Teraformasi Mars

Konsep tampilan teraformasi Planet Mars.

Teraformasi Mars adalah proses hipotetis di mana iklim Mars dan permukaan akan sengaja diubah untuk membuat area yang luas dan ramah untuk mendukung kehidupan manusia, sehingga membuat kolonisasi Mars lebih aman dan berkelanjutan.

Beberapa konsep teraformasi telah diusulkan, beberapa usulan memerlukan teknologi tinggi dan biaya mahal, sementara konsep lainnya memerlukan teknologi masa depan yang pada masa kini belum tersedia.[1]

Motivasi

Pertumbuhan populasi manusia pada masa depan, ketersediaan sumber daya, dan pilihan alternatif yang mungkin dapat dijadikan tempat pengganti bumi bila terjadi bencana besar, selain mars alternatif lainnya adalah Bulan dan beberapa planet lain di tata surya.[2]

Dalam beberapa hal, planet Mars merupakan planet yang paling mirip dengan bumi daripada planet lain dalam tata surya. Diperkirakan[3] pada awal perkembangan sejarah planet Mars, planet ini pernah seperti bumi dengan tekanan atmosfer dan air melimpah, yang pada akhirnya Mars kehilangan tekanan atmosfer dan air beberapa miliar tahun yang lalu.

Tantangan dan Batasan

Lingkungan Mars menyajikan beberapa tantangan teraformasi untuk diatasi dan luasnya teraformasi mungkin dibatasi oleh faktor lingkungan tertentu.

Gravitasi dan Tekanan Atmosfer Rendah

Gravitasi permukaan Mars hanya 38% dari yang Bumi.[4]

Mars memiliki tekanan CO
2CO2 di atmosfer hanya sekitar 1% tekanan pada permukaan laut bumi. kemungkinan ada cukup CO
2CO2 berbentuk es di regolith dan kutub selatan mars sebesar 30 sampai 60 kPa jika ini dapat dilepaskan dengan pemanasan planet.[1] Munculnya kembali air cair di permukaan Mars akan menambah efek pemanasan dan kepadatan atmosfer, tetapi gravitasi lebih rendah dari Mars membutuhkan 2,6 kali kolom massa udara bumi untuk mendapatkan setidaknya 100 kPa tekanan di permukaan.[5] Volatil tambahan untuk meningkatkan kepadatan atmosfer harus dipasok dari sumber luar, seperti mengarahkan beberapa asteroid besar yang mengandung amonia (NH
3NH3) sebagai sumber nitrogen.[1]

Keterhunian

Hipotisis teraformasi Mars

Menurut teori modern, Mars ada di tepi luar dari zona laik huni, wilayah tata surya di mana kehidupan bisa eksis. Mars adalah di perbatasan wilayah yang dikenal sebagai zona laik huni diperpanjang di mana air cair di permukaan mungkin didukung jika gas rumah kaca terkonsentrasi bisa meningkatkan tekanan atmosfer.[1]

Kurangnya kedua medan magnet dan aktivitas geologi di Mars mungkin akibat dari ukurannya yang relatif kecil, yang memungkinkan interior dingin lebih cepat daripada Bumi, meskipun rincian dari proses tersebut masih belum dipahami dengan baik.[6][7]

Ahli memperkirakan bahwa Mars pernah memiliki suasana sangat mirip bumi selama pada tahap awal perkembangannya, dan bahwa tekanan yang didukung air cair yang melimpah di permukaan. Meskipun air tampaknya pernah hadir di permukaan Mars, air es tampak ada di kutub tepat di bawah permukaan planet adalah permafrost. Tanah dan atmosfer Mars mengandung banyak unsur utama penting untuk kehidupan, termasuk sulfur, nitrogen, hidrogen, oksigen, fosfor dan karbon. .[8]

Sejumlah besar air es ditemukan di bawah permukaan Mars, serta pada permukaan di kutub, di mana ia bercampur dengan es kering dan CO2 beku. Sejumlah besar air yang terletak di kutub selatan Mars, apabila mencair, akan sesuai dengan planet lautan luas dengan kedalaman 11 meter.[9] Karbon dioksida beku (CO2) di kutub menyublim ke atmosfer selama musim panas Mars, dan sejumlah kecil residu air yang tertinggal, dengan angin cepat berhembus di kutub dengan kecepatan mendekati 400 km / h (250 mph). Terjadinya angin musiman ini mengangkut sejumlah besar debu dan uap air ke atmosfer, membentuk awan mirip Bumi.[10]

