Ζωή στον Άρη: μεταμορφώνοντας σε Γη τον Κόκκινο Πλανήτη Understand article
Μετάφραση Αργυρώ Βεργανελάκη (Argyro Verganelaki). Επιστημονικό γεγονός ή επιστημονική φαντασία? Η Margarita Marinova από το Caltech των Η.Π.Α, ερευνά την πιθανότητα της εγκατάστασης…
υγρού νερού και ζωής
Χορηγία εικόνας από NASA Ames
Research Center (NASA-ARC)
Οι προγενέστεροι αστρονόμοι είδαν τον Άρη και νόμισαν ότι ανακάλυψαν ένα πλανήτη διασχισμένο από αρδευτικά κανάλια και βλάστηση. Εκατό χρόνια αργότερα, το 1964, το διαστημόπλοιο Mariner 4 έφθασε στον Άρη. Η απογοήτευση για τους επιστήμονες πρέπει να ήταν μεγάλη, καθώς αντίκρισαν έναν άγονο κόσμο χωρίς ίχνη βλάστησης, νερού ή ζωής. Γι’ αυτούς τους επιστήμονες, η ιδέα ενός υγρού Άρη καλυπτόμενου από φυτά φάνηκε ξαφνικά ως σενάριο επιστημονικής φαντασίας.
Κατά τη διάρκεια των 40 ετών που ακολούθησαν από την αποστολή του Mariner 4, μάθαμε αρκετά για τον Άρη από τα πολλά διαστημόπλοια που στάλθηκαν στον Κόκκινο Πλανήτη. Τώρα γνωρίζουμε ότι η επιφανειακή θερμοκρασία του Άρη ποικίλει ανάμεσα στους -143°C στους πόλους έως τους +27°C στον ισημερινό. Ο Άρης διαθέτει μια πολύ αραιή ατμόσφαιρα (περίπου 1% της ατμοσφαιρικής πίεσης της Γης), καθόλου υγρό νερό, και η τυχαία υπεριώδης ακτινοβολία σε συνδυασμό με το ιδιαίτερα οξειδωτικό εδαφικό κάλυμμα, κάνουν την επιφάνεια του Άρη ένα θανατηφόρο μέρος για να ζήσεις. Παρόλα αυτά από εικόνες που δείχνουν μεγάλα κανάλια και δίκτυα ποταμών, καθώς και από τα περιπλανώμενα ρομπότ στον Άρη που δείχνουν στρώματα ιζημάτων και διαφοροποιήσεις των στρωμάτων από το νερό, έχουμε μάθει ότι τα πρώτα μισό δισεκατομμύριο χρόνια της ιστορίας του, ο Άρης ήταν ένα ζεστό, υγρό μέρος με πυκνή ατμόσφαιρα. Άρα μπορεί ο Άρης να γίνει κατοικήσιμος ξανά?
Αυτός είναι ο συλλογισμός του μετασχηματισμού σε Γη- αλλάζοντας ένα πλανήτη για να γίνει κατοικήσιμος όπως η Γη (terra = Γη). Η ιδέα του μετασχηματισμού σε Γη προτάθηκε αρχικά τη δεκαετία του 1930- καθαρά στον χώρο επιστημονικής φαντασίας. Όμως, τη δεκαετία του 1960, οι επιστήμονες ξεκίνησαν να σκέφτονται την ιδέα πιο σοβαρά. Είναι αυτό εφικτό; Μπορεί να γίνει με τη σύγχρονη τεχνολογία?
Για να απαντήσουμε στην ερώτηση εάν ο μετασχηματισμός του Άρη σε Γη είναι εφαρμόσιμος, πρέπει πρώτα να δούμε τι απαιτείται για τη ζωή και αν ο Άρης διαθέτει αυτά τα βασικά. Ο Άρης δεν μπορεί, στη σημερινή εποχή, να διατηρήσει υγρό νερό, εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών και της αραιής ατμόσφαιρας (η ατμοσφαιρική πίεση είναι χαμηλότερη του τριπλού σημείου του νερού, πίεση κάτω από την οποία ένα υλικό μπορεί να υπάρχει ως στερεό ή ατμός, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία). Εκτός από το νερό σε υγρή μορφή, η πιο βασική μορφή ζωής στη Γη χρειάζεται μία ατμόσφαιρα με την οποία να ανταλλάσει αέρια. Οι πιο πολύπλοκοι οργανισμοί έχουν πιο αυστηρές και περισσότερες απαιτήσεις – τα φυτά χρειάζονται μικρά ποσά οξυγόνου, τα ζώα απαιτούν μεγαλύτερη ατμοσφαιρική πίεση – αλλά οι μικροοργανισμοί έχουν μικρές απαιτήσεις.
Άρη: φτιαγμένη από διοξείδιο
του άνθρακα και νερό
Χορηγία εικόνας από NASA Jet
Propulsion Laboratory
Ο Άρης έχει παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα (CO2 πάγος) στις άκρες των πόλων, το οποίο έχει απορροφηθεί από το έδαφος, και το οποίο θα απελευθερωνόταν αν ο πλανήτης θερμαινόταν. Η θέρμανση, επίσης, θα προκαλούσε την τήξη του παγωμένου νερού που έχει παρατηρηθεί στους πόλους. Επομένως, ο Άρης φαίνεται ότι διαθέτει τα δύο συστατικά-κλειδιά για τη διατήρηση της ζωής. Εκτός από αυτό, αν ο Άρης θερμανθεί με κάποια μέθοδο, θα υπάρξει θετική ανάδραση στην απελευθέρωση του διοξειδίου του άνθρακα από τους πόλους και από το εδαφικό κάλυμμα, συμπύκνωση της ατμόσφαιρας, περαιτέρω θέρμανση του πλανήτη, απελευθέρωση νερού, και ως επακόλουθο, συνθήκες που επιτρέπουν το υγρό νερό να διατηρηθεί στην επιφάνεια.
Πώς μπορούμε, όμως, να θερμάνουμε τον Άρη ή να εξαναγκάσουμε το παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα; Έχουν προταθεί πολλές ιδέες, όπως: να τοποθετήσουμε καθρέπτες σε τροχιά γύρω από τον Άρη για να αντανακλούν παραπάνω φως στην Αριανή ατμόσφαιρα, οπότε και να τον θερμάνουν να πασπαλίσουμε τους πόλους με σκούρα σκόνη ώστε να μειώσουμε τη λευκαύγεια (π.χ. φωτεινότητα) και έτσι να απορροφάται περισσότερη ηλιακή ενέργεια και τέλος να απελευθερώσουμε αέρια υπέρ-θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρά για να θερμάνουμε τον πλανήτη. Υπάρχουν ομάδες που προσπαθούν να κάνουν τις δύο πρώτες ιδέες τεχνολογικά εφικτές. Αλλά εμείς έχουμε ήδη εφαρμόσει την ιδέα των αερίων θερμοκηπίου πάνω στη Γη – κάνοντάς την, τουλάχιστον για τώρα, την πιο υποσχόμενη μέθοδο μετασχηματισμού ενός πλανήτη σε Γη.
