איפה הכי כדאי לגור במאדים? כיצד נוכל לחמם את הכוכב האדום ולהפוך אותו לראוי למגורים?
כמה אנשים יכולים לגור במאדים?
אוכלוסיית כדור הארץ מונה היום 7.8 מיליארד בני אדם, ואילו אוכלוסיית מאדים – רק כמה רובוטים. בעתיד – הרחוק או הקרוב, תלוי את מי שואלים – נראה שהמאזן הזה ישתנה. אילון מאסק, מייסד ספייס אקס, שואף ליישב מיליון בני אדם במאדים עד שנת 2060. אבל כמה אנשים יכולים, תאורטית, לגור במאדים?
ובכן, שטח הפנים של מאדים הוא 144 מיליון קמ"ר. כדור הארץ גדול ממנו בהרבה: 510 מיליון קמ"ר. אלא שרוב שטחו של כדור הארץ מכוסה אוקיינוסים, ולא ניתן ליישבו. כשבוחנים את שטח היבשה של הארץ מגלים שהוא כמעט זהה לשטח היבשה של מאדים: 148 מיליון קמ"ר. ואם בכדור הארץ גרים 7.8 מיליארד בני אדם, במאדים יכול לחיות לפחות אותו מספר בני אדם.
אבל למעשה, רוב שטח האדמה של כדור הארץ כלל אינו מיושב. באנטרקטיקה, למשל, חיים כ-1,000 איש בקיץ וכ-200 איש בחורף על שטח הדומה לשטחן של ארצות הברית ומקסיקו גם יחד – ביתם של קרוב לחצי מיליארד איש.
1map.jpg
2Mars_HST_Mollweide_map.jpg
למעשה, רק כחמישית משטח האדמה של כדור הארץ מיושב. ובאותם שטחים שתנאיהם מאפשרים יישוב, בני אדם נוטים להתיישב סמוך למשאבי מים. כ-40% מאוכלוסיית העולם כולו מתגוררת במרחק של פחות מ-100 ק"מ מקו החוף, והשאר מתגוררים סמוך לנהרות, לנחלים ולאגמים.
במאדים אין קו חוף, אין נהרות ואין אגמים. הוא צחיח ממדבר סהרה וקפוא מאנטרקטיקה. החיים במאדים יהיו תלויים בטכנולוגיה, כלומר ביצירת סביבת מחיה מלאכותית וסגורה שתדַמה את התנאים בכדור הארץ. לכאורה אפשר להניח פיזור אוכלוסין קיצוני ולתת לכולם לגור בכל מקום: אם נקצה 100 מ"ר לכל מתיישב במאדים, ובהנחה שלא נבנה שם לגובה, נוכל לשכן בכוכב האדום כ-1.5 טריליון בני אדם (144 מיליון קמ"ר לחלק ל-100 מ"ר).
אלא שכל זה טוב ויפה בתאוריה. בפועל, התשובה מורכבת הרבה יותר. כי למרבה ההפתעה גם במאדים, כמו בכדור הארץ, יש אזורים עדיפים למחיה מאחרים. ונשאלת השאלה: היכן כדאי יהיה למתיישבי מאדים להתמקם?
איפה כדאי לגור במאדים?
3Ice_and_dust_at_Martian_north_pole_ESA224220.jpg
החיים במאדים יהיו תלויים כאמור ביצירת סביבת מחיה מלאכותית וסגורה שתדמה את התנאים בכדור הארץ. ובכל זאת יהיו אזורים עדיפים מאחרים. סביר להניח, למשל, שהמתיישבים במאדים יעדיפו את אזור קו המשווה, שבו הטמפרטורות יכולות לטפס ל-20 מעלות צלזיוס בצוהרי יום קיץ, ולא את הקטבים, שבהם הטמפרטורות יכולות לצנוח ל-153 מעלות מתחת לאפס בליל חורף. לכן אפילו שבכל מקום המגורים יהיו בסביבה מלאכותית, בכל זאת יהיו הבדלים בחשבון החשמל.
יתרה מכך, סביר להניח שהמתיישבים הראשונים יעדיפו להתגורר סמוך למרבצי קרח תת-קרקעיים, כדי להפיק מהם מים לשתייה ולפרקם לחמצן ומימן להפקת אוויר ואנרגיה, וכן ליד מרבצי עפרות ברזל, ניקל ונחושת, כדי לכרות מהם חומרי גלם. עוד סביר להניח שהמתיישבים הראשונים יגורו ביישוב אחד, וכך ייעזרו זה בזה כדי לנצח במלחמת ההישרדות (וכדי להפיג את הבדידות).
