Was können wir dem Mars antun, um ihm eine überlebensfähige Atmosphäre zu geben?

Sauerstoff ist einfach – importieren/produzieren Sie mehr und füllen Sie Ihre Atmosphäre damit. Der schwierige Teil wird sein, die Atmosphäre zu bekommen; Wenn Sie das können, sind der Rest nur Details.

Aber hier ist das Problem mit einer Marsatmosphäre: Gravitation. Genauer gesagt hat der Mars nicht genug davon.

Die Schwerkraft an der Marsoberfläche ist$3.711\;\mathrm{m/s^2}$; das ist nur ein Haar unter 38% der Erde$9.78\;\mathrm{m/s^2}$. Wenn Sie die gesamte Erdatmosphäre nehmen und auf den Mars verpflanzen würden, würde sie ganz einfach weniger wiegen, und Sie hätten am Ende einen Oberflächendruck von ungefähr 38 Kilopascal (im Vergleich zu ~100 kPa der Erde) ¹ . Bei diesem Druck würde Wasser an der Oberfläche bei 75 °C kochen (gegenüber 100 °C hier auf der Erde). Sie müssten also die Klimaanlage ziemlich hoch kurbeln, nur um zu verhindern, dass Ihre Ozeane abkochen! Ich kann nicht über die anderen Auswirkungen eines so niedrigen Drucks sprechen (Sie werden alle Auswirkungen einer akuten "Höhenkrankheit" haben, bis Sie sich akklimatisiert haben, wenn Sie sich überhaupt an eine erdäquivalente Höhe von ~ 25.000 Fuß gewöhnen können. ..), obwohl mir das, gelinde gesagt, äußerst unbequem erscheint.

Aber es gibt ein noch größeres Problem: Der Mars hat nicht genug Schwerkraft, um diese Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Die geringe atmosphärische Dichte des Mars ist nicht nur ein Zufall; Gase haben die Tendenz wegzuschwimmen. Dies gilt sogar für die Planetenatmosphäre, die in den Weltraum entweichen kann . Der Mars ist einfach physikalisch nicht in der Lage, die Erdatmosphäre aufrechtzuerhalten, also wird Ihre 38-kPa-Atmosphäre noch niedriger werden, was Ihren Siedepunkt noch weiter senken wird; Irgendwann landen Sie genau dort, wo Sie angefangen haben, mit einem Oberflächendruck von 600 P. (Beachten Sie, dass ich glaube, dass es sehr, sehr lange dauern wird, bis Sie zu diesem Punkt zurückkehren, aber Sie werden ziemlich schnell viel Atmosphäre verlieren, da die Verluste langsamer werden, da es weniger zu verlieren gibt.)

Gibt es eine Möglichkeit, den Mars überhaupt bewohnbar zu machen? Sie müssten so ziemlich eine feste Blase oder zumindest eine Art Schutzhülle um den Planeten bauen, um das Ausgasen zu stoppen. Und wahrscheinlich müssen Sie es zu einem Druckbehälter machen, damit Sie den Planeten tatsächlich künstlich unter Druck setzen können, genau wie Sie es mit einem Raumschiff tun würden. Wenn die Kosten wirklich keine Rolle spielen, könnte dies sicherlich getan werden, außer dass ich ziemlich sicher bin, dass es außerhalb der Reichweite der modernen Wissenschaft liegt – ich glaube nicht, dass wir Materialien haben, geschweige denn Konstruktionsmethoden, die in der Lage sind, etwas in dieser Größenordnung zu bauen , wobei sogar die Luftschleusen ignoriert werden, die für Raumfahrzeuge erforderlich sind, um die Oberfläche zu erreichen. Und die Rohstoffe! Selbst wenn Sie ignorieren, wie viel Geld Sie ausgeben, werden Sie sehr viel Geld habenEs ist schwer, nur die Materialien zu bekommen, um etwas in dieser Größenordnung zu bauen! Sie wären viel besser dran, nur luxuriöse Kuppeln um Ihre Marskolonien zu bauen: dasselbe Ergebnis, aber in einem Maßstab, der zumindest geringfügig machbar ist.

