Aerogéllel a Mars kolonizálásáért

3075

A tudományos-fantasztikus művekben jóval egyszerűbb növényeket termeszteni a Marson, mint a valóságban lesz: a vörös bolygó barátságtalan egy világ. A számos nehézség közt például a nulla fok alatti hőmérsékletek miatt a tiszta víz csak jég formájában képes fennmaradni a felszínen, a bolygó légköre pedig nem sok védelmet nyújt a növényeknek (vagy embereknek) a Nap sugárzása ellen.

Azonban a NASA tervei közt szerepel embereket küldeni a Marsra a jövőben, akiknek viszont majd enniük is kéne. Ha a helyszínen tudnának élelmet termeszteni, az a bolygót célzó emberes küldetések során értékes helyet elfoglaló és üzemanyagot fogyasztó ellátmányok mennyiségét tudná nagyban lecsökkenteni. Kitalálni azonban, hogy hol és hogyan termesszenek, miközben rendkívüli módon oda kell figyelni, hogy ne szennyezzék a Marsot a Földről hozott baktériumokkal, a kutatók és mérnökök megoldására váró problémák egyike.

Kutatók vizsgálják, hogyan használhatnánk építőanyagként a hungarocellhez hasonló, áttetsző aerogélt. Az aerogél megtartja a hőt, így a belőle készült építmények eléggé megnövelhetnék a hőmérsékletet a marsi felszíni vízjég megolvasztásához. (NASA/JPL-Caltech)

Nature Astronomy tudományos folyóiratban megjelent új tanulmányban azt vetik fel, hogy az aerogélnek nevezett anyag alkalmas lehet üvegházak és más lakóhelyek építésére a marsi egyenlítőhöz közeli területeken, ahol felszínközeli vízjeget azonosítottak. Az aerogél egy hungarocell-szerű anyag, melynek 99%-át levegő alkotja, így elképesztően könnyű. A hő terjedését is képes megakadályozni, emiatt pedig szigetelőanyagnak is kiváló; például minden NASA marsjárón alkalmazták már éppen erre a célra. Mindemellett az aerogél áttetsző, így a látható fény úgy képes rajta áthatolni, hogy közben blokkolja a káros UV sugarakat. A legtöbb aerogél szilícium-dioxidból készül, ugyanabból az anyagból, ami az üvegben is megtalálható.

A tanulmány vezető kutatója, Robin Wordsworth (Harvard) kísérletében egy a marsi napfényt szimuláló lámpával 2-3 centiméter vastag aerogélt világítottak meg. Az anyag alatti felszín 65 °C hőmérsékletig melegedett a lámpa fénye alatt, amely elég ahhoz, hogy a marsfelszíni vízjeget felolvasszák.

„A kérdés, hogy alkalmas lehet-e az aerogél marsi építőanyagnak; a kutatásunk e kérdés megválaszolásának az első lépése” – mondta Laura Kerber, a tanulmány második szerzője, a NASA JPL geológusa. Kerber korábban részt vett egy 2015-ös NASA workshop-on, melynek az volt a célja, hogy megtalálják az asztronauták számára legmegfelelőbb területeket a bolygón. „Egy ideális marsi kolónia helyszínén bőségesen található víz és kellemes a hőmérséklet” – mondta. „A Mars melegebb az egyenlítő környékén, a vízjég java része azonban magasabb szélességeken található. Ha szilícium-dioxid aerogélből építkeznénk, akkor mesterségesen teremthetnénk magasabb hőmérsékletű környezetet magunknak olyan helyeken, ahol már rendelkezésre áll vízjég.”

Sötét foltok a Marson

Az aerogél kísérletet egy a Marson megfigyelt folyamat ihlette, melynek során tavasszal ún. sötét foltok keletkeznek a szén-dioxid jégsapkákon. Ezt a típusú jeget itt a Földön szárazjégként ismerjük. Az aerogélhez hasonlóan a szén-dioxid jég áttetsző, így átengedi a napfényt, alatta fel tud melegedni a felszín. Ahogy a felszíntakaró melegszik, szén-dioxid gáz gyűlik össze a jég és a melegebb felszín közt, mely idővel áttöri a jeget. Ennek következtében a távozó gázfelhő marstalajt dob fel a jég alól a felszínére.

A kísérletek során használt aerogélminták. Az eredmények szerint mind a zúzott, mind az egész aerogél képes volt eléggé megnövelni a hőmérsékletet a vízjég felolvasztásához, ami pedig ideálissá teszi egy marsi üvegház felépítéséhez. (Robin Wordsworth/Harvard)

A kísérlet során aerogéllel vizsgáltak hasonló folyamatot. A cikkben részletezik, hogy mind egy egész darab aerogél, mind pedig összetört aerogél darabok is használhatóak az alattuk levő felszín felmelegítésére. A kutatók különböző szintű megvilágításokkal kísérleteztek, mellyel a változó marsi évszakokat szimulálták. Az eredmények alapján az aerogél még a zord marsi télen is alkalmas melegítésre, közepes szélességeken a téli éjszakai hőmérséklet pedig akár a -90 °C-ot is elérheti.

A következő lépés során a kísérletet a laboratóriumból Mars-analóg helyszínekre költöztetik, mint a Chile-ben található Atacama sivatag, vagy az antarktiszi McMurdo Dry Valleys. A Marshoz hasonlóan ezeken a helyeken is elképesztő szárazság és nulla fok alatti hőmérsékletek uralkodnak. „Azt várjuk, hogy az aerogél borítás nagyobb méretekben hatékonyabb fűtést eredményez” – mondta Wordsworth. „Ezt éppen ezért fontos lenne valódi terepviszonyok közt is megvizsgálni.”

Megoldandó kihívások

Bár a kísérleti eredmények biztatóak, Wordsworth hozzátette, hogy még mindig jelentős mérnöki problémákat kell megoldani. A kutatással kifejlesztett klímamodell szerint rengeteg aerogélre és legalább két marsi évre (ez kb. 4 földi év) lenne szükség, hogy a fűtéssel állandó felszín alatti folyékony vízzel rendelkező területet hozzanak létre. Bár az aerogél többszörösen könnyebb a levegőnél, tetővel is rendelkező szerkezetek felépítéséhez óriási mennyiségben kellene a Marsra szállítani, vagy valahogyan megoldani, hogy a helyszínen gyárthassák.

A szilícium-dioxid aerogél roppant törékeny és porózus; más fényáteresztő anyaggal, vagy rugalmas anyagokkal kombinálva megelőzhető a repedezése. Így az aerogél tetővel vagy pajzzsal felszerelt építmény alatti légnyomás is megnövekedne, aminek következtében egyszerűbben gyűlhetne össze a felszíni folyékony víz ahelyett, hogy elpárologna a vékony marsi légkörbe.

A tanulmány szerzői megjegyezték, hogy valószínűbb a kisebb lakható zónák kialakítása, mint hogy az egész bolygót „terraformálni” tudjuk, ahogyan tudományos-fantasztikus művekben olvashatjuk. „Bármilyen lehetőséget, ami segíthet elérni a hosszútávú lakhatóságot izgalmas megvizsgálni” – tette hozzá Wordsworth.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás