Mars nije klimatski problem nego industrijska noćna mora

Ideja da bi čovječanstvo jednoga dana moglo pretvoriti Mars u svijet sličniji Zemlji već desetljećima živi na granici znanosti, inženjerstva i mašte. No što se više računa stvarna cijena takvog pothvata, to postaje jasnije da najveći problem nije sama klima Crvenog planeta, nego golema industrijska i energetska infrastruktura koju bi trebalo izgraditi. Upravo na to upozorava i novi znanstveni rad Slave Turysheva iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon, koji prilično jasno pokazuje koliko je put do nastanjivog Marsa daleko od današnjih mogućnosti.

Prvi korak je, naravno, priznati odakle se kreće. Današnji Mars je leden, s iznimno rijetkom atmosferom i uvjetima u kojima čovjek ne može preživjeti bez snažne sustavne potpore za život. Zatim dolazi prvi važan prag: tlak na površini morao bi porasti iznad takozvane trojne točke vode, oko 6,1 milibara pri 0 Celzijevih stupnjeva. Tek tada voda može postojati u sva tri agregatna stanja u ravnoteži, barem privremeno.

Nakon toga slijedi inženjerski cilj koji zvuči skromnije, ali je i dalje golem: stvaranje stakleničkog okruženja u kojem bi se poljoprivreda mogla odvijati lokalno ili regionalno. To bi značilo goleme kupole i staklenike s tlakom od oko 100 milibara, što je na Marsu paradoksalno nešto lakše nego na Zemlji jer bi veći tlak unutar kupole pomagao konstrukciji da odoli mnogo nižem vanjskom tlaku. Taj pristup često se naziva paraterraformiranjem, a u krajnjoj verziji mogao bi se proširiti toliko da obuhvati čitav planet, kao svojevrsna planetarna kuća.

Pet pragova do nastanjivosti

Ako bi se tlak nastavio podizati, Mars bi naposljetku morao dosegnuti oko 62,7 milibara. To je razina na kojoj ljudska krv na površini ne bi ključala pri temperaturi od 37 Celzijevih stupnjeva, što je vrlo osnovan preduvjet za ozbiljan razgovor o pravom terraformiranju. Konačni cilj bio bi još ambiciozniji: atmosfera koju se može disati, s debelim dušikovim slojem kao tamponom, s oko 210 milibara kisika i ukupnim tlakom od oko 500 milibara, uz znatno višu temperaturu nego danas.

Na papiru ti koraci zvuče kao jasne razvojne etape. U stvarnosti, svaka od njih traži količine materijala koje prelaze u područje gotovo nezamislivog. Za povećanje tlaka za samo 1 milibar trebalo bi dodati 3,89 × 10^15 kilograma plina. To je gotovo masa cijelog Deimosa, manjeg Marsova mjeseca. Kad se ista logika rastegne do razine potpuno prozračne atmosfere, potrebne količine rastu prema oko 10^18 kilograma, dakle na masu usporedivu s Janusom, nepravilnim Saturnovim mjesecom. Optimisti bi tu mogli primijetiti da u Sunčevu sustavu vjerojatno postoje stotine tijela te veličine, pa bi za jednu takvu planetarnu operaciju možda bilo moguće žrtvovati jedno od njih. No već i sama ta usporedba pokazuje mjerilo problema.

Tlak je, međutim, samo pola priče. Druga polovica je temperatura. Da bi se na Marsu postigle globalno stabilne temperature na kojima bi se voda mogla topiti, planet bi trebalo u prosjeku zagrijati za oko 60 Celzijevih stupnjeva. Predlagane metode kreću se od ubrizgavanja nanočestica koje upijaju kratkovalno zračenje do oslobađanja golemih količina ugljikova dioksida. Jedna od ideja predviđa i divovska zrcala koja bi usmjeravala Sunčevu svjetlost prema Marsu, ali Turyshevljevi izračuni za to traže oko 70 milijuna četvornih kilometara zrcala, što je daleko izvan dosega današnje industrije.

Voda postoji, energija ne

Za atmosferu u kojoj ljudska krv na površini više ne bi ključala trebalo bi proizvesti 8,2 × 10^17 kilograma kisika. Najjednostavniji put do toga bio bi izdvajanje kisika iz vode, iako bi za taj proces trebalo čak i nešto više vode nego što bi se na prvi pogled činilo, jer se dio mase gubi na vodik iz kojeg se kisik odvaja. Kad se to preračuna na cijeli planet, riječ je o količini jednakoj sloju od šest kubičnih metara vode na svaki četvorni metar Marsove površine.

Tu dolazi jedan od rijetkih dijelova priče koji optimistima ipak daje malo prostora. Mars, prema sadašnjim spoznajama, na površini doista ima dovoljno vode da se takva količina osigura, pa čak i da nakon toga ostane dovoljno za oceane i jezera. Štoviše, sva voda potrebna samo za stvaranje atmosfere činila bi oko 20 posto poznatog i lako dostupnog površinskog leda na planetu. Drugim riječima, one najdramatičnije verzije terraformiranja, u kojima bi se na Mars moralo usmjeravati više ledenih kometa kako bi se stvorili oceani, jezera i atmosfera bogata kisikom, vjerojatno nisu nužne. No ni alternativni put nije nimalo blag.

Pravo “usko grlo” je energija. Da bi se proizvela količina kisika potrebna za takvu atmosferu, trebalo bi uložiti najmanje 1,2 × 10^25 džula energije. Čak i kad bi se taj posao rastegnuo na tisuću godina, zahtijevao bi stalnu snagu od 380 teravata, gotovo 20 puta veću od današnje ukupne godišnje potrošnje energije na Zemlji. Tu se cijela rasprava vraća na početnu točku: ne nedostaje samo dobra ideja, nego civilizacijska razina proizvodnje energije koju čovječanstvo još nema.

Zato je mnogo realnije razmišljati o drugom stupnju, kompaktnim staklenicima i zatvorenim nastanjivim prostorima u kojima bi uvjeti bili stabilni, nego o brzom pretvaranju cijelog planeta u novu Zemlju. Ljubitelji trilogije o Marsu Kima Stanleyja Robinsona odavno poznaju tu viziju, premda je jasno da je njegova književna vremenska skala bila mnogo optimističnija od stvarne fizike i inženjerstva. Mars time nimalo ne gubi privlačnost kao odredište budućih istraživača. Samo postaje jasnije da put do svijeta sličnog Zemlji ne vodi kroz jednu veliku klimatsku intervenciju, nego kroz stoljeća industrije, energije i strpljenja.