Ljudski interes za Mars dramatično je porastao u posljednjih nekoliko desetljeća. Uz osam aktivnih misija koje se trenutno odvijaju na ili u blizini Crvene planete, na Mars će do kraja desetljeća biti poslano još sedam robotskih modula, rovera i orbitera. Do 2030-ih, nekoliko svemirskih agencija planira razmjestiti misije s posadom na površinu.
Uz to, još uvijek ima dosta volontera koji su spremni ići na Mars u jednom smjeru, a ljudi koji se zalažu da to bude naš drugi dom. Svi ovi prijedlozi također skreću našu pažnju na opasnosti koje ljudi na Marsu čekaju. Osim hladnog, suhog okruženja, nedostatka zraka i divovskih pješčanih oluja, postoji i problem zračenja.
Odakle dolazi zračenje na Marsu?
Mars nema zaštitnu magnetosferu kao što to čini Zemlja. Znanstvenici vjeruju da su svojedobno u jezgri Marsa postojale konvekcijske struje, stvarajući dinamo efekt koji je pokrenuo planetarno magnetsko polje. No prije otprilike 4,2 milijarde godina - očigledno zbog sudara s velikim objektom ili brzog hlađenja jezgre - ovaj dinamov efekt je nestao.
Kao rezultat toga, tijekom sljedećih 500 milijuna godina atmosfera Marsa je polako isparavala sunčanim vjetrom. Zbog gubitka magnetskog polja i atmosfere površina Marsa je izložena mnogo većoj razini zračenja od Zemlje. Osim stalnog izlaganja kozmičkim zrakama i sunčevom vjetru, Mars je izložen smrtonosnim dozama sterilnog zračenja zajedno sa sunčevim zrakama.
Promotivni video:
Kako je prošlo istraživanje?
Godine 2001. NASA je na Mars poslala svemirski brod Mars Odyssey, opremljen posebnim instrumentom MARIE (Martian Radiation Experiment), koji je trebao izmjeriti razinu zračenja oko Marsa. Budući da Mars ima prilično tanku atmosferu, zračenje koje je zabilježio Mars Odyssey moralo je biti gotovo isto kao i na površini.
Tijekom 18 mjeseci svog rada, sonda Mars Odyssey otkrila je trajno zračenje, čija je razina bila 2,5 puta veća od razine u Međunarodnoj svemirskoj stanici - 22 milirada dnevno ili 8000 milirada (8 Rad) godišnje. Svemirska letjelica zabilježila je i dva solarna protona u kojima su razine zračenja porasle na 2.000 milirada dnevno.
Za usporedbu, ljudi u razvijenim zemljama izloženi su prosjeku 0,62 Rad godišnje. Iako su istraživanja pokazala da ljudsko tijelo može izdržati dozu do 200 radikala bez ikakvih oštećenja, dugotrajno izlaganje zračenju na marsovskoj razini može dovesti do svih vrsta zdravstvenih problema - akutne radijacijske bolesti, povećanog rizika od raka, genetskog oštećenja, pa čak i smrti.
Stoga se NASA i ostale svemirske agencije pridržavaju strategije minimalnog rizika prilikom planiranja misija.
Moguća rješenja
Prvi posjetitelji Marsa definitivno će se morati nositi s povećanom razinom zračenja na površini. Štoviše, svaki pokušaj kolonizacije Crvene planete također će zahtijevati mjere za smanjenje utjecaja na minimum. Već postoji nekoliko rješenja, kratkoročno i dugoročno.
Na primjer, NASA održava nekoliko satelita koji proučavaju sunce, svemirsko okruženje u čitavom Sunčevom sustavu i prate galaktičke kozmičke zrake u nadi da će omogućiti bolje razumijevanje sunčevog i kozmičkog zračenja. Također, agencija traži najbolje mogućnosti za zaštitu astronauta i elektronike.
Godine 2014. NASA je pokrenula Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, intenzivno natjecanje s nagradom od 12 000 dolara koja će nagraditi najbolje ideje za smanjenje utjecaja galaktičkih kozmičkih zraka na astronaute. Nakon prvog natječaja u travnju 2014., uslijedio je još jedan u srpnju s ukupnom nagradom od 30 000 USD za ideje povezane s aktivnom i pasivnom obranom.
Kada je riječ o dugoročnom boravku i kolonizaciji, u prošlosti je izraslo još nekoliko ideja. Na primjer, kako to sugeriraju Robert Zubrin i David Baker u planu misije Mars Direct, stanovi bi se mogli graditi izravno u zemlji, što bi bila prirodna zaštita od zračenja.