Τα αέρια του υπέρ-θερμοκηπίου είναι μόρια πολύ αποτελεσματικά στην απορρόφηση ενέργειας που απελευθερώνεται από την επιφάνεια ενός πλανήτη, και στη συνέχεια στην ανά-ανάκλασή της προς τα πάνω στο διάστημα – όπου χάνεται για πάντα – αλλά και προς τα κάτω στην επιφάνεια του πλανήτη, ο οποίος και θερμαίνεται. Λειτουργούν με ένα τρόπο παρόμοιο με κουβέρτα. Αλλά δε χρειαζόμαστε μια οποιαδήποτε κουβέρτα! Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα θα ήταν σαν ένα λεπτό σεντόνι, ενώ ένα αέριο υπέρ-θερμοκηπίου, όπως, το υπέρ-φθόρο-προπάνιο (C3F8), θα έμοιαζε με μια χοντρή μάλλινη κουβέρτα. Άρα, θα θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε αέρια υπέρ-θερμοκηπίου – με υψηλές θερμαντικές ικανότητες, και μεγάλο χρόνο ζωής (από 1000s έως 10 000s ετών) – για να μειώσουμε τον απαιτούμενο ρυθμό ανεφοδιασμού. Ένα τελικό σημείο-κλειδί είναι να επιλέξουμε αέρια υπέρ-θερμοκηπίου, που δεν καταστρέφουν την τωρινή – αλλά και μελλοντική – στιβάδα όζοντος του Άρη (σε αντίθεση με τους χλωροφθοράνθρακες, ή CFCs).
Χορηγία εικόνας από NASA Glenn
Research Center (NASA-GRC)
Λεπτομερή ατμοσφαιρικά μοντέλα δείχνουν ότι ένα από τα καλύτερα αέρια υπέρ-θερμοκηπίου για χρήση είναι το υπέρ-φθόρο-προπάνιο, και η συνολική ποσότητα που χρειάζεται είναι περίπου 26.000 φορές μεγαλύτερη της ποσότητας παρόμοιων αερίων (CFCs, υπερφθοράνθρακες και υδροφθοράνθρακες) που απελευθερώνονται στη Γη από τις βιομηχανίες κάθε χρόνο. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να παράγουμε τα αέρια στη Γη και μετά να τα στείλουμε στον Άρη. Αντίθετα, τα αέρια πρέπει να παραχθούν στον Άρη. Επομένως, ο μετασχηματισμός του Άρη σε Γη πιθανόν θα ξεκινήσει, όταν θα αρχίσουμε να αποικούμε τον πλανήτη και θα υπάρχουν τόσο τα κίνητρα όσο και η βιομηχανική δύναμη να κατασκευάσουμε τα απαραίτητα εργοστάσια για την παραγωγή των αερίων υπέρ-θερμοκηπίου.
Τα αέρια του θερμοκηπίου αλλάζουν πλέον με δραστικό και ανεπιθύμητο ρυθμό τη Γη και επομένως η χρήση τους στον Άρη μπορεί να φαίνεται ανεύθυνη ή απλά λανθασμένη. Παρόλα αυτά, η αλλαγή του κλίματος της Γης είναι ανεπιθύμητη καθώς υπάρχει ήδη ένα ιδιαίτερα εξελιγμένο οικοσύστημα, το οποίο είναι στενά δεμένο με το κλίμα. Αλλά στον Άρη δεν υπάρχει τέτοιο οικοσύστημα: χημικές και φωτογραφικές έρευνες έχουν δείξει ότι η ζωή δεν εξαπλώνεται και δεν ελέγχει το περιβάλλον. Μπορεί ακόμη να υπάρχουν ναρκωμένοι οργανισμοί, ή οργανισμοί που ζουν υπογείως. Ως καλοί εξερευνητές και επιστήμονες, και σε συνεργασία με την ομάδα προστασίας πλανητών, θα πρέπει να εξερευνήσουμε διεξοδικά τον Άρη για ζωή που επέζησε, πριν να συνδυάσουμε τις επιστημονικές μας έρευνες με τους Γήινους οργανισμούς ή να προκαλέσουμε έναν ανταγωνισμό ανάμεσα στη Γη και στον Άρη. Συμπτωματικά, τα πρώτα στάδια του μετασχηματισμού αναμένεται να επαναφέρουν τον Άρη στις συνθήκες που υπήρχαν στην αρχική του ιστορία – όταν η ζωή θα άρχιζε – δίνοντας έτσι σε οποιοδήποτε ναρκωμένο ή αγωνιζόμενο για τη ζωή επιζήσαντα την ευκαιρία να βγει από τη χειμερία νάρκη και να ανακατασκευάσει μια βιόσφαιρα.
