แนวคิดของดาวอังคารที่ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์เพื่อให้สามารถอยู่อาศัยได้มากขึ้นนั้นเป็นความฝันที่มีวิสัยทัศน์และเป็นวิทยาศาสตร์ แต่ตอนนี้วัสดุที่เรียกว่าซิลิกาเจลอาจทำให้ความคิดทั้งหมดเกี่ยวกับการก่อตัวดาวอังคารเป็นไปไม่ได้เล็กน้อย
ผู้คนที่โดดเด่นจาก Carl Sagan ถึง Elon Musk ได้เสนอดาวอังคารอุ่นและให้บรรยากาศและเคล็ดลับอยู่ใน CO2 ที่แช่แข็งและน้ำในแคปขั้วของดาวเคราะห์ เซแกนกล่าวว่าหากแคปเหล่านั้นสามารถระเหยไปได้อย่างใดอย่างหนึ่งจากนั้นปรากฏการณ์เรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะทำส่วนที่เหลือ ชะมดกล่าวอย่างชัดเจนและขำขันว่าระเบิดปรมาณูที่ตกลงมาบนเสาจะทำเคล็ดลับ
มีงานทางวิทยาศาสตร์ที่จริงจังที่จะสำรวจความคิดอย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี คำถามกลางคือดาวอังคารมีคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเพียงพอที่จะสร้างความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศคล้ายกับโลกหรือไม่?
ในปี 2018 นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดได้ศึกษาคำถามนี้ ข้อสรุปของพวกเขา? Terraforming Mars ไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันของเราบางสิ่งที่คนส่วนใหญ่รู้สึกว่าเป็นเรื่องจริง
“ ผลลัพธ์ของเราแนะนำว่ามี CO ไม่เพียงพอ2 ที่เหลืออยู่บนดาวอังคารเพื่อให้ภาวะโลกร้อนอย่างมีนัยสำคัญคือก๊าซที่จะใส่ลงในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ส่วนใหญ่ของ บริษัท2 ไม่สามารถเข้าถึงก๊าซและไม่สามารถระดมพลได้อย่างง่ายดาย ด้วยเหตุนี้การทำให้พื้นผิวดาวอังคารจึงไม่สามารถใช้เทคโนโลยีในปัจจุบันได้” Bruce Jakosky ศาสตราจารย์ที่ห้องปฏิบัติการบรรยากาศและฟิสิกส์อวกาศที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์กล่าว
แต่นั่นเป็นปีที่แล้วและเทคโนโลยีมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
ในการศึกษาใหม่ใน Nature Astronomy นักวิจัยสามคนจากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA มหาวิทยาลัย Harvard และ University of Edinburgh แนะนำว่าดาวอังคารน่าจะอยู่อาศัยได้ถ้าเราเปลี่ยนความคิดและใช้เทคโนโลยีใหม่ แทนที่จะเป็นความฝันอันยิ่งใหญ่ที่จะทำให้ดาวเคราะห์สีแดงเป็นที่อยู่อาศัยได้อย่างสมบูรณ์สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า Global Atmospheric Modification (GAM,) จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพื้นที่ขนาดเล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้?