Predloženo je i stvaranje modula na napuhavanje zatvorenih u keramiku stvorenu korištenjem marsovskog tla. Ovaj plan će se oslanjati na tehniku 3D ispisa poznatu kao "sinteriranje", gdje se pijesak pretvara u rastaljeni materijal pomoću rendgenskih zraka.
MarsOne, neprofitna organizacija koja obećava kolonizirati Mars u sljedećih nekoliko desetljeća, nudi svoju mogućnost zaštite marsovskih doseljenika od zračenja. Organizacija je predložila ugradnju oklopa u modul svemirskog broda, vozila i stambenog modula. U slučaju sunčevog bljeska, ako zaštita nije dovoljna, oni predlažu da se unutar njihovog Marsovog tranzitnog staništa stvori posvećeno sklonište za zračenje (smješteno u šupljem spremniku vode).
No, najdrastičniji prijedlog za ublažavanje uključuje ponovno pokretanje jezgre planete kako bi se vratila njena magnetosfera. Da bismo to učinili, potrebno je da ukapljujemo vanjsku jezgru kako bi se mogla ponovo saviti oko unutarnje jezgre. Pravilna rotacija planeta počet će stvarati dinamo efekt i stvorit će se magnetsko polje.
Prema Sam Factoru, diplomiranom studentu na Odjelu za astronomiju na Sveučilištu u Teksasu, postoje dva načina za to. Prvi je detonirati niz termonuklearnih bojevih glava u blizini jezgre planeta, a drugi je poslati električnu struju kroz planet, stvarajući otpor u jezgri koji će zagrijati.
Znanstvenici Nacionalnog instituta za znanost o sintezi (NIFS) u Japanu proveli su studiju 2008. godine koja je razmatrala mogućnost stvaranja umjetnog magnetskog polja oko Zemlje. Otkrivši da je intenzitet magnetskog polja opao za 10% u posljednjih 150 godina, zalagali su se za stvaranje nadprovodnih prstenova koji okružuju planetu, a koji bi mogli nadoknaditi buduće gubitke.
Uz nekoliko izmjena, takav bi se sustav mogao prilagoditi Marsu. Stvorit će magnetsko polje koje može zaštititi površinu od nekih štetnih zračenja. A ako teraformeri mogu stvoriti atmosferu na Marsu, takav sustav će ga zaštititi i od sunčevog vjetra.
Konačno, studija iz 2007. godine koju su proveli istraživači s Instituta za mineralogiju i petrografiju u Švicarskoj pokazala je kako izgleda srž Marsa. Pomoću dijamantske komore, znanstvenici su uspjeli reproducirati uvjete tlaka na sustav željezo-sumpor i željezo-nikal-sumpor koji odgovaraju središtu Marsa.
Otkrili su da će pri temperaturama marsovske jezgre (oko 1227 Celzijevih stupnjeva) unutarnja jezgra biti tekuća, ali vanjska će se malo očvrsnuti. To se vrlo razlikuje od Zemljine jezgre, u kojoj se stvrdnjavanjem unutarnje jezgre oslobađa toplina, koja održava vanjsku jezgru rastopljenom, stvarajući tako dinamo efekt i magnetsko polje.
Nepostojanje čvrste unutarnje jezgre na Marsu značilo bi da bi jednoga dana tekuća vanjska jezgra morala imati drugačiji izvor energije. Nekako se taj izvor osušio, a vanjska jezgra se učvrstila, okončavši učinak dinamo. Međutim, njihova je studija također pokazala da bi hlađenje planeta u budućnosti moglo dovesti do ukrućivanja jezgre, jer će ili čvrste tvari željezom pasti u središte, ili će željezni sulfidi kristalizirati u jezgri.
Drugim riječima, jezgra Marsa jednog dana može postati čvrsta zagrijavanjem vanjske jezgre i njenim topljenjem. U kombinaciji s rotacijom planeta, to će stvoriti dinamo efekt koji će opet pokrenuti magnetsko polje planeta. Ako je to istina, tada će kolonizacija Marsa i sigurno življenje na njemu biti pitanje vremena - trebat će pričekati dok se jezgra kristalizira.
Nema drugog načina. Trenutno je zračenje na površini Marsa prilično opasno. Stoga će svaki budući let do planete uzeti u obzir zaštitu od zračenja i protumjere. I svi koji duže ostanu na Marsu morat će se ili zakopati dublje u zemlju, ili se zaštititi od sunca i kozmičkih zraka.
Ali nužnost je majka izuma, zar ne? A budući da trebamo početi kolonizirati druge svjetove, ako želimo preživjeti kao vrsta, morat ćemo pribjeći inovativnim rješenjima.
ILYA KHEL