Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej stara się znaleźć odpowiedź na trzy pytania: Jak i kiedy na Marsie wyrośnie pierwsza roślina? W jaki sposób stworzyć na tak wymagającej planecie warunki do życia? Jakie przeszkody stoją na drodze do tego celu? Naukowcom przewodzi prof. Robert Olszewski z Wydziału Geodezji i Kartografii PW.
Celem projektu jest określenie, w jaki sposób można zmodyfikować istniejące na Marsie warunki atmosferyczne, aby na Czerwonej Planecie mogły rosnąć przywiezione z Ziemi rośliny. Wyzwaniem badawczym jest także określenie, w jakim mniej więcej przedziale czasowym oraz gdzie dokładnie jest możliwe, by urosło pierwsze drzewo na Marsie. Jak podkreśla naukowiec, można pójść o krok dalej i zastanowić się, czy to może w jakimś sensie być pomocne przy planowaniu kolejnych misji na Marsa, np. w kontekście wyboru miejsca, w którym powinien wylądować kolejny łazik lub lądownik, lub w przypadku planowania pierwszych osad czy habitatów na Marsie.
Naukowcy z Politechniki Warszawskiej w swoim modelu rozważają koncepcję budowy fabryki czy raczej fabryk gazów hipercieplarnianych.
Przykładem mogą być freony, używane kiedyś w lodówkach, których dziś już nie wolno stosować. Po uwolnieniu do atmosfery niszczą ozon, powiększają dziurę ozonową i wywołują efekt cieplarniany, który jest na Ziemi zdecydowanie niepożądany. Natomiast freony, określane w fachowej literaturze jako CFC, uwolnione w atmosferze marsjańskiej pozwoliłyby wywołać dokładnie to, czego nie chcemy na Ziemi, czyli efekt cieplarniany. Atmosfera by się dogrzała, temperatura by wzrosła, co po pewnym czasie spowodowałoby, że rozpuściłyby się czapy polarne (w ich składzie dominuje CO2, czyli suchy lód, choć zawierają też lód wodny). W dalszej perspektywie zagęściłoby to atmosferę i uwolniło wodę, która też jest niezbędna do życia, a wtedy można by się pokusić o pierwsze bakterie i bardzo proste rośliny, które rozpoczęłyby proces fotosyntezy, czyli zamianę CO2 w tlen, co po pewnym czasie spowodowałoby nie tylko zagęszczenie atmosfery, ale też jej wystarczające nasycenie tlenem, by utrzymywać na Marsie życie takie, jakie znamy na Ziemi – tłumaczy prof. Olszewski.
To już nie jest science fiction, tylko data science!
Na efekty badań przyjdzie nam jeszcze poczekać. Według prof. Olszewskiego jest to proces, który możemy rozważać w perspektywie setek lat. Prawdopodobnie oznaczałoby to raczej dziesiąte niż trzecie pokolenie, ale rozpoczęcie tego procesu wywoływałoby sprzężenie zwrotne, które po jakimś czasie mogłoby zaowocować funkcjonowaniem życia takiego, jakie znamy na Ziemi. Zespół zbudował bardzo zaawansowane modele symulacyjne, które umożliwiają odpowiedź na pytania „co by było gdyby”. Obliczenia wykonywane są z dnia na dzień.
Najważniejsze jest jednak to, że nie liczymy tych wartości średnio dla całej planety, ale podzieliliśmy ją na obszary zwane wielobokami Goldberga. Możemy sobie wyobrazić, że Mars wygląda jak piłka do piłki nożnej, czyli składa się z sześciokątów i pięciokątów (heksagonów i pentagonów). W naszym modelu mamy 4002 takie obszary, a każdy z nich ma powierzchnię mniej więcej 36 tysięcy kilometrów kwadratowych, czyli ok. 1/10 Polski. Są to 4002 takie „poligony” o wielkości województwa, równomiernie rozmieszczone – i dla każdego z nich codziennie, a czasami nawet co godzinę, wykonujemy obliczenia „co by było gdyby” – jak by się zmieniała temperatura, ciśnienie, wilgotność, wszystkie parametry atmosferyczne. Liczymy, co by było po upływie x lat – dodaje prof. Olszewski.
Z analiz tych wynika, że pierwszym obszarem, który ogrzałby się na Marsie, jest Hellas – wielki dawny krater uderzeniowy na półkuli południowej, leżący około 35 stopni na południe od równika.
Foto: Od lewej: dr Piotr Pałka, dr inż. Agnieszka Wendland i prof. Robert Olszewski
W jaki sposób bada się Marsa?
Zespół bazuje na danych pozyskanych przez szereg misji, głównie amerykańskich (około 90%), ale też europejskich, chińskich czy rosyjskich – nie tylko z kilku łazików, które na Marsie były lub są, ale przede wszystkim z różnego rodzaju orbiterów, czyli sztucznych satelitów krążących wokół Marsa i wykonujących pomiary. Dzięki temu naukowcy znają dzisiejsze warunki atmosferyczne na Marsie, ukształtowanie terenu, skład atmosfery czy temperaturę. Te dane były weryfikowane in situ – na powierzchni – poprzez lądowniki, takie jak Viking czy InSight, czy łaziki, np. Oportunity czy Perseverance.
Projekt nie jest finansowany z żadnego grantu. Naukowcy pracują w wolnym czasie – jest to niemal ich hobby. Z ich punktu widzenia interdyscyplinarność projektu jest ogromną zaletą – ma on szereg aspektów, tj. geoinformatykę, mnóstwo kwestii stricte IT i obliczeniowych, modelowanie, optymalizację, kartografię, wizualizację, ale też astrobiologię, elementy chemii, astronomię i botanikę. Badacze starają się pozyskać środki na realizację projektu, ale okazuje się, że interdyscyplinarność projektu jest jego wadą w kontekście finansowania, gdyż ciężko zaszufladkować go do jednej kategorii.
W skład zespołu badawczego wchodzą prof. Robert Olszewski i dr inż. Agnieszka Wendland z Wydziału Geodezji i Kartografii oraz dr Piotr Pałka z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. Zespół wspierają eksperci z innych uczelni. Profesor Christian Körner z Uniwersytetu w Bazylei, zajmujący się biologią wysokogórską, dzieli się wiedzą w zakresie tego, jaka musi być np. minimalna temperatura, żeby jakieś rośliny mogłyby funkcjonować, czy przez ile dni temperatura nie może spadać w nocy poniżej danej temperatury. Profesor Christopher McKay z NASA z kolei swoimi poglądami zainspirował zespół do zastanowienia się nad aspektami etycznymi projektu – czy jako ludzkość w ogóle mamy prawo ingerować w inne planety i np. kolonizować je. Współpraca z Uniwersytetem Stanowym w San Jose (San Jose State University) w Kalifornii, wspieranym przez NASA, dotyczy z kolei określenia, jaki Mars jest obecnie – tutaj naukowcy współpracują z Melindą Kahre z NASA oraz Alison Bridger z San Jose State University. Naukowcy podkreślają też, że chętnie nawiązaliby współpracę z kolejnymi ośrodkami, które prowadzą podobne projekty.
Rój łazików
W trakcie prowadzenia projektu terraforacji Marsa w pewnym momencie, gdy pojawiły się środki z IDUB (Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza), zespół zdecydował się poszerzyć swoje spectrum badań o część „w terenie”. Środki przeznaczono na zakup łazików i drona oraz stworzenie poligonu marsjańskiego w ośrodku PW w Józefosławiu.
Zespół potrzebuje około dwóch lat by osiągnąć etap, kiedy rój łazików będzie ze sobą współpracować, a jednocześnie łaziki będą też w pełni autonomiczne.
Więcej informacji, w tym wywiad z prof. Olszewskim na stronie PW.
Źródło: Politechnika Warszawska
Opracowanie: Paweł Z. Grochowalski
