مریخ می تواند به یک تپه شنی واقعی تبدیل شود

فیلم Dune در سیاره‌ای بیابانی در یک منظومه ستاره‌ای دور، جایی که علم انسان‌ها را قادر به زندگی و تنفس کرده است. آیا می توانیم از همین فناوری برای شکل دادن به مریخ استفاده کنیم؟

Dune نام غیررسمی سیاره Arrakis است، یک دنیای صحرایی ناهموار که در منظومه ستاره‌ای Canopus قرار دارد و بیشتر داستان در آن رخ می‌دهد. دو ساکن اصلی آن گروهی از مردم سرسخت به نام فریمن و موجوداتی بومی به نام Shai-Hulud - گونه‌ ای از کرم‌های شنی غول‌پیکر که هزاران سال زندگی می‌کند و می‌تواند به طول بیش از دو کیلومتر برسد.

رژیم غذایی اصلی Shai-Hulud ماسه است که با موجودات کوچکی به نام پلانکتون شنی تغذیه می کند. همانطور که آنها این غذای نسبتاً ملایم را هضم می کنند، متابولیسم آنها اکسیژن آزاد می کند - که شاید با توجه به اینکه ماسه فقط دی اکسید سیلیکون است (اتمی از سیلیکون که به دو اتم اکسیژن پیوند دارد) و این به آراکیس فضایی می دهد که برای انسان قابل تنفس است.

در زمین، ما جو قابل تنفس خود را مدیون فتوسنتز گیاهان و باکتری ها هستیم. اینها دی اکسید کربن و آب را جذب می کنند، آنها را با نور خورشید ترکیب می کنند تا برای خود غذا به شکل قند ایجاد کنند و در طول مسیر اکسیژن تولید می کنند.

انسان ها – و به طور کلی حیات حیوانات – نمی توانستند روی زمین تکامل پیدا کنند، اگر رویداد بزرگ اکسیژن رسانی بین 2 تا 2.4 میلیارد سال پیش نبود، زمانی که سیانوباکتری های فتوسنتز کننده ساکن در اقیانوس های اولیه سیاره، اکسیژن را به جو پرتاب می کردند.

پروفسور گری کینگ از دانشگاه ایالتی لوئیزیانا می گوید: "این در جوی به اوج رسید که می توانست از متازوئن ها [جانداران چند سلولی] در حدود 540 میلیون سال پیش و سپس تا حدودی بعدتر از ما حمایت کند."

کینگ در حال تحقیق در مورد امکان استفاده از باکتری های فتوسنتز کننده – همچنین به عنوان فوتوتروف – برای وارد کردن اکسیژن به جو مریخ است. این فرآیند مهندسی یک دنیای بیگانه برای اینکه آن را بیشتر شبیه به دنیای خودمان کند و به طور بالقوه برای انسان قابل سکونت باشد، گاهی اوقات به عنوان "زمین سازی" شناخته می شود.

در سال 2012، مریخ نورد کنجکاوی ناسا شواهد مستقیمی مبنی بر وجود آب در مریخ پیدا کرد که یک عنصر کلیدی برای فتوسنتز است. با این حال، بیشتر آب جامد منجمد است. یکی از راه‌هایی که طرح زمین‌سازی کینگ می‌تواند کار کند، ساخت کارخانه‌های خودکار در مریخ است که گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند تا سیاره را گرم کنند و یخ را به شکل مایع قابل استفاده ذوب کنند.

می‌توان تصور کرد، دمای مریخ می‌تواند به اندازه کافی برای حمایت از فوتوتروف‌ها افزایش یابد. کینگ می‌گوید، اما هنوز هم چالش‌هایی باقی می‌ماند.

دهانه کورولف نمونه ای از دهانه مریخ است که به خوبی حفظ شده است. کورولف در تمام طول سال پر از یخ است ©ESA/DLR/FU Berlin

یکی از مسائل بالقوه جریان تابش پر انرژی است که از خورشید می ریزد. در زمین، ما یک میدان مغناطیسی داریم تا این ذرات را از بین ببرد. اما مریخ چنین حفاظتی ندارد، و تصور می‌شود که جو اصلی سیاره به این صورت بود که حدود 3.5 میلیارد سال پیش از بین رفت - فرآیندی به نام "اسپالاسیون".