Sebagian besar oksigen di atmosfer Mars hadir sebagai karbon dioksida (CO2), komponen atmosfer utama. molekul oksigen (O2) hanya ada dalam jumlah jejak. Sejumlah besar unsur oksigen dapat juga ditemukan dalam oksida logam di permukaan Mars, dan di dalam tanah, dalam bentuk per-nitrat.[11] Analisis sampel tanah yang diambil oleh pendarat Phoenix menunjukkan adanya perklorat, yang biasa digunakan untuk membebaskan oksigen dalam generator oksigen kimia.[12] Elektrolisis dapat digunakan untuk memisahkan air di Mars menjadi oksigen dan hidrogen jika air cair yang cukup dan listrik yang tersedia.[citation needed]

Metode dan strategi yang diusulkan

Perbandingan Atmosfer Bumi dan Mars
Mars Bumi
Tekanan 06 kPa (0,87 psi) 1.013 kPa (146,9 psi)
Karbon dioksida (CO2) 96.0% 0.04%
Argon (Ar) 2.1% 0.93%
Nitrogen (N2) 1.9% 78.08%
Oksigen (O2) 0.145% 20.94%
Konsepsi tampilan dari Mars yang telah di teraformasi. Penggambaran ini berpusat pada meridian utama dan 30 ° Lintang Utara, dan laut hipotesis dengan permukaan laut sekitar dua kilometer di bawah elevasi permukaan rata-rata. Laut menenggelamkan tempat yang saat ini disebut Vastitas Borealis, Acidalia Planitia, Chryse Planitia, dan Xanthe Terra; yang terlihat adalah daratan Tempe Terra di sebelah kiri, Aonia Terra di bagian bawah, Terra Meridiani di kanan bawah, dan Saudi Terra di bagian kanan atas. Sungai yang makan laut di bagian bawah kanan menempati apa yang sekarang Valles Marineris dan Ares Vallis dan danau besar di bagian bawah kanan menempati apa yang sekarang Aram Chaos.

Terraforming Mars akan memerlukan tiga perubahan yang berkelanjutan: membangun atmosfer, menjaganya agar tetap hangat, dan menjaganya agar tidak hilang ke angkasa luar.[citation needed] Atmosfer Mars relatif tipis dan memiliki tekanan permukaan yang sangat rendah. Karena suasana yang sebagian besar terdiri dari CO2, gas rumah kaca diketahui, setelah Mars mulai panas, CO2 dapat membantu untuk menjaga energi panas dekat permukaan. Selain itu, karena memanaskan, lebih banyak CO2 harus memasuki atmosfer dari cadangan beku di kutub, meningkatkan efek rumah kaca. Ini berarti bahwa dua proses membangun atmosfer dan pemanasan akan menambah satu lagi, mendukung terraforming.[citation needed]

Sublimasi Karbon dioksida

Terdapat karbon dioksida (CO2) cukup melimpah berbentuk es kering di kutub selatan Mars dan diserap oleh regolith (tanah) di Mars, jika disublimasikan ke gas oleh pemanasan iklim hanya beberapa derajat, akan meningkatkan tekanan atmosfer 30 kilopascal (0,30 atm), [tidak dalam kutipan yang diberikan] sebanding dengan ketinggian puncak Gunung Everest, di mana tekanan atmosfer adalah 33,7 kilopascal (0,333 atm). Meskipun ini tidak cukup untuk manusia bernapas, karena hal tersebut di atas batas Armstrong maka akan cukup untuk menghilangan kebutuhan pakaian untuk melindungi tekanan. [Rujukan?] Fitoplankton juga dapat mengkonversi CO2 menjadi oksigen.

Pengimporan Amonia

Metode lain yang lebih rumit menggunakan amonia sebagai gas rumah kaca yang kuat. Ada kemungkinan bahwa jumlah besar itu ada dalam bentuk beku di planet minor yang mengorbit di luar Tata Surya. Memungkinkan untuk mengarahkan dan mengirim mereka ke atmosfer Mars.[13] Dikarenakan Amonia (NH3) sebagian besar nitrogen berat, bisa juga memasok gas penyangga untuk atmosfer. Dampak berkelanjutan yang lebih kecil juga akan memberikan kontribusi untuk peningkatan suhu dan massa atmosfer.

