მოსავლის ჰიდრატაცია: როგორ ვაგროვებთ წყალს მარსზე

ჩვენ ათწლეულების მანძილზე ვოცნებობდით ადამიანების სხვა პლანეტაზე გაგზავნაზე და მარსის შესწავლისადმი ინტერესის გაზრდის გამო, როგორც ჩანს, ეს შეიძლება ერთ დღეს რეალობად იქცეს.

მაგრამ ბევრი სამუშაოა გასაკეთებელი, სანამ ჩვენ მზად ვიქნებით, რომ ადამიანი წითელ პლანეტაზე ფეხი დადგას.

ყველა იმ რესურსიდან, რომელიც მარსზე დამთვალიერებლებს დასჭირდებათ, ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი არის წყალი - არა მხოლოდ სასმელისთვის, არამედ რაკეტის საწვავი და სხვა ნივთიერებების დასამზადებლად, როგორიცაა ჟანგბადი. და თუ ჩვენ ვართ იქ სოფლის მეურნეობის დაფუძნების იმედით, ბევრი წყალი დაგვჭირდება მოსავლის ზრდის შესანარჩუნებლად.

მაგრამ მარსის ზედაპირი მშრალ, არასტუმართმოყვარე უდაბნოს ჰგავს. დღეს მარსს არ აქვს ტბები, მდინარეები და ნალექი.

მაშ, საიდან მივიღებთ წყალს? ამის გასარკვევად სამ ექსპერტს ვესაუბრეთ.

ეს სტატია არის ნაწილი

მარსზე წყლის პოვნა

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ მრავალი წელი გვაშორებს მარსზე სრულად მოქმედი ბაზის შექმნას, კოსმოსური სააგენტოები, როგორიცაა NASA, უკვე ფიქრობენ წყლის საკითხზე. დედამიწიდან წყლის მოტანა არაპრაქტიკულია - ძალიან მძიმეა რაკეტით მისიისთვის საჭირო წყლის გადატანა. ასე რომ, გეგმა არის წყლის შეგროვება მარსის გარემოდან და ამისათვის ჩვენ უნდა ვიცოდეთ სად მდებარეობს წყალი.

კარგი ამბავი ის არის, რომ მარსის ზედაპირზე არის უამრავი წყალი ყინულის სახით, მათ შორის ყინული, რომელიც ფარავს პოლუსებს და უზარმაზარი კრატერები. ცუდი ამბავი ის არის, რომ მისია ამ ცივ რეგიონებში საკუთარ პრობლემებს წარმოშობს, როგორიცაა ენერგიის რაოდენობა, რომელიც დასჭირდება ადამიანისა და მანქანების სითბოს შენარჩუნებას -240°F-მდე ტემპერატურაზე. სწორედ ამიტომ, მარსის მისიების უმეტესობის ფოკუსი არის შუა განედების რეგიონები, სადაც ტემპერატურა უფრო რბილია.

ამ რეგიონებში ზედაპირზე ყინული არ არის, თუმცა მიწის ქვეშ არის ყინული. მაგრამ თუ არ გსურთ გამოაგზავნოთ ასტრონავტი ნიჩბით პლანეტაზე არსებული ჭუჭყის ყველა ნაწილის შესამოწმებლად, თქვენ დაგჭირდებათ გზა, რომ სწრაფად და ეფექტურად მოაწყოთ მიწისქვეშა ყინული.

X აღნიშნავს ადგილს

ეს არის ის, რაზეც გარეტ მორგანი და ტან პუციგი პლანეტარული მეცნიერების ინსტიტუტიდან მუშაობენ მიწისქვეშა წყლის ყინულის რუქების (SWIM) პროექტის ფარგლებში. მათ და მათმა კოლეგებმა გააერთიანეს 20 წლიანი მონაცემები მარსის ხუთი სხვადასხვა ორბიტალური ინსტრუმენტიდან, რათა დაედგინათ, სად მდებარეობს ყინული, სავარაუდოდ, ზედაპირის ქვეშ. დამოუკიდებლად, თითოეულ მონაცემთა ბაზას, როგორიცაა რადარის ჩვენებები ან წყალბადის ჩვენებები, შეუძლია მხოლოდ იმდენი გითხრათ იმის შესახებ, თუ ყინული არის კონკრეტულ ადგილას, მაგრამ კომბინაციაში მათ შეუძლიათ მიუთითონ, თუ რა იქნება ყინულის პოვნის მთავარი ადგილები იყოს.