กุญแจสำคัญที่อยู่เบื้องหลังแนวความคิดของพวกเขาคือซิลิกาเจล
“ วิธีการในระดับภูมิภาคในการทำให้ดาวอังคารเป็นที่อยู่อาศัยนั้นสามารถทำได้มากกว่าการดัดแปลงบรรยากาศโลก”
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson คณะวิชาวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์
Silica airgel ไม่ใช่สิ่งที่คุณคิดว่าเป็น แทนที่จะเป็นเจลจริงๆมันเป็นวัสดุแข็งและแห้ง มันถูกสร้างขึ้นโดยการสกัดของเหลวจากเจลด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการอบแห้งแบบวิกฤตยิ่งยวดซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกับที่ใช้ทำกาแฟที่สกัดกาเฟอีนออก
นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ใช้แบบจำลองและการทดลองเพื่อแสดงให้เห็นว่าชั้นอากาศบางขนาด 2 ถึง 3 ซม. (.8 ถึง 1.2 นิ้ว) อาจปล่อยให้แสงอาทิตย์ทะลุผ่าน แต่จะดักความร้อน เจลจะให้แสงอาทิตย์เพียงพอสำหรับการสังเคราะห์แสงและจะอุ่นพื้นที่ที่มันปกคลุมอย่างถาวรทำให้น้ำแข็งในน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์แช่แข็งละลายได้ อาจจะดีที่สุดก็ไม่จำเป็นต้องมีแหล่งความร้อนที่หิวกระหายพลังงานทำเช่นนั้น
โรบินเวิร์ดสเวิร์ ธ ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดจอห์นเอ. พอลสันกล่าวว่าวิธีการในระดับภูมิภาคเพื่อทำให้ดาวอังคารสามารถอาศัยอยู่ได้สำเร็จมากกว่าการดัดแปลงบรรยากาศโลก และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ “ แตกต่างจากความคิดก่อนหน้านี้ที่จะทำให้ดาวอังคารเป็นที่อยู่อาศัยนี่เป็นสิ่งที่สามารถพัฒนาและทดสอบอย่างเป็นระบบด้วยวัสดุและเทคโนโลยีที่เรามีอยู่แล้ว” เขากล่าวในการแถลงข่าว
“ หมู่เกาะเล็ก ๆ แห่งความเป็นอยู่ที่ดี”
"ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้มากที่สุดในระบบสุริยะของเรานอกเหนือจากโลก" Laura Kerber นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าว “ แต่มันยังคงเป็นโลกที่เป็นปฏิปักษ์ต่อชีวิตหลายประเภท ระบบสำหรับสร้างเกาะเล็ก ๆ แห่งความเป็นอยู่จะทำให้เราสามารถแปลงดาวอังคารในแบบที่ควบคุมและปรับขนาดได้”
ซิลิกาแอร์เจลเกาะแห่งความคิดที่เอื้ออาศัยได้รับแรงบันดาลใจจากบางสิ่งที่เกิดขึ้นที่เสาของดาวอังคาร
ซึ่งแตกต่างจากบนโลก CO2 บนดาวอังคารถูกแช่แข็งติดอยู่ที่เสา ในขณะที่ที่นี่บนโลกนี้มีน้ำแข็งเป็นเสา แต่ดาวอังคารก็เป็นน้ำแข็งและน้ำแข็ง CO2 แม้ว่าจะถูกแช่แข็ง แต่ CO2 นั้นยังคงสามารถให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านได้ในขณะที่กักความร้อน
รูปภาพของเสาของดาวอังคารแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
ในภาพน้ำแข็งบนดาวอังคาร CO2 นี้ได้กักความอบอุ่นของดวงอาทิตย์ สิ่งนี้สร้างความอบอุ่นเล็กน้อยในช่วงฤดูร้อนซึ่งปรากฏเป็นจุดดำที่ละลายในน้ำแข็ง
“ เราเริ่มคิดเกี่ยวกับภาวะเรือนกระจกของรัฐที่มั่นคงนี้และวิธีการที่มันจะถูกเรียกใช้สำหรับการสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออาศัยได้บนดาวอังคารในอนาคต” เวิร์ดสเวิร์ ธ กล่าว “ เราเริ่มคิดว่าวัสดุชนิดใดที่สามารถลดการนำความร้อนได้ แต่ยังคงส่งผ่านแสงได้มากที่สุด”