אלא שלא כדאי לאיש מהם לצאת לטיול בלי חליפת לחץ וקסדה. מי שיעשה זאת צפוי למות מיתה משונה מאוד.
איך ימות אדם במאדים ללא הגנה ראויה?
4Arnold-Schwarzenegger-in-Total-Recall.jpg
זוכרים את ארנולד שוורצנגר בסרט "זיכרון גורלי", כשהוא מושלך ומתגלגל לאדמת מאדים בבגדים רגילים וללא אספקת חמצן? זוכרים איך העיניים שלו יצאו מחוריהן וראשו התנפח לממדים מוגזמים, אפילו בשביל הראש של שוורצנגר? ובכן, זה לא ממש מדויק מבחינה מדעית, בלשון המעטה. ועדיין, זה לא נעים.
נפח האטמוספירה של מאדים הוא פחות מאחוז מנפח האטמוספירה של כדור הארץ. פירושו של דבר שמתיישב שיסיר מראשו את קסדת החלל שלו על פני השטח של מאדים – צפוייה לו מיתה משונה מאוד.
כאן בכדור הארץ, מים רותחים ב-100 מעלות צלזיוס. אבל נקודת הרתיחה של מים תלויה בלחץ האוויר. בלחץ אוויר של 0.6%, כפי ששורר במאדים, מים רותחים ב-40 מעלות מתחת לאפס. הרוק, הריריות, הזיעה והדמעות של המתיישב שלנו ירתחו ויתאדו. נוסף על כך, בשל הפרשי הלחצים בין גוף המתיישב לאוויר המאדימי, כל הגזים מהריאות (וממחזור הדם) יֵצאו מהאף ומהפה. בשלב הזה המתיישב שלנו (אם עדיין לא איבד את הכרתו) ירצה למלא מחדש את ריאותיו בחמצן – אלא שבאוויר המאדימי הדליל אין חמצן.
אבל למה שבני האדם רבי התושייה לא ינסו לשנות את מאדים עצמו, לעשות אותו דומה לעולם הבית הכחול שלהם? כך יוכלו המתיישבים לצאת מהמגורים הסגורים והמבוקרים שלהם אל חיק הטבע המאדימי, הקטבים יפשירו, הנהרות יזרמו, דגי הסלמון יקפצו ובני האדם ימצאו את עצמם מתפזרים בערך כפי שהם מתפזרים בכדור הארץ: לפי מקומות שיש בהם פרנסה. למשל, דיג סלמון.
אם כן, כיצד הופכים את מאדים לראוי למגורים?
איך עושים הארצה למאדים?
הארצה (מלשון "ארץ") היא תהליך שינוי האטמוספירה והאקלים של כוכב לכת או ירח כך שיִצרו תנאים דומים לאלה השוררים בכדור הארץ – ויתאימו לצורכי בני האדם (ובעלי החיים). מאחר שמאדים נחשב יעד מועדף להתיישבות האדם בחלל, תוכניות רבות הוצעו לאורך השנים להארצת מאדים. תוכניות אלו נועדו לפתור את שתי הבעיות העיקריות של מאדים: אקלים ואטמוספירה.
476px-MarsTransitionV.jpg
האטמוספירה במאדים דלילה למדי, ופירוש הדבר שאי אפשר לנשום ולחץ האוויר לא מאפשר לחיות בלי חליפת לחץ מיוחדת. והבעיה באקלים היא שהטמפרטורה הממוצעת במאדים היא 60 מעלות מתחת לאפס. מאדים רחוק מהשמש פי אחד וחצי מכדור הארץ, ולכן הוא מקבל רק 44% מאנרגיית השמש שכדור הארץ מקבל. אבל מאדים קפוא גם כי אין לו השמיכה התרמית שמחממת את כדור הארץ – האטמוספירה הלוכדת את אור השמש.
