Tasarlanmış nanopartiküller kullanılarak verimli zemin şekillendirme

Chicago Üniversitesi Northwestern Üniversitesi’nden araştırmacılar ısıtma için yeni bir yöntem geliştirdi Mars 50 dereceden fazla Fahrenhayt Gezegeni gelecekte mikrobiyal yaşam ve insan kolonizasyonu için uygun hale getirebilecek değiştirilmiş toz parçacıklarının kullanılması.

Bu yaklaşım, Mars’taki mevcut kaynaklara dayanıyor ve önceki yöntemlerden 5.000 kat daha verimli olabilir; bu da Mars’ı yaşanabilir hale getirme yeteneğimizi hızlandırabilir.

Toprak oluşumunda devrim niteliğinde teknikler

Mars yüzeyinin soğuk ve ölü olduğunu bildiğimiz için insanlar onu hayata daha uygun hale getirmenin bir yolu olup olmadığını merak ediyor.

7 Ağustos’ta dergide yayınlanan öncü bir çalışmada Bilimsel ilerlemeChicago Üniversitesi’nden araştırmacılar şunları gerçekleştirdi: Kuzeybatı ÜniversitesiCentral Florida Üniversitesi’nden bir bilim insanı ekibi, Mars’ı yaşanabilir bir yere dönüştürmek için devrim niteliğinde bir yaklaşım önerdi. Atmosfere salınan üretilmiş toz parçacıklarını kullanan bu yeni yöntem, Kızıl Gezegeni mikrobiyal yaşam için uygun sıcaklıklara 50 Fahrenheit dereceden fazla ısıtabilir; bu, Mars’ı yaşanabilir hale getirme yolunda çok önemli bir ilk adımdır.

Önerilen yöntem, Mars’ın küresel olarak ısınmasına yönelik önceki planlardan yaklaşık 5.000 kat daha verimli olup, Mars ortamını değiştirme yeteneğimizde ileriye doğru büyük bir sıçramayı temsil etmektedir.

Mars’ın yaşanabilirliğini arttırmak

Bu yaklaşımı diğerlerinden ayıran şey, Mars’ta hazır bulunan kaynakların kullanılmasıdır; bu da onu Dünya’dan malzeme ithal etmeye veya nadir Mars kaynaklarının çıkarılmasına dayanan önceki tekliflerden daha uygulanabilir kılmaktadır.

Bu strateji onlarca yıl sürebilir ancak lojistik açıdan şu ana kadar önerilen diğer planlardan daha kolay görünüyor.

Chicago Üniversitesi’nde jeofizik bilimleri doçenti ve çalışmanın ortak yazarı Edwin Kite, “Bu, Mars’ın sıvı suya izin verecek şekilde ısınmasına yönelik engelin önceden düşünüldüğü kadar yüksek olmadığını gösteriyor” dedi. Baş yazar, Northwestern Üniversitesi’nde Profesör Homan Mohseni’nin grubundaki yüksek lisans öğrencisi Samaneh Ansari’ydi.

Uzun vadeli etkiler ve tarihsel bağlam

Astronotlar Mars’taki ince havayı soluyamayacak; Gezegeni insanların insan yardımı olmadan yürüyebileceği yaşanabilir hale getirmek çok daha fazla çalışma gerektirecektir. Ancak belki de gezegeni, tıpkı jeolojik tarihi boyunca Dünya’ya yaptıkları gibi, atmosfere yavaş yavaş oksijen katabilecek mikroplar ve gıda bitkileri için yaşanabilir hale getirerek zemini hazırlamak mümkün olabilir.

Eski bir rüyayı gerçekleştirmeye yeni bir yaklaşım

Mars’ı yaşanabilir hale getirmeye yönelik zengin bir öneri geçmişi var; Carl Sagan’ın kendisi 1971’de bir öneri ortaya attı. Bu öneriler, bilim kurgu yazarlarının hayal kurması gibi, hayallere dalmaktan farklıydı… Mars’ın aylarından birinin güneşe dönüştürülmesiısıyı hapsedecek şeffaf jel karolar tasarlamak gibi daha yeni, bilimsel olarak daha makul fikirlere.

Mars’ı yaşanabilir hale getirmeye yönelik herhangi bir planın, ölümcül ultraviyole radyasyon ve tuzlu toprak da dahil olmak üzere çeşitli engelleri ele alması gerekiyor. Ancak en büyük engel gezegenin sıcaklığıdır; Mars’ın ortalama yüzey sıcaklığı sıfırın altında yaklaşık 80 Fahrenheit derecedir.

Gezegeni ısıtmaya yönelik stratejilerden biri, insanların farkında olmadan Dünya’da kullandığı yöntemle aynı olabilir: Mars’ın doğal sera etkisini artıracak, güneş ısısını yüzeyde hapsedecek malzemeleri atmosfere salmak.

Buradaki sorun, kelimenin tam anlamıyla, bu malzemelerden çok büyük miktarlarda ihtiyacınız olacak olmasıdır. Önceki planlar, gazların Dünya’dan Mars’a getirilmesine ya da orada yaygın olmayan büyük miktarlarda bileşenlerin çıkarılmasına dayanıyordu; bu hem pahalı hem de zor önerilerdi. Ancak ekip, bunun Mars’ta zaten bol miktarda bulunan malzemeleri işleyerek başarılabileceğini merak etti.

Mars’ı ısıtmak için yenilikçi parçacık mühendisliği

Curiosity gibi uzay araçlarından Mars’taki tozun demir ve alüminyum açısından zengin olduğunu biliyoruz. Bu toz parçacıkları kendi başlarına gezegenin ısınmasına uygun değildir; Boyutları ve bileşimleri, yüzeyi ısıtmak yerine hafifçe soğutma eğiliminde oldukları anlamına gelir. Ancak toz parçacıklarını farklı şekil ve bileşimlerde tasarlarsak, araştırmacılar bunların ısıyı daha verimli bir şekilde tutabileceklerini öne sürüyorlar.

Araştırmacılar, ticari olarak satılan parıltıya benzer boyutta, kısa çubuk şeklinde parçacıklar tasarladılar. Bu moleküller, kaçan ısıyı yakalayıp güneş ışığını yüzeye doğru saptırarak Mars’ın doğal sera etkisini artıracak şekilde tasarlandı.

Ansari, “Işığın dalga boyunun altındaki nesnelerle nasıl etkileşime girdiği ilginç. Daha da önemlisi, nanoparçacıkların mühendisliği, bu tür küçük parçacıklardan geleneksel olarak beklenenin çok ötesine geçen optik etkilere yol açabilir” dedi. Ortak yazarlardan biri olan Mohseni, yalnızca yüzeyini çizdiklerine inanıyor: “Daha yüksek verimliliğe sahip nanopartiküller ve hatta optik özelliklerini dinamik olarak değiştirebilen nanopartiküller tasarlamanın mümkün olduğuna inanıyoruz.”

Kite, “Gezegeni ısıtmak için hala milyonlarca tona ihtiyaç var, ancak bu, Mars’ı küresel olarak ısıtmak için gereken önceki tekliflerden 5.000 kat daha az” dedi. “Bu, projenin fizibilitesini büyük ölçüde artırıyor.”

“Bu, Mars’ın sıvı suyun kullanılabilir hale gelmesine izin verecek şekilde ısınmasının önündeki engelin önceden düşünüldüğü kadar yüksek olmadığını gösteriyor.”
Yardımcı Doçent Edwin Kite

Hesaplamalar, parçacıkların Mars atmosferine saniyede 30 litre hızla salınması durumunda gezegenin 50 Fahrenheit dereceden fazla ısınacağını ve etkinin birkaç ay içinde fark edilebileceğini gösteriyor. Benzer şekilde sıcaklık artışı da tersine çevrilebilir ve parçacıkların salınımı durdurulursa birkaç yıl içinde durdurulabilir.

Mars’ı yaşanabilir bir Dünya’ya dönüştürme alanında gelecek beklentileri

Bilim insanları yapılacak çok iş olduğunu söyledi. Örneğin endüstriyel tozun Mars atmosferinden ne kadar hızlı kaçtığını tam olarak bilmiyoruz. Mars’ta su ve bulutlar var ve gezegen ısındıkça su, parçacıkların etrafında giderek yoğunlaşmaya başlayabilir ve yağmur şeklinde yüzeye geri düşebilir.

Kite, “İklim etkileşimlerini doğru bir şekilde modellemek çok zordur. Böyle bir şeyi gerçekleştirmek için Mars ve Dünya’dan daha fazla veriye ihtiyacımız olacak ve etkilerin amaçlandığı gibi çalışmasını sağlamak için yavaş ve geri dönüşümlü bir şekilde ilerlememiz gerekecek” diye uyardı.

Bu yöntem Dünya oluşumu araştırmalarında büyük bir ilerlemeyi temsil etse de araştırmacılar, çalışmanın insanlar için nefes alabilen bir atmosfer yaratmaya değil, Mars’ı mikrobiyal yaşam için uygun sıcaklıklara ısıtmaya ve belki de gıda bitkileri yetiştirmeye odaklandığını vurguluyor.

Kite, “Bu araştırma, keşif için yeni ufuklar açıyor ve bizi uzun zamandır beklenen, Mars’ta sürdürülebilir bir insan varlığı kurma hayaline bir adım daha yaklaştırabilir” dedi.

Referans: Samana Ansari ve Edwin S. Kite, Ramses Ramirez, William J. Steele, Homan Mohseni, 7 Ağustos 2024. Bilimsel ilerleme.
DOI: 10.1126/sciadv.adn4650

Çalışmanın ortak yazarları arasında Central Florida Üniversitesi’nden Ramses Ramirez ve şu anda Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi ile çalışan Chicago Üniversitesi’nde eski bir doktora sonrası araştırmacı olan William Still yer alıyor.

Yazarlar, Northwestern’deki Quest Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Tesisi’ni ve Chicago Üniversitesi’ndeki Araştırma Bilgi İşlem Merkezi’ni kullandılar.