მათი მუშაობის მიზანია, დაეხმარონ NASA-ს მომავალი სადესანტო ადგილების შერჩევაში ეკიპაჟის მისიებისთვის, რათა ასტრონავტებს შეეძლოთ წვდომა. მიწისქვეშა ყინული, ხოლო რაც შეიძლება მეტი თავისუფლება იძლევა მეცნიერულად საინტერესო კვლევის შერჩევისას ფართობი.

”ტექნოლოგია და ინჟინერია განსაზღვრავს, თუ როგორ უნდა დააყენოს ადამიანი მარსზე,” - თქვა მორგანმა, ”და მათ ექნებათ საკუთარი შეზღუდვები იმის შესახებ, თუ სად შეიძლება ეს მოხდეს. მათ ასევე უნდათ, რომ მეცნიერების საზოგადოებამ მოიძიოს მეცნიერულად ყველაზე ეფექტური, საინტერესო, მომხიბლავი ადგილები მიწაზე. ასე რომ, ჩვენი სამუშაოა ორივე ამ სამყაროს ხიდი მივცეთ ორივე გუნდს ფართო გაგებით, თუ სად არის რესურსები. ”

ამ რუკას შეუძლია აჩვენოს, თუ სად შეიძლება იყოს ყინული, მაგრამ მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ეს ყინული მიწის ქვეშ ხუთ მეტრზე ნაკლებია. ასევე ძნელია ზუსტად იმის გარკვევა, თუ რა სიღრმეშია ყინული განლაგებული რომელიმე მოცემულ არეალში, რადგან გამოყენებული სენსორული მეთოდები მხოლოდ ყინულის შემცველობის უხეშ შეფასებას იძლევა.

და არის დიდი პრაქტიკული განსხვავება იმაში, თუ რამდენად რთულია ყინულის წვდომა, რომელიც ზედაპირიდან რამდენიმე ინჩის ქვემოთაა, ყინულთან, რომელიც მკვრივი კლდის მეტრის ქვეშაა.

ახალი ინსტრუმენტი ყინულის აღმოსაჩენად

იმის გასარკვევად, თუ რამდენად ღრმაა ყინული მარსზე, დაგვჭირდება ახალი ძალისხმევა, როგორიცაა მარსის ყინულის რუქის მისია: კოსმოსური ხომალდი, რომელზეც NASA და სხვა საერთაშორისო კოსმოსური სააგენტოები ერთად მუშაობენ ორბიტა მარსზე და გამოიყენე ორი ტიპის რადარის მეთოდოლოგია იმის დასადგენად, თუ რამდენად ღრმაა ყინულის ქვეშ ზედაპირი.

”ცენტრალური იდეა არის უფრო მაღალი სიხშირის, უფრო მაღალი გარჩევადობის რადარი,” - განმარტა პუციგმა. ყინულის რუქის მისია ჯერ კიდევ კონცეფციის ეტაპზეა და ის და მორგანი მასში უშუალოდ არ მონაწილეობენ. მაგრამ მათ გაიგეს მისიის კონცეფციების შესახებ სხვა მეცნიერებისგან და მათ გაუზიარეს რამდენიმე დეტალი, თუ როგორ იმუშავებს იგი.

პირველ სარადარო მეთოდს, რომელსაც რუქების შემქმნელი გამოიყენებს, ეწოდება სინთეზური დიაფრაგმის რადარის გამოსახულება. ეს მოიცავს რადარს, რომელიც მიმართულია ზედაპირის კუთხით, რომელიც „გაძლევს ზედაპირული ყინულის ფართო განაწილების შეგრძნებას“, თქვა პუციგმა. ”ამ მეთოდით შეგიძლიათ შედარებით სწრაფად გამოსახოთ ეს დიდ რეგიონში.”

მეორე მეთოდი არის რადარის ჟღერადობა, სადაც რადარი პირდაპირ ქვემოთ არის მიმართული ყინულის ფენის ზემოდან გადმოსვლის მიზნით. ეს გეტყვით, თუ რამდენად ღრმაა ყინულის ფენა. როდესაც ამ ორს აერთიანებთ, "თქვენ მიიღებთ რუკის ხედს და ჯვარედინი ხედს", - თქვა მან.

და მერე იცი სად გათხარო.