Kebutuhan gas penyangga merupakan tantangan yang akan menghadapi pembangun suasana potensial. Di Bumi, nitrogen merupakan komponen utama atmosfer, yang membentuk 78% dari atmosfer. Mars akan membutuhkan komponen penyangga-gas yang sama meskipun tidak terlalu banyak.[citation needed]

Pengimporan Hidrokarbon

Cara lain untuk menciptakan suasana Mars akan mengimpor metana atau hidrokarbon lainnya,[14][15] yang umum di atmosfer Titan dan di permukaannya; metana bisa dilepaskan ke atmosfer di mana ia akan bertindak sebagai senyawa efek rumah kaca.[citation needed]

Penggunaan senyawa fluor

Karena stabilitas iklim jangka panjang akan diperlukan untuk mempertahankan populasi manusia, penggunaan gas rumah kaca fluor-dianjurkan, mungkin termasuk sulfur heksafluorida atau halocarbons seperti chlorofluorocarbons (CFC) dan perfluorokarbon (PFC).[5] Gas-gas ini diusulkan untuk pengenalan karena mereka menghasilkan efek yang kuat sebagai gas rumah kaca ribuan kali lebih kuat dari CO2.Hal ini dapat dibayangkan dilakukan dengan mengirimkan roket dengan muatan CFC dikompresi pada kursus tabrakan dengan Mars.[11] Ketika roket menabrak permukaan, roket akan melepaskan muatan mereka ke atmosfer. Sebuah rentetan stabil dari "roket CFC" perlu dipertahankan setidaknya lebih dari satu dekade sementara Mars perubahan kimiawi dan menjadi lebih hangat. Namun, seumur hidup mereka karena fotolisis akan membutuhkan pengisian tahunan 170 kiloton, dan mereka akan menghancurkan lapisan ozon.[5]

Penggunaan cermin orbital

Cermin terbuat dari PET film yang dilapisi aluminium tipis dapat ditempatkan di orbit sekitar Mars untuk meningkatkan total insolation yang diterimanya. Hal ini akan mengarahkan sinar matahari ke permukaan dan dapat meningkatkan suhu permukaan Mars langsung. Cermin dapat diposisikan sebagai patung, menggunakan efektivitasnya sebagai berlayar surya mengorbit dalam posisi relatif stasioner ke Mars, dekat kutub, untuk mensublimkan gas CO
2CO2 pada lapisan es dan berkontribusi terhadap efek pemanasan rumah kaca.[1]

Pengurangan Albedo

Mengurangi albedo dari permukaan Mars juga akan membuat lebih efisien penggunaan sinar matahari yang masuk..[16] Hal ini dapat dilakukan dengan menyebarkan debu gelap dari satelit Mars, Fobos dan Deimos, yang adalah salah satu badan paling hitam di Tata Surya; atau dengan memperkenalkan extremophiles gelap bentuk kehidupan mikrob seperti lumut, alga dan bakteri. tanah kemudian akan menyerap lebih banyak sinar matahari, pemanasan atmosfer.

Jika ganggang atau kehidupan hijau lainnya dapat dibudayakan, maka akan memberikan kontribusi untuk sejumlah kecil oksigen ke atmosfer, meskipun tidak cukup untuk memungkinkan manusia untuk bernapas. Proses konversi untuk menghasilkan oksigen yang sangat bergantung pada air. CO2 ini kebanyakan dikonversi ke karbohidrat [17] Pada tanggal 26 April 2012, para ilmuwan melaporkan bahwa lichen bertahan dan menunjukkan hasil yang luar biasa pada kapasitas adaptasi aktivitas fotosintesis dalam waktu simulasi dari 34 hari dalam kondisi Mars di Laboratorium Simulasi Mars yang dikelola oleh German Aerospace Center .[18][19]