เมื่อปรากฎว่าซิลิกาเจลเหมาะกับใบเรียกเก็บเงิน มันถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี 1931 และเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีการหุ้มฉนวนสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา นั่นเป็นเพราะเป็นวัสดุที่มีรูพรุนมากซึ่งเกือบทั้งหมดทำจากอากาศ อากาศประมาณ 99.8% เหมือนหน้าต่างระบายความร้อน
ซิลิกา aerogels ร้อยละ 97 มีรูพรุนหมายถึงแสงเคลื่อนที่ผ่านวัสดุ แต่ผู้ที่เชื่อมต่อระหว่าง nanolayers ของซิลิกอนไดออกไซด์จะดักรังสีอินฟราเรดและทำให้การนำความร้อนช้าลงอย่างมาก aerogels เหล่านี้ใช้ในงานด้านวิศวกรรมหลายอย่างในปัจจุบันรวมถึง Mars Exploration Rovers ของนาซา พวกเขาเคยทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความรู้สึกอุ่น
“ ซิลิกาแอลเจลเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มเพราะผลกระทบนั้นจะอยู่เฉยๆ” Kerber กล่าว “ ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนมากหรือการบำรุงรักษาชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเพื่อให้พื้นที่อบอุ่นในช่วงเวลานาน”
นักวิจัยตั้งค่าการทดลองเพื่อเลียนแบบเงื่อนไขบนดาวอังคาร พวกเขาทำการทดลองกับซิลิกา airgel สองประเภท: อนุภาคและแผ่นกระเบื้อง พวกเขาพบว่าทั้งคู่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มอุณหภูมิ ทั้งสองยังมีประสิทธิภาพในการปิดกั้นรังสียูวีที่เป็นอันตราย
ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าชั้นอากาศที่มีความหนา 2 ซม. หรือมากกว่านั้นลดการแผ่รังสี UVC ลงเหลือน้อยกว่า 0.5% UVC เป็นรังสี UV พลังงานสูงกว่าและอาจเป็นอันตรายโดยเฉพาะอย่างยิ่ง บนโลกแทบไม่มีรังสี UVC ที่วัดได้ถึงพื้นผิวเนื่องจากโอโซนออกซิเจนโมเลกุลและไอน้ำในชั้นบรรยากาศ
“ กระจายไปทั่วบริเวณที่มีขนาดใหญ่พอคุณไม่ต้องการเทคโนโลยีหรือฟิสิกส์อื่น ๆ คุณเพียงแค่ต้องการชั้นของสิ่งนี้บนพื้นผิวและภายใต้คุณจะมีน้ำของเหลวถาวร” เวิร์ดสเวิร์ ธ กล่าว “ มีคำถามทางวิศวกรรมที่น่าสนใจมากมายที่เกิดขึ้นจากสิ่งนี้”
มันง่ายพอที่จะนึกภาพโครงสร้างโดมบางชนิดที่ทำจากซิลิกา มันจะอบอุ่นพอที่จะอยู่อาศัยได้และจะป้องกันรังสียูวีได้เช่นกัน มันอาจเป็นเหมือนเรือนกระจกบนโลกที่ซึ่งน้ำยังคงเป็นของเหลวและสามารถปลูกพืชได้
มีงานและการวิจัยมากมายที่ต้องทำอย่างชัดเจน Wordsworth และนักวิจัยคนอื่นตั้งใจทดสอบซิลิกา aerogels ในสถานที่ที่คล้ายดาวอังคารบนโลกนี้ พวกเขากำลังกำหนดเป้าหมายไปยังหุบเขาแห้งในชิลีและแอนตาร์กติกา
Wordsworth ชัดเจนในสิ่งหนึ่ง: วิศวกรรมภูมิอากาศของดาวอังคารไม่ใช่แค่คำถามทางเทคนิคและวิศวกรรม มันเป็นคำถามด้านจริยธรรมและปรัชญาด้วย
หากมีจุลินทรีย์บางส่วนอาศัยอยู่บนดาวอังคารบางทีอยู่ใต้พื้นผิวที่ไหนสักแห่งแล้วพวกมันล่ะ เราควรทำอย่างไร เรามีสิทธิหรือไม่
“ หากคุณกำลังจะเปิดใช้ชีวิตบนพื้นผิวดาวอังคารคุณแน่ใจหรือว่าไม่มีชีวิตอยู่ที่นั่น? หากมีเราจะนำทางมันอย่างไร” เวิร์ดสเวิร์ ธ ถาม “ ทันทีที่เราตัดสินใจที่จะผูกพันกับการมีมนุษย์อยู่บนดาวอังคารคำถามเหล่านี้ย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้”
แหล่งที่มา:
- บทความวิจัย: การเปิดใช้งานการอยู่อาศัยของดาวอังคารด้วยซิลิกาอากาศผ่านภาวะเรือนกระจกของรัฐที่มั่นคง
- ข่าวประชาสัมพันธ์: วิธีการที่จะทำให้ดาวอังคารเป็นแหล่งอาศัย
- ข่าวประชาสัมพันธ์: การทำให้พื้นผิวดาวอังคารเป็นไปไม่ได้โดยใช้เทคโนโลยีในปัจจุบัน
- Wikipedia: Airgel
- นิตยสาร Space: เราควร Terraform Mars หรือไม่
