Lidský průzkum Marsu v posledních několika desetiletích nabírá na síle. Navíc k osm aktivních misí na Rudé planetě nebo kolem ní má být do konce desetiletí rozmístěno sedm dalších robotických přistávacích modulů, roverů a orbiterů. A do 30. let 20. století a později plánuje několik vesmírných agentur uspořádat mise s posádkou také na povrch.
Kromě toho existuje dokonce spousta dobrovolníků, kteří jsou připraveni udělat a jednosměrná cesta na Mars a lidé, kteří obhajují, že my udělat z něj druhý domov . Všechny tyto návrhy zaměřily pozornost na zvláštní nebezpečí, která s sebou nese vysílání lidských bytostí na Mars. Kromě jeho chladného, suchého prostředí, nedostatku vzduchu a obrovských písečných bouří je tu také otázka jeho radiace.
příčiny:
Mars nemá žádnou ochrannou magnetosféru jako Země. Vědci se domnívají, že svého času také Mars zažíval konvekční proudy ve svém jádru, což vytvářelo efekt dynama, který poháněl planetární magnetické pole. Nicméně zhruba před 4,2 miliardami let – buď kvůli a masivní dopad z velkého objektu, popř rychlé ochlazení v jeho jádru – tento efekt dynama ustal.
Umělcovo ztvárnění sluneční bouře zasahující Mars a odstraňující ionty z horní atmosféry planety. Poděkování: NASA/GSFC
Výsledkem bylo, že v průběhu následujících 500 milionů let byla atmosféra Marsu pomalu zbavený slunečním větrem . Mezi ztrátou magnetického pole a atmosféry je povrch Marsu vystaven mnohem vyšším úrovním radiace než Země. A kromě pravidelného vystavení kosmickému záření a slunečnímu větru dostává občasné smrtelné výbuchy, ke kterým dochází při silných slunečních erupcích.
vyšetřování:
NASA 2001 Mars Odyssey kosmická loď byla vybavena speciálním přístrojem zvaným Martian Radiation Experiment (nebo MARIE), který byl navržen k měření radiačního prostředí kolem Marsu. Vzhledem k tomu, že Mars má tak tenkou atmosféru, záření detekované Mars Odyssey by bylo zhruba stejné jako na povrchu.
Během asi 18 měsíců detekovala sonda Mars Odyssey pokračující úrovně radiace, které jsou 2,5krát vyšší, než jaké zažívají astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici – 22 milirad za den, což znamená 8000 milirad (8 rad) za rok. Kosmická loď také detekovala 2 sluneční protonové události, kde úrovně radiace dosáhly vrcholu asi 2000 miliradů za den, a několik dalších událostí, které dosáhly až 100 miliradů.
Pro srovnání, lidské bytosti ve vyspělých zemích jsou vystaveny (v průměru) 0,62 rad za rok . A zatímco studie prokázaly, že lidské tělo dokáže odolat dávce až 200 rad bez trvalého poškození, dlouhodobé vystavení hladinám detekovaným na Marsu by mohlo vést k nejrůznějším zdravotním problémům – jako je akutní nemoc z ozáření, zvýšené riziko rakoviny. , genetické poškození a dokonce smrt.
Diagram ukazující množství kosmického záření, kterému je povrch Marsu vystaven. Kredit: NASA
A vzhledem k tomu, že vystavení jakémukoli množství záření s sebou nese určitý stupeň rizika, NASA a další vesmírné agentury dodržují přísnou politiku ALARA (As-Low-As-Reasonable-Achievable) při plánování misí.
Možné řešení:
Lidští průzkumníci Marsu se budou určitě muset vypořádat se zvýšenou radiací na povrchu. A co víc, jakékoli pokusy o kolonizaci Rudé planety budou také vyžadovat opatření, která zajistí, že vystavení radiaci bude minimalizováno. K vyřešení tohoto problému již bylo navrženo několik řešení – krátkodobých i dlouhodobých.
NASA například spravuje několik satelitů, které studují Slunce, vesmírné prostředí v celé Sluneční soustavě, a monitorují galaktické kosmické záření (GCRs), v naději, že získají lepší pochopení slunečního a kosmického záření. Hledali také způsoby, jak vyvinout lepší stínění pro astronauty a elektroniku.
V roce 2014 spustila NASA Snížení výzvy galaktického kosmického záření , soutěž založená na pobídkách, která udělila celkem 12 000 dolarů za nápady, jak snížit vystavení astronautů galaktickému kosmickému záření. Po úvodní výzvě v dubnu 2014 se v červenci uskutečnila následná výzva, která udělila cenu 30 000 $ za nápady zahrnující aktivní a pasivní ochranu.
Pokud jde o dlouhodobé pobyty a kolonizaci, v minulosti se objevilo několik dalších nápadů. Jak například vysvětlili Robert Zubrin a David Baker ve svém návrhu na nízké obsazení „ Přímý březen ” mise, stanoviště zabudovaná přímo do země by byla přirozeně chráněna proti radiaci. Zubrin to rozvedl ve své knize z roku 1996 Případ pro Mars: Plán na osídlení Rudé planety a proč musíme .
Byly také předloženy návrhy na vybudování nadzemních stanovišť pomocí nafukovacích modulů zapouzdřených v keramice vytvořené z marťanské půdy. Podobné tomu, co bylo navrženo oběma NASA a TENTO pro osídlení na Měsíci by tento plán do značné míry spoléhal na roboty využívající techniku 3D tisku známou jako „ slinování “, kde se písek mění na roztavený materiál pomocí rentgenového záření.