Penabrakan Komet

Cara lain untuk meningkatkan suhu bisa mengarahkan komet kecil ke permukaan Mars. [Rujukan?] Hal ini dapat dicapai melalui penggunaan laser pesawat ruang angkasa untuk mengubah lintasan atau metode lain yang diusulkan untuk dampak menghindari asteroid. [Rujukan?] Tabrakan energi akan dilepaskan sebagai sebagai panas. Panas ini bisa melepaskan CO2 atau, kemungkinan dihasilkan uap air dari es yang terpanaskan, yang juga merupakan gas rumah kaca. Komet juga bisa dipilih dari komposisi mereka, seperti amonia, yang kemudian akan menyebar ke atmosfer di dampak, menambahkan gas rumah kaca ke atmosfer.[citation needed]

Penelitian yang didanai: ecopoiesis

Mars Ecopoiesis Test Bed menunjukkan kubah transparan untuk memungkinkan panas matahari dan fotosintesis, dan sistem gabus-sekrup untuk mengumpulkan dan menyimpan tanah Mars bersama dengan organisme penghasil oksigen bumi. Total panjang sekitar 7 cm.

Sejak 2014, NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) Program dan 'Techshot Inc' bekerja sama untuk mengembangkan bioma disegel yang akan mempekerjakan koloni penghasil oksigen cyanobacteria dan ganggang untuk produksi molekul oksigen (O2) pada tanah Mars.[20][21][22] Tapi pertama mereka harus menguji jika bekerja pada skala kecil di Mars.[23] Proposal disebut Mars Ecopoiesis Test Bed. Eugene Boland adalah Kepala Ilmuwan di Techshot, sebuah perusahaan yang berlokasi di Greenville, Indiana.[20] Mereka bermaksud untuk mengirim tabung kecil extremophile fotosintesis alga dan cyanobacteria kapal misi rover masa depan. Rover akan gabus-sekrup 7 cm (2,8 in) tabung ke situs yang dipilih mungkin mengalami transien air cair, menggambar beberapa tanah Mars dan kemudian melepaskan oksigen yang memproduksi mikroorganisme tumbuh di dalam tanah disegel.[20][24] Perangkat akan digunakan di bawah permukaan es planet Mars sebagai perubahan fase ke dalam air cair.[23] Sistem kemudian akan mencari oksigen yang dilepaskan sebagai metabolisme sebagai produk dan laporan hasil ke satelit estafet Mars yang mengorbit.[22][24]

Jika percobaan ini bekerja di Mars, mereka akan mengusulkan untuk membangun beberapa struktur besar dan kecil yang disebut biodomes, untuk memproduksi dan panen oksigen untuk misi manusia pada masa mendatang untuk sistem pendukung kehidupan Mars.[24][25][25] Mampu membuat oksigen di sana, akan memberikan penghematan biaya yang cukup besar untuk NASA dan memungkinkan untuk kunjungan manusia lagi ke Mars daripada yang mungkin jika astronaut harus mengangkut tangki oksigen berat mereka sendiri.[22][25] NASA menyatakan bahwa "Ini akan menjadi lompatan besar pertama dari penelitian laboratorium dalam pelaksanaan eksperimental (sebagai lawan analitis) planet dalam penelitian situ bunga terbesar untuk biologi planet, ecopoiesis dan terraforming."[22]

Teraformasi Termodinamika

Termodinamika terraforming keseluruhan energi yang dibutuhkan untuk melepaskan CO2 dari lapisan es kutub selatan dimodelkan oleh Zubrin dan McKay. Meningkatkan suhu kutub oleh 4 K akan diperlukan untuk memicu efek rumah kaca. Jika menggunakan cermin orbital, diperkirakan 120 MWe-tahun akan diperlukan untuk menghasilkan cermin yang cukup besar untuk menguapkan es. Hal ini dianggap sebagai metode yang paling efektif, meskipun setidaknya praktis. Jika menggunakan gas rumah kaca halocarbon kuat, perintah 1000 MWe-tahun akan diperlukan untuk mencapai pemanasan ini. Meskipun tidak efektif dibandingkan, itu dianggap metode yang paling praktis.[butuh rujukan] Berdampak asteroid, yang sering dianggap sebagai efek sinergis, akan membutuhkan sekitar empat asteroid yang kaya amonia 10-miliar ton untuk memicu efek rumah kaca, sebesar peningkatan delapan gelar dalam suhu.[butuh rujukan]

