Am visat de zeci de ani să trimitem oameni pe o altă planetă și, odată cu creșterea recentă a interesului pentru explorarea lui Marte, se pare că într-o zi ar putea deveni realitate.
Dar este mult de lucru înainte de a fi pregătiți ca o persoană să pună piciorul pe planeta roșie.
Cuprins
- Găsind apă pe Marte
- X marchează locul
- Un nou instrument pentru detectarea gheții
- Accesarea apei odată ce o găsim
- Pietre coapte
- Asigurarea siguranței apei
Videoclipuri recomandate
Dintre toate resursele de care vor avea nevoie vizitatorii de pe Marte, una dintre cele mai importante este apa - nu numai pentru băut, ci și pentru fabricarea de propulsor de rachetă și alte substanțe precum oxigenul. Și dacă suntem sperând să înființeze agricultura acolo, vom avea nevoie de multă apă pentru a menține culturile în creștere.
Dar suprafața lui Marte arată ca un deșert uscat și inospitalier. Astăzi, Marte nu are lacuri, râuri și precipitații.
Deci de unde ne vom lua apa? Am vorbit cu trei experți pentru a afla.
Acest articol face parte din Viata pe Marte – o serie de 10 părți care explorează știința și tehnologia de ultimă oră care le va permite oamenilor să ocupe Marte
Găsind apă pe Marte
Chiar dacă suntem la mulți ani până la stabilirea unei baze complet operaționale pe Marte, agențiile spațiale precum NASA se gândesc deja la problema apei. Aducerea apei de pe Pământ nu este practic – este mult prea greu pentru a transporta toată apa necesară unei misiuni într-o rachetă. Deci, planul este să colectăm apă din mediul de pe Marte și, pentru a face asta, ar trebui să știm unde se află apa.
Vestea bună este că există multă apă sub formă de gheață pe suprafața lui Marte, inclusiv gheață care acoperă polii și în cratere imense. Vestea proastă este că o misiune în aceste regiuni înghețate prezintă propriile probleme, cum ar fi cantitatea de energie necesară pentru a menține atât oamenii cât și mașinile calde la temperaturi de până la -240°F. De aceea, majoritatea misiunilor pe Marte sunt concentrate în regiunile de latitudine medie, unde temperaturile sunt mai blânde.
Nu există gheață la suprafață în aceste regiuni, deși există gheață sub pământ. Dar dacă nu doriți să trimiteți un astronaut cu o lopată pentru a eșantiona fiecare petic de pământ de pe planetă, aveți nevoie de o modalitate de a cartografi rapid și eficient acea gheață de subterană.
X marchează locul
La asta lucrează Gareth Morgan și Than Putzig de la Planetary Science Institute, ca parte a proiectului Subsurface Water Ice Mapping (SWIM). Ei și colegii lor au combinat 20 de ani de date de la cinci instrumente orbitale diferite de Marte pentru a cartografi unde se află cel mai probabil gheața sub suprafață. Pe cont propriu, fiecare set de date, cum ar fi citirile radar sau indicațiile de hidrogen, vă poate spune doar atât de multe despre gheața se află într-o anumită locație, dar în combinație, acestea pot indica care ar fi locațiile principale pentru găsirea gheții fi.
Scopul muncii lor este de a ajuta NASA să selecteze viitoarele locuri de aterizare pentru misiuni cu echipaj, astfel încât astronauții să poată accesa gheață subterană, permițând în același timp cât mai multă libertate posibilă pentru a selecta o explorare interesantă din punct de vedere științific zonă.
„Tehnologia și ingineria vor defini cum să pună oamenii pe Marte”, a spus Morgan, „și vor avea propriile constrângeri în ceea ce privește locul în care se poate întâmpla asta. Ei doresc, de asemenea, ca comunitatea științifică să găsească cele mai viabile din punct de vedere științific, mai interesante și mai fascinante locuri de aterizare. Așadar, misiunea noastră este să facem o punte între aceste lumi, oferind ambelor echipe o înțelegere largă a unde sunt resursele.”
Această hartă poate arăta unde este probabil să se găsească gheața, dar numai dacă acea gheață se află la mai puțin de cinci metri sub pământ. De asemenea, este dificil să fii precis cu privire la cât de adânc este situată gheața într-o zonă dată, deoarece metodele de detectare utilizate pot oferi doar estimări aproximative ale conținutului de gheață acolo.
Și există o mare diferență practică în cât de dificil este să accesezi gheața care se află la câțiva centimetri sub suprafață față de gheața care se află sub metri de rocă densă.
Un nou instrument pentru detectarea gheții
Pentru a afla cât de adâncă este gheața pe Marte, vom avea nevoie de noi eforturi, cum ar fi Misiunea Mars Ice Mapper: O navă spațială la care NASA și alte agenții spațiale internaționale lucrează împreună orbitează Marte și folosește două tipuri de metodologii radar pentru a detecta cât de adâncă se află gheața sub suprafaţă.
„Ideea centrală este de a avea un radar cu frecvență mai mare și rezoluție mai mare”, a explicat Putzig. Misiunea Ice Mapper este încă în stadiul de concept, iar el și Morgan nu sunt implicați direct în ea. Dar au auzit despre conceptele misiunii de la alți oameni de știință și au împărtășit câteva detalii despre cum va funcționa.
Prima metodă radar pe care o va folosi cartograful se numește imagistica radar cu deschidere sintetică. Aceasta implică un radar îndreptat într-un unghi față de suprafață, care „vă oferă o senzație a distribuției largi a gheții de mică adâncime”, a spus Putzig. „Puteți să mapați acest lucru într-o regiune mare relativ rapid cu această metodă.”
