله‌ی بادهای متلاطم به فواصل بالاتر برده می‌شوند و ۱۰ برابر آهسته‌تر از گردوخاک طبیعی مریخ از اتمسفر خارج می‌شوند.

پژوهشگران دریافتند که با وجود نیاز به پنج‌هزار برابر مواد کمتر درمقایسه با سایر طرح‌های پیشنهادی، مریخ می‌تواند درعرض چند ماه تقریبا ۱۰ درجه‌ی سانتی‌گراد گرم شود. دو میلیون تن ذرات همچنان هم‌اندازه‌ی تقریبا ۶ ساختمان امپایر استیت و نزدیک به ۰/۱ درصد از فلزات صنعتی استخراج‌شده در زمین در سال است؛ اما از آنجایی که مواد خام پیوندها در مریخ وجود دارد، مردم می‌توانند آن‌ها را در سیاره سرخ استخراج کنند و درنتیجه نیاز به حمل‌ونقل از زمین برطرف می‌شود.

خوان آلدی، پژوهشگر علوم سیاره‌ای در دانشگاه آزاد انگلستان که در مطالعه مشارکت نداشت، می‌گوید« افزایش دما فقط یکی از کارهایی که باید انجام دهیم تا بدون هیچ کمکی در مریخ زندگی کنیم.» برای مثال، میزان اکسیژن موجود در جو مریخ فقط ۰/۱ درصد، درحالی‌که در زمین ۲۱ درصد است. فشار روی مریخ نیز ۱۵۰ برابر کمتر از زمین است که موجب می‌شود خون انسان به جوش بیاید.

مریخ همچنین لایه اوزون ندارد؛ بدین معنی که هیچ محافظتی دربرابر پرتو مضر فرابنفش خورشید درکار نیست. علاوه‌براین، خاک‌های مریخ حتی پس گرم‌شدن، ممکن است همچنان برای رشد محصولات کشاورزی بسیار شور یا سمی باشند. به عبارت دیگر، افزایش دما «نوعی کلید جادویی» نیست که مریخ را سکونت‌پذیر کند.

اما موانع یادشده، انصاری و همکارانش را از بررسی احتمالا بیشتر بازنمی‌دارد. آن‌ها در مرحله‌ی بعد امیدوارند که موفق به ساخت و آزمایش پیوندهای پیشنهادی خود در آزمایشگاه شوند و درعین‌حال، تاثیر اشکال، اندازه‌ها و سایر مواد دیگر مانند کربن و مگنتیت را نیز بررسی کنند.

پژوهشگران اذعان می‌کنند که بعید است به این زودی‌ها مهندسی اقلیم را در مقیاس سیاره‌ای روی مریخ انجام دهند؛ اما ادوین کایت، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه شیکاگو و از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «پژوهش‌های زمینی‌سازی همچنین نشان می‌دهد که مطالعه‌ی زمین چقدر اهمیت دارد. آیا می‌توانیم آب‌وهوا و اکوسیستم‌ها را به‌خوبی درک کنیم تا آن‌ها را در جای دیگری بسازیم؟»