Lihat pula

Referensi

  1. ^ a b c d e Robert M. Zubrin (Pioneer Astronautics), Christopher P. McKay. NASA Ames Research Center (c. 1993). "Technological Requirements for Terraforming Mars". 
  2. ^ Savage, Marshall T. (1994). "The Millennial Project: Colonizing the Galaxy in Eight Easy Steps". Little, Brown and Company (Amazon.com). ISBN 0316771635. Diakses tanggal September 28, 2013. 
  3. ^ Wall, Mike (April 8, 2013). "Most of Mars' Atmosphere Is Lost in Space". Space.com. Diakses tanggal April 9, 2013. 
  4. ^ Gravity Hurts (so Good) - NASA 2001
  5. ^ a b c Gerstell, M. F.; Francisco, J. S.; Yung, Y. L.; Boxe, C.; Aaltonee, E. T. (2001). "Keeping Mars warm with new super greenhouse gases" (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences. 98 (5): 2154–2157. doi:10.1073/pnas.051511598. 
  6. ^ Valentine, Theresa; Amde, Lishan (November 9, 2006). "Magnetic Fields and Mars". Mars Global Surveyor @ NASA. Diakses tanggal July 17, 2009. 
  7. ^ "Multiple Asteroid Strikes May Have Killed Mars's Magnetic Field - WIRED". WIRED. 20 January 2011. Diakses tanggal 2 June 2015. 
  8. ^ Dwayne Brown (12 March 2013). "NASA Rover Finds Conditions Once Suited for Ancient Life on Mars". 
  9. ^ R.C. (March 2007). "Radar Probes Frozen Water at Martian Pole". Science News. 171 (13): 206. doi:10.1002/scin.2007.5591711315. JSTOR 20055502. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2012-11-01. Diakses tanggal 2016-01-22. 
  10. ^ "Water Clouds on Mars". Diakses tanggal 1 August 2014. 
  11. ^ a b Lovelock, James; Allaby, James (1984). The Greening of Mars. St. Martin's Press. ISBN 9780312350246. 
  12. ^ Hecht; et al. "Detection of Perchlorate and the Soluble Chemistry of Martian Soil at the Phoenix Lander Site". Science Magazine. Diakses tanggal 13 January 2014. 
  13. ^ Dandridge M. Cole; Donald William Cox (1964). Islands in Space: The Challenge of the Planetoids. Chilton Books. hlm. 126–127. 
  14. ^ Mat Conway (2007-02-27). "Now We're There: Terraforming Mars". Aboutmyplanet.com. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-07-23. Diakses tanggal 2011-08-20. 
  15. ^ "Terraforming - Can we create a habitable planet?" (PDF). Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2018-04-20. Diakses tanggal 2016-01-22. 
  16. ^ Peter Ahrens. "The Terraformation of Worlds" (PDF). Nexial Quest. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2019-06-09. Diakses tanggal 2007-10-18. 
  17. ^ "Plants Don't Convert CO2 into O2 «  How Plants Work". How Plants Work. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-08-22. Diakses tanggal 2 June 2015. 
  18. ^ Baldwin, Emily (26 April 2012). "Lichen survives harsh Mars environment". Skymania. Diakses tanggal 27 April 2012. 
  19. ^ de Vera, J.-P.; Kohler, Ulrich (26 April 2012). "The adaptation potential of extremophiles to Martian surface conditions and its implication for the habitability of Mars" (PDF). European Geosciences Union. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2012-06-08. Diakses tanggal 27 April 2012. 
  20. ^ a b c Wentz, Rachel K. (16 May 2015). "NASA Hopes to Rely on Algae and Bacteria for Oxygen Production on Mars". The Science Times. Diakses tanggal 2015-05-17. 
  21. ^ Wall, Mike (6 June 2014). "NASA Funds 12 Futuristic Space Tech Concepts". Space.com. Diakses tanggal 2015-05-17. 
  22. ^ a b c d "NIAC 2014 Phase 1 Selections". NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). 5 June 2014. Diakses tanggal 2015-05-18. 
  23. ^ a b David, Leonard. "Terraforming In A Bottle On Mars". Aerospace America magazine. Diakses tanggal 2015-05-17. Page 8 
  24. ^ a b c Burnham, R. (6 June 2014). "Mars 'terraforming' test among NAIC proposals". The Red Planet Report. Diakses tanggal 2015-05-17. 
  25. ^ a b c Beach, Justin (17 May 2015). "NASA's plan to use bacteria to produce oxygen on Mars". National Monitor. Diakses tanggal 2015-05-17.