A doua metodă este sunetul radar, unde radarul este îndreptat direct în jos pentru a sări în partea superioară a stratului de gheață. Aceasta vă spune cât de adânc este stratul de gheață. Când combinați cele două, „obțineți o vizualizare a hărții și o vedere în secțiune transversală”, a spus el.
Și atunci știi unde să sapi.
Accesarea apei odată ce o găsim
Localizarea gheții este doar primul pas în colectarea apei. Pentru a ajunge de la blocuri de gheață solidă de sub pământ la apă curată și sigură pentru băut și în alte scopuri, va trebui să găsim o modalitate de a extrage și procesa gheața.
Dacă știți cât de adânc este localizată gheața și credeți că există o cantitate considerabilă de gheață de accesat, puteți să forați pentru a ajunge la ea. Problema, așa cum face Sydney, coordonatorul proiectului Mars Water Mapping la Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA, a explicat: este că trebuie să știți prin ce fel de rocă veți perfora, astfel încât să puteți aduce unealta potrivită pentru loc de munca.
În prezent, înțelegerea noastră a compoziției suprafeței și a subsolului lui Marte este limitată, ceea ce a cauzat probleme în misiunile pe Marte precum InSight, unde sonda de căldură a landerului nu a putut ajunge sub suprafață deoarece solul avea niveluri de frecare usor diferite decat era de asteptat. Așa că vom avea nevoie de mai multe informații despre compoziția rocilor dintr-o anumită zonă înainte de a putea proiecta un burghiu care să facă un tunel în ea.
Odată ce ați forat o gaură până la gheață, puteți utiliza un sistem numit fântână Rodriguez, utilizat în prezent pe Pământ în locuri precum Antarctica, pentru a avea acces la apă. În esență, scufundați o tijă încălzită în gaura forată, care topește gheața și creează un puț de apă lichidă pe care apoi îl puteți pompa la suprafață. Acest lucru necesită furnizarea de energie sub formă de căldură, dar este o modalitate eficientă de a accesa cantități potențial mari de apă.
Pietre coapte
Există și o altă opțiune pentru colectarea apei: am putea să o extragem din minerale hidratate, care sunt abundente în multe zone de pe Marte. Există roci ca gipsul acolo care conțin apă și, dacă zdrobiți, apoi coaceți acele pietre, puteți condensa apa și o puteți colecta.
Dar identificarea acestor minerale nu este ușoară. Pentru a identifica aceste minerale hidratate de pe orbită, cercetătorii folosesc o tehnică numită spectroscopie de reflexie. Instrumentele de pe navele spațiale din jurul lui Marte pot detecta lumina soarelui pe măsură ce este reflectată de la suprafață, creând ceea ce se numesc spectre. Unele lungimi de undă ale luminii reflectate sunt absorbite de anumite substanțe chimice, permițând oamenilor de știință să deducă din ce sunt făcute rocile de dedesubt. Dar acest semnal este doar media pentru zona care este observată și pot exista mai multe substanțe chimice care absorb aceleași lungimi de undă. Deci descifrarea diferitelor semnale poate fi o provocare.
„Modul în care îmi place să explic este: ai un tort pe care l-ai primit”, a spus Do. „Trebuie să încerci și aflați din ce ingrediente a fost făcut și cât de mult din fiecare ingredient a contribuit la realizarea acestuia tort. În esență, asta facem cu aceste semnale reflectorizante – încercăm să le descompunem în părțile lor constitutive pentru a ne da seama ce este acolo.”
Asigurarea siguranței apei
Oricum, odată ce ați colectat apă prin topirea gheții sau prin coacerea pietrelor, trebuie să o procesați. Apa ar putea fi plină de impurități dăunătoare, cum ar fi metale grele sau săruri precum perclorații, așa că trebuie curățată și desalinizată înainte de a putea fi folosită. În teorie, știm cum să facem acest lucru făcând procese similare cu apa de pe Pământ, dar o provocare pe Marte este că în prezent nu știm la ce contaminanți să ne așteptăm.
La fel ca multe aspecte ale managementului apei pe Marte, problema nu este în concept, ci în execuție. Tehnologia de gestionare a apei pe Pământ este bine înțeleasă, dar mai sunt multe de făcut până să putem construi un sistem care să funcționeze pe o altă planetă.
„Cunoaștem principiile fundamentale pentru a face acest lucru”, a spus Do. „Dar nu înțelegem pe deplin condițiile de mediu în care ar trebui să operam acest utilaj.” Totul, de la atmosfera subțire a lui Marte, până la gravitația sa scăzută praf din belșug ar putea schimba modul în care funcționează mașinile. Ca să nu mai vorbim că un sistem de apă nu numai că ar trebui să fie suficient de mic și ușor pentru a fi pus pe o rachetă, ci ar trebui să fie și extrem de fiabil - nu există ateliere de reparații pe Marte.
Aici va apărea următoarea frontieră a inovației tehnologice. Avem cunoștințele acum despre cum să construim un sistem de extracție și procesare a apei, a spus Do, „dar întorcându-ne acei principii în tehnologie care funcționează într-un mod fiabil în mediul în care ne așteptăm să-l facă – asta este încă deschis."
Acest articol face parte din Viata pe Marte – o serie de 10 părți care explorează știința și tehnologia de ultimă oră care le va permite oamenilor să ocupe Marte
Recomandările editorilor
- O navetă cosmologică: logistica complicată a punerii oamenilor pe Marte
- Perfecționarea propulsiei: cum vom duce oamenii pe Marte
- Castele făcute din nisip: Cum vom face habitate cu solul marțian
- Atmosfere artificiale: Cum vom construi o bază cu aer respirabil pe Marte
- Astroagricultura: Cum vom crește culturi pe Marte