წყალში შესვლა მას შემდეგ რაც ვიპოვით

ყინულის პოვნა მხოლოდ პირველი ნაბიჯია წყლის შეგროვებაში. მიწის ქვეშ მყარი ყინულის ბლოკებიდან სუფთა, სასმელად და სხვა მიზნებისთვის უსაფრთხო წყალამდე მისასვლელად, ჩვენ უნდა ვიპოვოთ ყინულის ამოღებისა და დამუშავების გზა.

თუ იცით, რა სიღრმეშია ყინული და ფიქრობთ, რომ ყინულის საკმაოდ დიდი რაოდენობაა მისასვლელად, შეგიძლიათ გაბურღოთ მასზე მისასვლელად. პრობლემა, როგორც Sydney Do, მარსის წყლის რუკების პროექტმა ხელმძღვანელობს NASA-ს რეაქტიული მოძრაობის ლაბორატორიაში, განმარტა, არის ის, რომ თქვენ უნდა იცოდეთ რა სახის კლდეზე გაბურღავთ, რათა შეგეძლოთ შესაბამისი ხელსაწყოს მოტანა სამუშაო.

ამჟამად, ჩვენი გაგება მარსის ზედაპირისა და მიწისქვეშა შემადგენლობის შესახებ შეზღუდულია, რამაც გამოიწვია პრობლემები მარსის მისიებზე, როგორიცაა InSight, სადაც დესანტის სითბური ზონდია. ზედაპირის ქვეშ ვერ მოხვდა რადგან ნიადაგს ჰქონდა მოსალოდნელი ხახუნის ოდნავ განსხვავებული დონე. ასე რომ, ჩვენ დაგვჭირდება მეტი ინფორმაცია კონკრეტულ ტერიტორიაზე ქანების შემადგენლობის შესახებ, სანამ მასში გვირაბის საბურღი შევიმუშავებთ.

მას შემდეგ, რაც ყინულამდე ხვრელი გაბურღავთ, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სისტემა, სახელად როდრიგესის ჭა, რომელიც ამჟამად გამოიყენება დედამიწაზე ისეთ ადგილებში, როგორიცაა ანტარქტიდა, წყალთან მისასვლელად. არსებითად, თქვენ ჩაძირავთ გახურებულ ღეროს გაბურღულ ხვრელში, რომელიც დნება ყინულს და ქმნის თხევადი წყლის ჭას, რომელიც შემდეგ შეგიძლიათ ზედაპირზე ამოტუმბოთ. ეს მოითხოვს ენერგიის მიწოდებას სითბოს სახით, მაგრამ ეს არის ეფექტური გზა პოტენციურად დიდი რაოდენობით წყლის მისაღებად.

გამომცხვარი ქვები

ასევე არსებობს წყლის შეგროვების კიდევ ერთი ვარიანტი: ჩვენ შეგვიძლია მისი ამოღება ჰიდრატირებული მინერალებიდან, რომლებიც უხვად არის მარსის ბევრ რაიონში. იქ არის თაბაშირის მსგავსი ქანები, რომლებიც შეიცავს წყალს და თუ დაამტვრიე, მერე გამოაცხო ეს ქანები, შეგიძლია წყალი შედედეს და შეაგროვო.

მაგრამ ამ მინერალების დანახვა ადვილი არ არის. ორბიტიდან ამ ჰიდრატირებული მინერალების იდენტიფიცირებისთვის, მკვლევარები იყენებენ ტექნიკას, რომელსაც ეწოდება არეკვლის სპექტროსკოპია. მარსის ირგვლივ არსებული კოსმოსური ხომალდების ინსტრუმენტებს შეუძლიათ მზის შუქის ამოცნობა, როდესაც ის აისახება ზედაპირიდან, რაც ქმნის სპექტრებს. არეკლილი სინათლის ზოგიერთი ტალღის სიგრძე შეიწოვება გარკვეული ქიმიკატების მიერ, რაც მეცნიერებს საშუალებას აძლევს დაასკვნას, თუ რისგან შედგება ქვემოთ არსებული ქანები. მაგრამ ეს სიგნალი მხოლოდ საშუალო მაჩვენებელია დაკვირვების ზონისთვის და შეიძლება არსებობდეს მრავალი ქიმიური ნივთიერება, რომელიც შთანთქავს იმავე ტალღის სიგრძეს. ასე რომ, სხვადასხვა სიგნალების გაშიფვრა შეიძლება იყოს გამოწვევა.

