Menneskelig interesse for Mars har vokst dramatisk de siste tiårene. I tillegg til de åtte aktive oppdragene som for øyeblikket finner sted på eller i nærheten av den røde planeten, vil syv flere robotmoduler, rovere og orbiters reise til Mars innen slutten av tiåret. I 2030-årene planlegger flere romfartsorganer å utplassere bemannede oppdrag til overflaten.
I tillegg er det fremdeles ganske mange frivillige som er klare til å dra til Mars en vei, og folk som tar til orde for at det skal bli vårt andre hjem. Alle disse forslagene trekker også oppmerksomheten til farene som ligger i vente for mennesker på Mars. Foruten det kalde, tørre miljøet, luftmangel og gigantiske sandstormer, er det også stråling.
Hvor kommer stråling fra Mars?
Mars har ikke en beskyttende magnetosfære slik Jorden gjør. Forskere mener at det på en gang var konveksjonsstrømmer i kjernen av Mars, noe som skapte en dynamo-effekt som satte i gang et planetarisk magnetfelt. Men for rundt 4,2 milliarder år siden - tilsynelatende på grunn av en kollisjon med en stor gjenstand eller rask avkjøling av kjernen - forsvant denne dynamo-effekten.
Som et resultat, i løpet av de neste 500 millioner årene, ble atmosfæren til Mars sakte fordampet av solvinden. På grunn av tapet av magnetfelt og atmosfære blir overflaten til Mars utsatt for mye høyere stråling enn jorden. Og i tillegg til konstant eksponering for kosmiske stråler og solvind, er Mars utsatt for dødelige doser av steriliserende stråling sammen med solfakkel.
Salgsfremmende video:
Hvordan gikk forskningen?
I 2001 sendte NASA Mars Odyssey-romfartøyet til Mars, utstyrt med et spesialinstrument MARIE (Martian Radiation Experiment), som skulle måle strålingsnivået rundt Mars. Siden Mars har en ganske tynn atmosfære, burde strålingen registrert av Mars Odyssey ha vært nesten den samme som på overflaten.
Over 18 måneders drift har sonden Mars Odyssey oppdaget permanent stråling, hvis nivå er 2,5 ganger høyere enn nivået ved den internasjonale romstasjonen - 22 millirad per dag, eller 8000 millirad (8 Rad) per år. Romfartøyet registrerte også to solprotonhendelser der strålingsnivået steg til 2000 millirader per dag.
Til sammenligning blir mennesker i utviklede land i snitt utsatt for 0,62 Rad per år. Og selv om forskning har vist at menneskekroppen tåler en dose på opptil 200 rad uten skade, kan langvarig eksponering for stråling på Mars-nivå føre til alle slags helseproblemer - akutt strålesyke, økt risiko for kreft, genetisk skade og til og med død.
Derfor følger NASA og andre romfartsbyråer en strategi for minimumsrisiko når du planlegger oppdrag.
Mulige løsninger
De første besøkende på Mars vil definitivt måtte møte høye nivåer av stråling på overflaten. Dessuten vil ethvert forsøk på å kolonisere den røde planeten også kreve tiltak for å minimere virkningen. Flere løsninger finnes allerede, både på kort og lang sikt.
For eksempel vedlikeholder NASA flere satellitter som studerer solen, rommiljøet i hele solsystemet og sporer galaktiske kosmiske stråler i håp om å gi en bedre forståelse av sol- og kosmisk stråling. Byrået leter også etter de beste alternativene for skjerming av astronauter og elektronikk.
I 2014 lanserte NASA Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, en intens konkurranse med en pris på 12 000 dollar som vil belønne de beste ideene for å redusere effekten av galaktiske kosmiske stråler på astronauter. Etter den første konkurransen i april 2014 fulgte en annen i juli med en total premie på $ 30 000 for ideer relatert til aktivt og passivt forsvar.
Når det gjelder langtidsopphold og kolonisering, har noen flere ideer dukket opp tidligere. For eksempel, som antydet av Robert Zubrin og David Baker i Mars Direct misjonsplan, kan boliger bygges rett i bakken, noe som vil være naturlig beskyttelse mot stråling.