Bearbeiten: TimB weist in den Kommentaren unten auf die Venus hin, die etwa 91% der Schwerkraft der Erde hat, aber einen atmosphärischen Oberflächendruck von etwa dem 92- fachen des Erddrucks (9,2 MPa)! Ich weiß nicht, was es der Venus ermöglicht, so viel Atmosphäre festzuhalten, aber ich vermute, der Grund dafür ist, dass die Atmosphäre der Venus hauptsächlich aus viel schwereren Elementen besteht als die der Erde. Beispielsweise besteht die Erdatmosphäre zu fast 80 % aus Stickstoff mit einer Molmasse von etwa 14 g/mol, während die Venus zu über 96 % aus Kohlendioxid mit einer Molmasse von über 44 g/mol besteht – mehr als dreimal so schwer. und 1,2-mal so viel Atmosphäre komponieren!

Was die Möglichkeit aufwirft, dass Sie, wenn Sie ein Gas finden könnten, das für Menschen sicher zu atmen ist (und sich gut mit dem Sauerstoff mischt), aber deutlich mehr wiegen als Stickstoff, möglicherweise das Problem lösen könnten, einen höheren atmosphärischen Druck zu erreichen, indem Sie einfach einen schwereren erzeugen Atmosphäre!

¹ Hier gibt es einen bedeutenden Vorbehalt, und zwar konnte ich keine direkte Bestätigung meiner Annahme finden, dass sich der Oberflächendruck direkt proportional zur Oberflächengravitation ändern würde. Planeten sind jedoch keine Druckbehälter; Was Sie als "Luftdruck" empfinden, ist buchstäblich das Gewicht der Atmosphäre über Ihnen, das durch die Schwerkraft auf Sie herabgezogen wird. Daher halte ich es für eine mehr als vernünftige Annahme, dass 38 % Schwerkraft 38 % Luftdruck bedeuten. Andererseits breiten sich die Gase bei geringerem Druck weiter aus, was bedeutet, dass die äußeren Bereiche weiter entfernt werden und vom Gesetz des umgekehrten Quadrats betroffen sind; Das Ergebnis davon ist, dass meine Zahlen möglicherweise zu hoch sind , was die Plausibilität noch verschlechtert !

Geld spielt keine Rolle? Wie wäre es mit Zeit?

Einfache Antwort, wirf einen Haufen [Sachen] auf den Mars.

Senden Sie automatisierte Sonden zu jedem Brocken freier Materie in Reichweite und treiben Sie es mit Ionen zum Aufprall auf den Mars. dh: Planetoiden und Kometen. Erstens, um die Schwerkraft des Mars zu erhöhen (damit Sie Ihre Zeit nicht verschwenden), und zweitens, um Wasser dorthin zu bringen, das Sie knacken und in Atmosphäre verwandeln. Der Wasserstoff wird entweichen (wie es hier auf der Erde der Fall ist), und schließlich wird Ihnen mehr freier Sauerstoff zur Verfügung stehen.

Problem? Du wirst wahrscheinlich ein Chaos anrichten. Aber da der Mars keinen geschmolzenen Kern hat – und Sie wollen einen davon, damit Sie ein Magnetfeld bekommen können – könnte dies auf Ihrem Weg der Dinge liegen, die sowieso erledigt werden sollten.

Sie müssen sicherstellen, dass Sie es richtig treffen, damit Sie keinen Mond (wie den der Erde) abreißen.

Ich spielte auch eine Weile mit dieser Idee herum und entdeckte eine sehr einfache Lösung, um eine vollständig unter Druck stehende, atmungsaktive Atmosphäre auf dem Mars zu schaffen und aufrechtzuerhalten: Para-Terraforming . Anstatt die gesamte Oberfläche des Planeten in eine erdähnliche Welt umzuwandeln, würden Sie abgeschirmte „bewohnbare Zonen“ bauen, die von einer superbeständigen, transparenten Decke bedeckt sind.

Sie könnten beispielsweise riesige Städte und Landschaften unter riesigen Graphenkuppeln erschaffen. Oder Sie können die Täler des Mars (wie die Valles Marinaris) in üppige grüne Gürtel verwandeln, während das Gebiet um sie herum trocken, drucklos und unfruchtbar bleibt wie zuvor.

Abgesehen von den Luftschleusen und dem gelegentlichen kleinen Leck würde die Atmosphäre unter der Decke eingeschlossen bleiben. Außerdem könnte eine paraterraformierte Decke, wenn sie aus den richtigen Materialien besteht, auch als Schutzschild gegen Sonnen- und kosmische Strahlen dienen und die darin lebenden Personen zusätzlich schützen.

Das Beste daran ist, dass der schwach gemusterte Umriss der Decke gegen den Himmel auf einer Science-Fiction-Landschaft fantastisch aussehen würde. Schau einfach:

Die anderen haben erwähnt, dass die Schwerkraft erforderlich wäre, damit der Mars eine erdähnliche Atmosphäre hat, es gibt einen weiteren Faktor, der berücksichtigt werden muss. Das elektromagnetische Feld und die Sonnenwinde.

Aus einer Reihe von Gründen (Größe, innere Struktur usw.) hat der Mars ein viel weniger dichtes elektromagnetisches Feld als die Erde. Ohne ein starkes Feld zur Verlangsamung und Ablenkung der Sonnenwinde würde die Atmosphäre weggesprengt werden, selbst wenn die Schwerkraft ausreichen würde, um sie anderweitig zu unterstützen.

Wenn Sie also den Mars terraformen wollten, bräuchten Sie entweder eine physische oder eine EM-Barriere, um zu verhindern, dass die Sonne Ihre neue Atmosphäre wegbläst.

Die Behauptungen, dass der Mars nicht genug Schwerkraft hat, um eine anständige Atmosphäre zu halten, und dass der Sonnenwind ihn ohne ein Magnetfeld entfernen wird, sind wahr. ABER sie sind auch nicht relevant. Der Zeitrahmen, der erforderlich ist, um eine neu terraformierte Marsatmosphäre merklich zu entfernen, wird Zehntausende bis Millionen von Jahren betragen. Das ist reichlich Zeit für eine Zivilisation, Wege zu finden, um entweder die bestehende Atmosphäre zu schützen oder sie wieder aufzufüllen. Der schnellste Weg, den atmosphärischen Druck auf dem Mars zu erhöhen, besteht darin, Treibhausgase in die Luft zu bringen. Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die aus Marsboden oder im Weltraum hergestellt werden, könnten ein guter Ansatz sein. Natürlich wird der Chemie- und Energiebedarf enorm sein. Außerdem habe ich zuletzt gehört, dass der Mars nicht genug im Boden eingeschlossene und in den Polkappen eingefrorene flüchtige Stoffe hat, um eine nennenswerte Atmosphäre zu erzeugen.

Dies ist möglicherweise keine genaue Antwort auf das, wonach Sie suchen. Kurzfristig scheint Paraterraforming, https://en.wikipedia.org/wiki/Terraforming#Paraterraforming , der richtige Weg zu sein, aber mit den Bedingungen auf dem Mars, wie sie sind, glaube ich, dass dies die sicherste und langlebigste Lösung wäre sein, unterirdische Kavernen zu bauen.
Dies wird nicht nur

1) helfen dabei, zu verhindern, dass die erzeugte Atmosphäre in den Weltraum entweicht,

2) aber es wird auch bei dem Strahlungsproblem helfen, das damit einhergeht, dass der Mars kein starkes und stabiles elektromagnetisches Feld hat,

3) sowie je nach Tiefe eine stabilere Temperatur aufgrund geothermischer Gradienten erzeugen. https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_gradient

4) zusätzlich werden terraformierte Landschaften unter der Oberfläche vor Einschlägen von Boliden geschützt, die weniger wahrscheinlich in der Atmosphäre verglühen,

5) und die Staubstürme und starken Winde, die über den Mars fegen.

Der höchste Anteil an Gas in der Marsatmosphäre scheint CO2 zu sein. Wenn wir also schnell wachsende Bäume wie Laylandi pflanzen könnten, würden sie das CO2 absorbieren und O2, dh Sauerstoff, produzieren. Fügen Sie Wasserstoff hinzu und Sie haben Wasser. Pflanzen Sie Gras und die Atmosphäre sollte wachsen. Als nächstes sollte das Gravitationsproblem angesprochen werden. Mikromagnete herstellen? Wie erhöht man die Schwerkraft eines Planeten?

Wir wissen bereits, dass es auf dem Mars flüssiges Wasser gibt. Ein irrtümlich veröffentlichtes Foto zeigt eine große Pfütze. Wie wäre es, wenn die NASA (Never-A-Strait-Answer!) klar kommt und die Weltöffentlichkeit hinter das Projekt bringt?