כדי לפתור את שתי הבעיות, עלינו לעבות ולחמם את האטמוספירה המאדימית. הוספת גזי חממה לאטמוספירה, כמו פחמן דו-חמצני ואדי מים, תעשה את שתי הפעולות הללו. כידוע, כדור הארץ שלנו מתחמם בעקבות פליטת פחמן דו-חמצני לאטמוספירה בשריפת דלקי מאובנים כמו נפט, פחם וגז טבעי. אותו תהליך שלילי עבור בני אדם בכדור הארץ יהיה חיובי במאדים. וכמו בכדור הארץ, הוספת גזי חממה לאטמוספירה תיצור אפקט של היזון חוזר: מרבצי הקרח בקטבים ובסלעים יימסו, והפחמן הדו-חמצני ואדי המים ישתחררו לאטמוספירה, יעבו ויחממו אותה יותר. המתיישבים במאדים יוכלו להמיס את הקרח בקטבים ומתחת לפני השטח, להשתמש במים לשתייה ובחמצן לנשימה, ובכך לשחרר את הפחמן הדו-חמצני הכלוא בסלעים – ולחלופין לשחרר את אדי המים עצמם.
אבל האם יש בכלל מספיק גזי חממה במאדים?
האם יש מספיק גזי חממה במאדים כדי לחולל הארצה?
643px-Mars_atmosphere.jpg
הארצת מאדים היא תהליך היפותטי של הנדסת אקלים בקנה מידה החורג מכל פרויקט אחר בהיסטוריה של האנושות. לשם השוואה, כל הפעילות התעשייתית האנושית מאז המאה ה-19 חיממה את הארץ במעלה וחצי בממוצע – והרי כאן הכוונה לחמם את מאדים בכ-70 מעלות. לקבוצה של מתיישבים במאדים יידרשו עידן ועידנים כדי לשחרר את כל גזי החממה הכלואים בכל הסלעים בכוכב הלכת. פתרונות מהירים יותר להארצת מאדים הם הפצצת הקטבים בנשק גרעיני (כפי שהציע, למשל, אילון מאסק) והצבת מראות בחלל, מעל הקטבים, שימקדו את אור השמש ויאדו את הקרח.
אבל אפילו אם נתעלם מהשאלה הטכנית, נשארת השאלה העקרונית: האם יש מספיק גזי חממה בכוכב הלכת מאדים כדי לעבות ולחמם את האטמוספירה שלו?
6_MAVEN_Infographic_Digital_FINAL_web.jpg
לפי מחקר שנערך בראשות ברוס ג'ייקוסקי מאוניברסיטת בולדר, קולורדו, במימון נאס"א, התשובה שלילית. ג'ייקוסקי וצוותו אספו נתונים ממקפות נאס"א השונות שמיפו את פני השטח של מאדים, ומצאו כי גם אם נמצא דרך לשחרר לאטמוספירה כל מולקולה של פחמן דו-חמצני ומים מהקטבים, מהסלעים ומפני השטח, נצליח לכל היותר לעבות את האטמוספירה של כוכב הלכת האדום ללחץ אטמוספירי של כ-7% מזה של כדור הארץ. לשם השוואה, על פסגת האוורסט הלחץ האטמוספירי הוא כ-30% מהלחץ האטמוספירי בגובה פני הים – וגם על האוורסט בני אדם מתקשים לנשום.
באשר לטמפרטורה, גם אילו יכולנו פשוט "להלביש" את כל האטמוספירה של כדור הארץ על מאדים, הוא היה מתחמם רק לטמפרטורה ממוצעת של 40 מעלות מתחת לאפס. כי כאמור, המרחק בין מאדים לשמש הוא פי אחד וחצי מהמרחק בין כדור הארץ לשמש.
אבל חוקרים משערים שפעם, בעבר הרחוק, הייתה למאדים אטמוספירה. אז איך נראה מאדים לפני 4.5 מיליארד שנה ומה קרה לו שהוא פשט מעליו את האטמוספירה שלו?
האם למאדים הייתה פעם אטמוספירה והאם ייתכן שתהיה לו בעתיד?
oldmars.jpg
לפני ארבעה וחצי מיליארד שנה, זמן קצר לאחר שנוצר, מאדים היה ככל הנראה כוכב לכת חמים ומימי בעל אטמוספירה עבה בהרבה מזו שיש לו כיום. אלא שמאדים מסיבי פחות מהארץ, ורחוק יותר מהשמש. אחרי תקופה של כחצי מיליארד שנה, ליבת כוכב הלכת התקררה והמתכות בגלעין הפכו מנוזל למוצק. התוצאה הייתה הרת אסון למאדים.
השדה המגנטי שנוצר מאפקט הדינמו של המתכות בליבת כדור הארץ הודף את הרוח הסולארית המסוכנת של השמש, ומסייע לשמור על האטמוספירה שלנו. במאדים, לאחר שהמתכות בליבה שלו התמצקו, השדה המגנטי נעלם וכוכב הלכת נותר חסר הגנה מול הרוח הסולארית. חלקיקי השמש המהירים החלו להעיף גזים מהאטמוספירה העליונה לחלל, בהם גזי חממה כמו פחמן דו-חמצני ואדי מים. כעבור מיליארד שנה הפך מאדים לעולם יבש וקר. לפי נתונים שהתקבלו מהמקפת MAVEN של נאס"א, מאדים עדיין "מדמם" כ-100 גרם של חלקיקים מהאטמוספירה מדי שנה.
הדמיה של נאס"א המראה את מאדים הקדום, הנעים והרטוב:
את מה שאבד אין להשיב. אם לא מביאים בחשבון מרבצים של פחמן דו-חמצני ומי קרח שאולי מסתתרים עמוק מתחת לפני השטח, למאדים היום פשוט אין מספיק גזי חממה כדי לעבות את האטמוספירה ולחמם את העולם באופן משמעותי.
אילו היינו רוצים ליישב את מאדים, האם היינו יכולים לייבא אליו גזי חממה? אפשרות אחת שהוצעה בעבר היא לייבא אליו מתאן מהאטמוספירה של טיטאן, ירחו של שבתאי, או אמוניה מאחד מכוכבי הלכת הננסיים. מתאן ואמוניה הם גזי חממה מצוינים, אבל הם גם גזים קלים מאוד. אפילו אם נצליח לייבא אותם בכמויות הנדרשות כדי לעבות ולחמם את האוויר המאדימי, הם צפויים להתנדף לחלל בקצב מהיר עוד יותר מהפחמן הדו-חמצני שמילא את האטמוספירה העתיקה של מאדים. למעשה, אפילו אם נצליח לחולל שדה מגנטי מלאכותי למאדים (וגם לכך יש כמה תוכניות מגירה), גז כמו מתאן מתפרק באופן טבעי באור השמש כעבור שנים אחדות, ואילו האמוניה תתפרק כעבור שעות אחדות.
אבל מה לגבי גזים מלאכותיים?
האם אפשר להשתמש בגז פריאון כדי לחמם את מאדים?
perfume-4777464_1920.jpg
הצעה מעניינת שעשויה לסייע להפוך את מאדים לביתנו היא להשתמש בתרכובות כלורופלואורו-פחמן, הידועות בשמן המסחרי – גז פריאון. גז פריאון מורכב מאטום פחמן, שני אטומי כלור ושני אטומי פלואור. כאן בכדור הארץ היה הפריאון נפוץ בעיקר במקררים, מזגנים ותרסיסים – עד שנאסר השימוש בו ב-1987, בשל הפגיעה בשכבת האוזון. אבל במאדים הגז המזיק הזה יכול לחולל פלאים.
ג'יימס לאבלוק, בספרו The Greening of Mars ("הורקת מאדים", כלומר הפיכתו לירוק), ורוברט זוברין, מייסד אגודת מאדים, הציעו שניהם שימוש בגז פריאון כאמצעי לחימום מאדים לטווח ארוך. תרכובות כלורופלואורו-פחמן נחשבות גז חממה חזק בהרבה מפחמן דו-חמצני. לפי חישוב אחד, יידרשו לא יותר מ-170,000 טון פריאון מדי שנה כדי לחמם את מאדים ב-70 מעלות צלזיוס – לא רחוק מכמויות הפריאון שהאנושות ייצרה לפני 1992, שאז נכנס לתוקף פרוטוקול מונטריאול שאסר את השימוש בגז.
אפשרות אחת, אם כן, היא לחזור לייצר גז פריאון ולהפציץ את מאדים בטילי פריאון דחוס. זאת הייתה הצעתו של לאבלוק בספרו. אלא שפרויקט שינוע כזה יהיה יקר להפליא, יותר מפרויקט יישוב מאדים בבני אדם (כולל הציוד שבני אדם זקוקים לו).
אפשרות ריאלית יותר היא לייצר פריאון במאדים, לפי הצעתו של זוברין. למרבה המזל, הרכיבים כולם שם: יסוד הפלואור נפוץ מאוד במאדים (32 חלקיקים למיליון לעומת 19.4 חלקיקים למיליון בכדור הארץ), וניתן יהיה לכרות אותו מהמינרל פלואוריט, הקרוי על שמו. גם לכלור אין מה לדאוג – גם הוא נמצא בשפע במאדים. והפחמן מהווה את רוב האטמוספירה הדלילה של כוכב הלכת.