Det ble også foreslått å lage oppblåsbare moduler innkapslet i keramikk laget med Marsjord. Denne planen vil stole på en 3D-utskriftsteknikk som kalles "sintering", der sand blir omdannet til smeltet materiale ved bruk av røntgenstråler.
MarsOne, en ideell organisasjon som lover å kolonisere Mars i løpet av de neste tiårene, tilbyr sitt eget alternativ for å beskytte de Martiske nybyggerne mot stråling. Organisasjonen har foreslått å legge inn skjerming i oppdragets romfartøy, kjøretøy og beboelsesmodul. Hvis det ikke er nok med en soloppblussing, foreslår de å lage et eget strålevern (plassert i en hul vanntank) inne i Mars Transit Habitat.
Men det mest drastiske formildingsforslaget innebærer å starte planetens kjerne på nytt for å gjenopprette magnetosfæren. For å gjøre dette, må vi kondensere den ytre kjernen slik at den kan samle seg rundt den indre kjernen igjen. Planetens rette rotasjon vil begynne å skape en dynamoeffekt og et magnetisk felt vil bli generert.
I følge Sam Factor, en doktorgradsstudent ved Institutt for astronomi ved University of Texas, er det to måter å gjøre dette på. Den første er å detonere en serie termonukleære stridshoder nær planetens kjerne, og den andre er å sende en elektrisk strøm gjennom planeten, og produsere en motstand i kjernen som vil varme opp.
Forskere fra National Institute of Synthesis Science (NIFS) i Japan gjennomførte en studie i 2008 som vurderte muligheten for å skape et kunstig magnetfelt rundt jorden. Da de fant ut at intensiteten til magnetfeltet har sunket med 10% de siste 150 årene, tok de til orde for opprettelsen av superledende ringer rundt planeten, som kan kompensere for fremtidige tap.
Med noen få endringer kan et slikt system tilpasses for Mars. Det vil skape et magnetfelt som kan bidra til å beskytte overflaten mot noe av den skadelige strålingen. Og hvis terraformere kan skape en atmosfære på Mars, vil et slikt system også beskytte det mot solvinden.
Endelig viste en studie fra 2007 av forskere ved Institute of Mineralogy and Petrography i Sveits hvordan kjernen til Mars ser ut. Ved hjelp av et diamantkammer var forskerne i stand til å reprodusere trykkforholdene på jern-svovel og jern-nikkel-svovel-systemer som tilsvarer Mars sentrum.
De fant ut at den indre kjernen ville være flytende ved temperaturer av den Martiske kjerne (ca. 1227 grader celsius), men den ytre ville være litt størknet. Dette er veldig forskjellig fra jordens kjerne, der størkning av den indre kjernen frigjør varme, som holder den ytre smeltet, og dermed skaper en dynamoeffekt og et magnetfelt.
Fraværet av en solid indre kjerne på Mars ville bety at en flytende ytre kjerne en dag må ha hatt en annen energikilde. På en eller annen måte tørket denne kilden og den ytre kjernen stivnet, og avsluttet dynamo-effekten. Undersøkelsen deres viste imidlertid også at avkjøling av planeten kunne føre til størkning av kjernen i fremtiden, ettersom enten jernrike faste stoffer ville falle i sentrum, eller jernsulfider ville krystallisere i kjernen.
Med andre ord kan Mars-kjernen en dag bli solid ved å varme den ytre kjernen og smelte den. Kombinert med planetens egen rotasjon vil dette generere en dynamoeffekt som igjen vil lansere planetens magnetiske felt. Hvis dette er sant, vil koloniseringen av Mars og trygt leve av det være et spørsmål om tid - det vil være nødvendig å vente til kjernen krystalliserer.
Det er ingen annen måte. For tiden er stråling på overflaten av Mars ganske farlig. Derfor vil eventuelle fremtidige flyvninger til planeten ta hensyn til strålingsbeskyttelse og motforanstaltninger. Og alle som oppholder seg på Mars i lang tid, må enten begrave seg dypere i jorden, eller beskytte seg mot solen og kosmiske stråler.
Men nødvendigheten er moren til oppfinnelsen, ikke sant? Og siden vi trenger å begynne å kolonisere andre verdener, hvis vi ønsker å overleve som en art, må vi ty til innovative løsninger.
ILYA KHEL