”მე მომწონს ამის ახსნა: თქვენ გაქვთ ტორტი, რომელიც მიიღეთ”, - თქვა დომ. „უნდა სცადო და გაარკვიეთ, რა ინგრედიენტებისგან იყო დამზადებული იგი და თითოეულმა ინგრედიენტმა რამხელა წვლილი შეიტანა მის დამზადებაში ნამცხვარი. არსებითად ეს არის ის, რასაც ჩვენ ვაკეთებთ ამ ამრეკლავი სიგნალებით - ჩვენ ვცდილობთ მათი დაშლა მათ შემადგენელ ნაწილებად, რათა გავიგოთ, რა არის იქ. ”

წყლის უსაფრთხოება

ნებისმიერ შემთხვევაში, მას შემდეგ რაც შეაგროვეთ წყალი ყინულის დნობით ან ქანების გამოცხობით, თქვენ უნდა დაამუშავოთ იგი. წყალი შეიძლება სავსე იყოს მავნე მინარევებით, როგორიცაა მძიმე ლითონები ან მარილები, როგორიცაა პექლორატები, ამიტომ გამოყენებამდე საჭიროა მისი გაწმენდა და მარილის გაწმენდა. თეორიულად, ჩვენ ვიცით როგორ გავაკეთოთ ეს დედამიწაზე წყლის მსგავსი დამუშავებისგან, მაგრამ მარსზე გამოწვევა ის არის, რომ ამჟამად არ ვიცით რა დამაბინძურებლებს უნდა ველოდოთ.

მარსზე წყლის მართვის მრავალი ასპექტის მსგავსად, საკითხი არ არის კონცეფციაში, არამედ შესრულებაში. დედამიწაზე წყლის მართვის ტექნოლოგია კარგად არის გასაგები, მაგრამ ჯერ კიდევ ბევრია გასაკეთებელი, სანამ ჩვენ შევძლებთ ავაშენოთ სისტემა, რომელიც იმუშავებს სხვა პლანეტაზე.

”ჩვენ ვიცით ამის გაკეთების ფუნდამენტური პრინციპები”, - თქვა დომ. ”მაგრამ ჩვენ ბოლომდე არ გვესმის გარემო პირობები, რომლებშიც მოგვიწევს ამ მანქანების მუშაობა.” ყველაფერი მარსის თხელი ატმოსფეროდან დაწყებული მისი დაბალი გრავიტაციით დამთავრებული უხვი მტვერი შეიძლება შეცვალოს მანქანების მუშაობის წესი. რომ აღარაფერი ვთქვათ იმაზე, რომ არა მხოლოდ წყლის სისტემა უნდა იყოს პატარა და მსუბუქი რაკეტაზე დასაყენებლად, ის ასევე უნდა იყოს უკიდურესად საიმედო - მარსზე არ არის სარემონტო მაღაზიები.

სწორედ აქ გაჩნდება ტექნოლოგიური ინოვაციების შემდეგი საზღვარი. ჩვენ ახლა გვაქვს ცოდნა, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ სისტემა წყლის მოპოვებისა და გადამუშავებისთვის, თქვა დომ. ეს პრინციპები ტექნოლოგიაში, რომელიც მუშაობს საიმედოდ იმ გარემოში, რომელსაც ჩვენ ველოდებით - ეს მაინც ასეა გახსნა."

ეს სტატია არის ნაწილი ცხოვრება მარსზე - 10 ნაწილისგან შემდგარი სერია, რომელიც იკვლევს უახლესი მეცნიერებისა და ტექნოლოგიებს, რომლებიც საშუალებას მისცემს ადამიანებს დაიკავონ მარსი

რედაქტორების რეკომენდაციები

• კოსმოლოგიური მგზავრობა: მარსზე ადამიანების დაყენების რთული ლოგისტიკა
• სრულყოფილება: როგორ მივიყვანთ ადამიანებს მარსზე
• ქვიშისგან დამზადებული ციხესიმაგრეები: როგორ შევქმნით ჰაბიტატებს მარსის ნიადაგით
• ხელოვნური ატმოსფერო: როგორ ავაშენებთ ბაზას სასუნთქი ჰაერით მარსზე
• ასტროსოფლის მეურნეობა: როგორ მოვიყვანთ ნათესებს მარსზე