έναν μετασχηματισμένο Άρη
Χορηγία εικόνας από Michael Carroll /
stock-space-images.com
Μια συζήτηση μετασχηματισμού θα ήταν ατελής χωρίς να υποβάλουμε την ερώτηση ‘Θα έπρεπε; ‘. Επειδή ο μετασχηματισμός είναι τεχνικά δυνατός και δε θα κατέστρεφε απευθείας ένα οικοσύστημα, δε σημαίνει αναγκαστικά ότι πρέπει να τον επιχειρήσουμε. Ο Άρης είναι όμορφος και ενδιαφέρων έτσι όπως είναι, και ίσως θα έπρεπε να τον αφήσουμε έτσι, για να επιτρέψουμε τη μελέτη του σε μελλοντικές γενιές καθώς και να διατηρήσουμε την τωρινή του ομορφιά. Θα διαφωνήσω, λέγοντας ότι η ζωή είναι το πιο ανεκτίμητο και όμορφο πράγμα που γνωρίζουμε, και εξαπλώνοντάς το σε όλο το Ηλιακό μας σύστημα και πέρα από αυτό, είναι το πιο σημαντικό πράγμα που μπορούμε να κάνουμε!
Είναι η παρουσία της ζωής που κάνει τη Γη μοναδική και επιτρέπει τη δική μας ύπαρξη. Ο μετασχηματισμός του Άρη σε Γη θα μας επιτρέψει, επιπλέον, να αποικίσουμε και να εξερευνήσουμε τον πλανήτη ευκολότερα, απαιτώντας μόνο τη χρήση μάσκας οξυγόνου και όχι διαστημικής ενδυμασίας στην ατμόσφαιρα υψηλής πίεσης.
Εκατό χρόνια πριν, οι αστρονόμοι νόμιζαν ότι είδαν νερό και βλάστηση στον Άρη. Έκαναν λάθος εκείνη την εποχή, αλλά ίσως απλά να προέβλεπαν το μέλλον.
Review
Ένα χαρακτηριστικό κλειδί του καλού σεναρίου επιστημονικής φαντασίας είναι ότι όσο παράλογη και αν είναι η ιδέα, πρέπει να είναι θεωρητικά εφαρμόσιμη, έτσι ώστε κάποτε στο μέλλον η τεχνολογία να μετατρέψει την επιστημονική φαντασία σε καθημερινό γεγονός. Η Margarita Marinova από το Caltech περιγράφει τη δυνατότητα της προοπτικής επιστημονικής φαντασίας να μετασχηματίσουμε τον Άρη σε Γη – να κάνουμε τις συνθήκες του Κόκκινου Πλανήτη παρόμοιες με αυτές του δικού μας μπλε, με την ελπίδα να διατηρήσουμε (ανθρώπινη) ζωή.
Οι περισσότεροι μαθητές έχουν ένα έμφυτο ενδιαφέρον σε αστρονομικά και περιβαλλοντικά θέματα, και το άρθρο διασχίζει και τους δύο τομείς, περιλαμβάνοντας πτυχές των τριών παραδοσιακών κλάδων της επιστήμης, μαζί με τη γεωλογία. Υπάρχει, επίσης, σκοπιά για την ηθική του μετασχηματισμού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μαθήματα προσωπικής, κοινωνικής εκπαίδευσης και εκπαίδευσης υγείας (ΠΚΥΕ). Διαφορετικά, οι καλλιτέχνες μπορούν να δημιουργήσουν προσομοιώσεις του πρόσφατα πρασινισμένου Κόκκινου Πλανήτη, και ίσως να τις συγκρίνουν με τις αντίστοιχες στα μέσα του προηγούμενου αιώνα.