MarsOne, nezisková organizace věnující se kolonizaci Marsu v nadcházejících desetiletích, má také návrhy, jak chránit marťanské osadníky. Oslovování otázka radiace , organizace navrhla zabudovat stínění do vesmírné lodi, tranzitního vozidla a obytného modulu mise. V případě sluneční erupce, kde je tato ochrana nedostatečná, obhajují vytvoření vyhrazeného radiačního krytu (umístěného v duté vodní nádrži) uvnitř jejich tranzitního biotopu na Marsu.
Ale možná nejradikálnější návrh na snížení vystavení Marsu škodlivému záření zahrnuje nastartování jádra planety, aby se obnovila její magnetosféra. Abychom toho dosáhli, museli bychom zkapalnit vnější jádro planety, aby se mohlo znovu konvekcí kolem vnitřního jádra. Vlastní rotace planety by začala vytvářet dynamo efekt a generovalo by se magnetické pole.
Umělecký dojem z osady na Marsu s výřezem. Poděkování: NASA Ames Research Center
Podle Sam Factor , postgraduální student na katedře astronomie Texaská univerzita , existují dva způsoby, jak to udělat. První by bylo odpálit řadu termonukleárních hlavic v blízkosti jádra planety, zatímco druhý zahrnuje průchod elektrického proudu přes planetu, který vytváří odpor v jádru, který by ji zahříval.
navíc studie z roku 2008 provedli výzkumníci z Národní institut pro vědu o fúzi (NIFS) v Japonsku řešila možnost vytvoření umělého magnetického pole kolem Země. Po zvážení nepřetržitých měření, která ukázala 10% pokles intenzity za posledních 150 let, pokračovali v obhajobě toho, jak by série supravodivých prstenců obklopujících planetu mohla kompenzovat budoucí ztráty.
S určitými úpravami by mohl být takový systém přizpůsoben pro Mars, čímž by se vytvořilo umělé magnetické pole, které by mohlo pomoci chránit povrch před některým škodlivým zářením, které pravidelně dostává. V případě, že terraformers se snaží vytvořit atmosféru pro Mars Tento systém by také mohl zajistit ochranu před slunečním větrem.
Nakonec studie v roce 2007 od výzkumníků z Ústav pro mineralogii a petrologii ve Švýcarsku a na Fakultě věd o Zemi a živé přírodě Svobodná univerzita v Amsterdamu se podařilo replikovat, jak vypadá jádro Marsu. Pomocí diamantové komory byl tým schopen replikovat tlakové podmínky na systémech železo-síra a železo-nikl-síra, které odpovídají středu Marsu.
Zjistili, že při teplotách očekávaných v marťanském jádru (~1500 K, nebo 1227 °C; 2240 °F) bude vnitřní jádro kapalné, ale ve vnějším jádru dojde k určitému tuhnutí. To je zcela odlišné od zemského jádra, kde tuhnutí vnitřního jádra uvolňuje teplo, které udržuje vnější jádro roztavené, čímž se vytváří efekt dynama, který pohání naše magnetické pole.
Absence pevného vnitřního jádra na Marsu by znamenala, že kdysi kapalné vnější jádro muselo mít jiný zdroj energie. Přirozeně tento zdroj tepla od té doby selhal, což způsobilo ztuhnutí vnějšího jádra, čímž se zastavil jakýkoli dynamo efekt. Jejich výzkum však také ukázal, že planetární ochlazování by mohlo v budoucnu vést ke ztuhnutí jádra, ať už kvůli tomu, že pevné látky bohaté na železo klesají směrem ke středu, nebo sulfidy železa krystalizující v jádře.
Jinými slovy, jádro Marsu by se jednou mohlo stát pevným, což by vnější jádro zahřálo a změnilo by je v roztavené. V kombinaci s vlastní rotací planety by to generovalo dynamo efekt, který by znovu vypálil magnetické pole planety. Pokud je to pravda, pak kolonizace Marsu a bezpečný život tam může být jednoduchou záležitostí čekání na krystalizaci jádra.
Nedá se to obejít. V současnosti je záření na povrchu Marsu docela nebezpečné! Jakékoli budoucí mise s posádkou na planetu proto budou muset vzít v úvahu radiační stínění a protiopatření. A jakékoli dlouhodobé pobyty tam – alespoň v dohledné době – budou muset být zabudovány do země nebo zoceleny proti slunečnímu a kosmickému záření.
Přibližné skutečné barevné podání centrální části „Columbia Hills“, pořízené panoramatickou kamerou NASA Mars Exploration Rover Spirit. Poděkování: NASA/JPL
Ale víte, co se říká o nutnosti být matkou vynálezu, že? A s takovými osobnostmi, jako je Stephen Hawking, který řekl, že musíme začít kolonizovat jiné světy, abychom přežili jako druh, a lidé jako Elon Musk a Bas Lansdrop, kteří to chtějí uskutečnit, jsme si jisti, že v této oblasti uvidíme několik velmi vynalézavých řešení. nastupující generace!
Napsali jsme mnoho zajímavých článků o Marsu a nebezpečí radiace zde na Universe Today. Zde je Kolik záření byste dostali během mise na Mars? , Jak můžeme žít na Marsu? , Lidské cesty na Mars představují vyšší riziko rakoviny , a Nemoc z ozáření, poškození buněk a zvýšené riziko rakoviny pro dlouhodobé mise na Mars .
Pokud chcete, zjistěte více o nástroji MARIE na palubě kosmické lodi NASA Mars Odyssey a radiačním riziku, kterému budou lidé čelit snaží dostat se na Mars .
Nakonec, pokud se chcete dozvědět více o Marsu obecně, připravili jsme několik epizod podcastů o Rudé planetě na Astronomy Cast. Epizoda 52: Mars , a Epizoda 91: Hledání vody na Marsu .
Prameny:
