Mars jest dziś zimną planetą posiadającą suchą powierzchnię i atmosferę ponad 150 razy rzadszą od ziemskiej. Gdyby ludzie chcieli kiedyś uczynić go bardziej przyjaznym życiu, musieliby między innymi podnieść temperaturę i zwiększyć ciśnienie atmosferyczne. Jednym z rozważanych sposobów byłoby dostarczenie ogromnych ilości wody oraz gazów, które mogłyby zwiększyć gęstość atmosfery.

- Należałoby stworzyć atmosferę zdolną utrzymać się na Marsie przez dziesiątki lub setki lat - wyjaśnił PAP dr Ryszard Gabryszewski z Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Jednym z najbardziej oczywistych magazynów wody i zestalonych substancji lotnych są tzw. obiekty transneptunowe - ciała krążące daleko za orbitą Neptuna. W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma „Icarus” naukowcy z CBK PAN zaprezentowali wyliczenia, które pozwalają określić, czy dałoby się skierować takie obiekty w stronę Marsa, by dostarczyć w ten sposób składniki niezbędne do utworzenia znacznie bardziej gęstej atmosfery. Wyliczyli, jak dużą zmianą prędkości (delta-v) należałoby nadać wybranym ciałom transneptunowym, aby zmienić ich orbity i skierować w stronę Czerwonej Planety.

- Olbrzymi rezerwuar lodowych ciał rozciąga się za orbitą Neptuna, w Pasie Kuipera i w jeszcze bardziej odległym regionie zwanym Dyskiem Rozproszonym. Znajdują się tam miliony obiektów bogatych wodę, tlenki węgla, azot, amoniak i inne substancje lotne. To właśnie takie związki byłyby najbardziej potrzebne podczas hipotetycznego zwiększania ciśnienia atmosferycznego Marsa - opisał rozmówca PAP.

Problem polega na tym, że odległość do Marsa jest stamtąd gigantyczna. Mars krąży średnio 1,5 jednostki astronomicznej od Słońca, natomiast typowe obiekty Pasa Kuipera znajdują się ponad 30 jednostek astronomicznych od naszej gwiazdy. Dostarczenie na Marsa tak odległych obiektów oznacza konieczność pokonania ogromnych odległości oraz długiego czasu trwania transferu. Badacze przetestowali kilka scenariuszy i wykazali, że wybrane obiekty z Pasa Kuipera lub Dysku Rozproszonego mogłyby zostać skierowane ku Marsowi przy znacznie mniejszej wymaganej wartości delta-v.

Lodowe ciało o średnicy około kilometra może mieć masę rzędu setek milionów, a nawet miliardów ton. Tak masywnego obiektu nie dałoby się skierować na nową trajektorię za pomocą krótkiego manewru podobnego do tych stosowanych przez sondy kosmiczne. Autorzy rozważyli więc działanie bardzo niewielkiej siły przez niezwykle długi czas. Słabe, lecz długotrwałe przyspieszenie, utrzymywane przez dziesiątki lub setki lat, mogłoby stopniowo zmienić orbitę obiektu i skierować go ku Marsowi. Takie długotrwałe, słabe oddziaływanie mogłyby w przyszłości zapewniać różne technologie, na przykład kontrolowane odparowywanie materiału z powierzchni obiektu.

– Gdyby celem było istotne przekształcenie atmosfery Marsa, najskuteczniejsze byłoby wykorzystanie niewielkiej liczby bardzo dużych obiektów, o średnicach liczonych w setkach kilometrów. Zastosowanie ciał kilometrowych wymagałoby natomiast skierowania ku Marsowi nieporównanie większej ich liczby – wyjaśnił astronom z CBK PAN.

Jak zauważył badacz, skutki takiego działania mogłyby być szczególnie wyraźne w największych marsjańskich zagłębieniach, takich jak Hellas Planitia. Dno tej rozległej niecki leży około siedmiu kilometrów poniżej średniego poziomu Marsa, dzięki czemu ciśnienie atmosferyczne jest tam naturalnie wyższe niż w większości pozostałych regionów planety.

- Można sobie wyobrazić skierowanie w ten obszar kilku niewielkich, bogatych w substancje lotne ciał. Ich zderzenia mogłyby czasowo zwiększyć lokalną zawartość pary wodnej i innych gazów, w czasie kilkudziesięciu lub nawet więcej lat, choć dalszy rozwój sytuacji zależałby od cyrkulacji atmosferycznej i warunków termicznych – powiedział dr Gabryszewski.

Spośród analizowanych metod dość efektywna okazała się taka, w której słaby ciąg wykorzystywano do zmiany kształtu i ustawienia orbity obiektu transneptunowego, aby łuk spotkał się z Marsem we właściwym miejscu w przestrzeni i czasie. Wówczas czas transferu na Marsa sięgnął około 380 lat. Inny scenariusz łączył słaby ciąg z asystą grawitacyjną Neptuna. Podobnie jak sondy kosmiczne wykorzystują przeloty obok planet, aby zmieniać prędkość bez zużywania paliwa, również niewielki obiekt transneptunowy może odpowiednio wykorzystać pole grawitacyjne planety. W tym przypadku Neptun pełnił więc rolę naturalnej zwrotnicy - przelot w pobliżu planety zmieniał kierunek i prędkość obiektu pomagając skierować go ku wewnętrznym obszarom Układu Słonecznego. W tej metodzie czas transferu wzrósł jednak do około 540 lat.

Ewelina Krajczyńska-Wujec (PAP)

ekr/ agt/