Το άρθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως άσκηση κατανόησης ή ως ερέθισμα για συζήτηση μέσα στην τάξη, όπου μία ποικιλία ερωτήσεων μπορούν να επινοηθούν. Οι ερωτήσεις κατανόησης μπορούν να περιλαμβάνουν:
- Βρείτε που αναφέρεται μέσα στο άρθρο η λέξη ‘θετική ανάδραση’. Εξηγήστε τι σημαίνει με βάση το περιεχόμενο του άρθρου. Βρείτε ένα άλλο παράδειγμα θετικής ανάδρασης (όχι μέσα στο άρθρο). Είναι το αποτέλεσμα της θετικής ανάδρασης πάντα καλό?
- Ποιες τρεις μέθοδοι θέρμανσης του Κόκκινου Πλανήτη αναφέρονται; Ποια είναι τα πιθανά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε μιας?
- Πώς θα άλλαζε το ανθρώπινο χρονοδιάγραμμα αν ζούσαμε στον Άρη; Πώς θα συσχετίζονταν η διάρκεια μέρας και νύχτας; Πόσο θα διαρκούσε ένα έτος; Ποια σχέση υπάρχει ανάμεσα στη βαρύτητα στον Άρη και τη Γη, και πώς θα επηρέαζε αυτό τα αθλήματα στον Άρη, για παράδειγμα?
Θα μπορούσατε, επίσης, να περιπλανηθείτε στο χώρο των ηθικών δικαιωμάτων και λαθών που μπορεί να υπάρχουν σε αυτό το εγχείρημα. Το μεγάλο ερώτημα ‘Θα έπρεπε;’ μπορεί να οδηγήσει σε συζήτηση, και οι μαθητές μπορούν να ερωτηθούν αν η απάντησή τους στο ερώτημα, εξαρτάται από προϋποθέσεις. Για παράδειγμα, θα ήταν ακόμη ηθικά λάθος να μετασχηματίσουμε τον Άρη, εάν η ζωή στον πλανήτη μας ήταν σε τελική πτώση, και δεν υπήρχε άλλο μέρος για το ανθρώπινο είδος; Όπως προαναφέρθηκε, αυτό μπορεί να αποτελέσει μια ηθική διαμάχη σε μαθήματα ΠΚΥΕ, καθώς και μία ευρεία διαμάχη ‘δικαίωμα στη ζωή’, που τείνει να χρησιμοποιείται όταν οι τομείς της επιστήμης και της ηθικής συναντώνται.
Εκτός από μία καλή εισαγωγή στο θέμα, αυτό το άρθρο είναι ένα χρήσιμο σημείο έναρξης για περαιτέρω έρευνα και ευαισθητοποίηση του ενδιαφέροντος των μαθητών. Μπορεί να θέλουν να παρακολουθήσουν στιγμιότυπα από το Μία άβολη αλήθεια, στο οποίο ο Al Gore συζητάει για τα αέρια θερμοκηπίου και προτείνει πώς θα μπορούσε τελικά να υπάρχει μία ασημένια επένδυση, στο παγκόσμιο κλιματικό νεφέλωμα. Ή θα μπορούσαν να ερευνήσουν περισσότερο τον Άρη: πώς ξέρουμε ό,τι ξέρουμε για τον Άρη, με δεδομένο ότι ποτέ δεν τον επισκέφτηκε ο άνθρωπος; Τι σχέδια υπάρχουν σήμερα για την αποστολή ανθρώπων στον Άρη; Ποιες είναι οι προκλήσεις μιας τέτοιας αποστολής, και πώς τις συγκρίνουν με την πρόκληση της αποστολής ανθρώπων στο φεγγάρι τις δεκαετίες των 1960 και 1970; Τελικά, οι μαθητές μπορούν να αναζητήσουν παραδείγματα ιστορικών σεναρίων επιστημονικής φαντασίας, που έχουν ήδη γίνει επιστημονικά γεγονότα.
Ian Francis, Ηνωμένο Βασίλειο