640px-Terraforming_of_Mars.jpg
כמובן, ייצור של גז פריאון במאדים ברמה שתתקרב לשיא ייצור הפריאון בכדור הארץ תצריך תשתית חומרית שלא תעמוד לרשות המתיישבים הראשונים: תחנות כוח, כוח אדם, מפעלים, כבישים.
נראה שלפחות בעתיד הנראה לעין, לאנושות חסרה הטכנולוגיה ובמאדים חסרים המשאבים כדי לחולל הארצה שלמה של כוכב הלכת האדום. כמובן, אין פירושו של דבר שלא ניתן לחיות במאדים. תחנת החלל הבינלאומית מיושבת ברציפות מאז שנת 2000, והיא מסתובבת סביב כדור הארץ בוואקום הקפוא של החלל. הדורות הראשונים של המתיישבים במאדים פשוט יצטרכו להסתמך על טכנולוגיה להישרדותם.
לשם כך נערכות הדמיות מאדים ברחבי העולם – ובאוקטובר 2020 תיערך הדמיית מאדים בינלאומית גם בישראל.
כיצד ניתן להתאמן לקראת משימה במאדים באמצעות הדמיית מאדים כאן, בכדור הארץ?
ההתיישבות הראשונה במאדים נוסדה מזמן, בשנת 2000 – באי דבון. שם, בצפון קנדה, בנתה אגודת מאדים את הבסיס FMARS – ראשי תיבות של Flashline Mars Arctic Research Station. האתר נבחר בשל היובש והקור הקיצוני שלו, שדומים לתנאי הסביבה במאדים. מדי שנה בקיץ, צוות המונה שישה עד שבעה מתנדבים מגיע לאייש את התחנה, ושוהה בה כמה חודשים. חברי הצוות יוצאים ממבנה התחנה אך ורק בחליפות חלל (לא אמיתיות), מתקשרים עם "כדור הארץ" בעיכוב מלאכותי של 20 דקות (פרק הזמן הממוצע למעבר התקשורת בין כדור הארץ למאדים) ועורכים ניסויים מדעיים שונים במטרה ליצור גוף ידע שישמש את החוקרים והמתיישבים בכוכב הלכת האדום. כך, למשל, הצוותים ב-FMARS בוחנים שיטות למציאת מאגרי מים תת-קרקעיים באדמת הטרשים של דבון.
640px-FMARS_2009_panorama.jpg
אגודת מאדים מפעילה עוד בסיס הדמיית מאדים, בשם MDRS, ביוטה, ארצות הברית. הדמיות אחרות הן MARS-500 במוסקבה, שנועד לבדוק את העמידות הפסיכולוגית לתנאי הבדידות של משימה מאוישת למאדים, ו-HI-SEAS במאונה לואה שבהוואי.
dmars.jpg
ב-2018 נערכה הדמיית מאדים הראשונה בישראל, D-MARS, ראשי תיבות שלDesert Mars Analog Ramon Station, של סוכנות החלל הישראלית. שישה "רמונאוטים" אספו דוגמיות קרקע ומדדו את הקרינה הקוסמית במכתש רמון. עד כה נערכו כמה הדמיות מאדים בנגב, לרבות כאלה של בני נוער, במסגרת תוכניות חקר.
במהלך אוקטובר 2021 ישראל מארחת את הדמיית המאדים הבינלאומית AMADEE של פורום החלל האוסטרי וסוכנות החלל הישראלית. שישה אסטרונאוטים אנלוגיים ינסו לשרוד באקלים הצחיח ובסביבה המבודדת של מכתש רמון, ויבצעו מספר רב של מחקרים אקדמיים וניסויים בטכנולוגית חלל חדישה, בניסיון לשפר את סיכויי ההישרדות של משימה מאוישת עתידית למאדים.
ועם כל זאת, תהום ברוחב 50 מיליון ק"מ פעורה בין הדמיות מאדים במצפה רמון לבסיס במאדים עצמו. כל משימה מאוישת למאדים, קצרה כארוכה, למטרות מחקר או למטרות התיישבות, תהיה ההרפתקה הגדולה והמסוכנת ביותר של האנושות. במקרה של דלקת בתוספתן, איש הצוות מהדמיית מאדים בנגב יפונה לבית החולים סורוקה בבאר שבע, ואסטרונאוט אנלוגי מצוות הגיבוי יחליף אותו. במאדים לא יהיו צוותי גיבוי או צוותי רפואה. לא יהיה לאן להתפנות. האסטרונאוטים הראשונים יצטרכו להסתדר בכוחות עצמם, בבידוד שאין ולא הייתה לו מקבילה בכל כדור הארץ.