چگونه جلوی تکرار همان اتفاق را می گیرید؟

کینگ معتقد است هنگامی که میکروب‌ها یک بیوسفر فعال در مریخ ایجاد کردند، تولید اکسیژن ممکن است بتواند با تلفات پوسته شدن همگام شود - تقریباً به همان روشی که گیاهان روی زمین همگام هستند با مصرف اکسیژن توسط حیوانات و سایر حیات هوازی.

آیا می توانیم بدون آب زنده بمانیم؟

بیابان‌ها مهمان‌نوازترین مکان‌ها نیستند، به ویژه Dune's Arrakis خشن است. باران هرگز روی این سیاره متروک نمی بارید و جمعیت انسانی آن، فریمن ها، برای زنده ماندن باید به برخی از تاکتیک های مدبرانه متوسل می شدند.

یکی از نوآوری‌های آن‌ها لباس هی ثابت است، یک لباس تمام بدن که برای بازیافت تمام رطوبت دفع شده توسط انسان طراحی شده است. عرق از لایه‌های متخلخل داخلی کت و شلوار عبور می‌کند تا فیلتر شود و در جیب‌هایی جمع‌آوری شود که از آنجا می‌توان از طریق لوله نوشید. ادرار و مدفوع به بالشتک‌های ران می‌روند، جایی که آب به‌طور مشابه بازیابی می‌شود. کت و شلوار با عمل راه رفتن پوشنده نیرو می گیرد. همانطور که لیت کینز، رهبر فریمن می گوید: "با یک کت و شلوار فریمن  در شرایط کار خوب، بیش از یک انگشت رطوبت در روز را از دست نخواهید داد..."

هیچ چیز کاملاً شبیه یک لباس ثابت در جهان امروز وجود ندارد، زیرا نیاز زیادی به آن وجود ندارد. اما در فضا، داستان کاملاً متفاوت است.

در Dune، انسان‌ها لباس‌های ثابت می‌پوشند که آب تولید شده توسط بدن را فیلتر و تصفیه می‌کند تا بتوان آن را نوشید ©برادران وارنر

در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) هیچ منبع طبیعی آب وجود ندارد. هر آب جدیدی که به ایستگاه می‌آید باید با موشک از زمین پرتاب شود و هر لیتر هزینه آن چند هزار دلار است. و به همین دلیل، ایستگاه از یک سیستم تصفیه آب حلقه بسته، مشابه لباس‌های عکاسی Fremen، البته در مقیاس شخصی کمتر استفاده می‌کند.

سیستم ISS قادر است تا 93 درصد از آب مصرف شده توسط فضانوردان را بازیافت کند. این شامل رطوبت هوا است که با تعریق و تنفس ترشح می‌شود و همچنین آب و ادرار ضایعات شستشو که با تقطیر خالص می‌شود و سپس برای از بین بردن ناخالصی‌های بیشتر سانتریفیوژ می‌شود. تمام فاضلاب از طریق فرآیندهای تصفیه و فیلتراسیون بیشتر برای از بین بردن سموم و میکروارگانیسم ها عبور می کند. سپس خلوص به صورت الکتریکی آزمایش می‌شود و هر آبی که درجه تولید نمی‌کند دوباره پردازش می‌شود.

ممکن است با فاکتور یخ همراه باشد، اما آب آشامیدنی در ایستگاه فضایی بین‌ المللی خالص‌ تر از آن چیزی است که از اکثر شیرهای خانگی خارج می‌شود.

اقدامات مشابهی در مریخ برای حفظ آب به کار گرفته می شود، جایی که آب مایع قابل استفاده کمیاب خواهد بود. اقدامات دیگر در سیاره سرخ می تواند شامل برداشت آب از جو یا استفاده از کندانسور برای تبدیل بخار موجود در جو به آب مایع مناسب برای آشامیدن باشد.

یک مقاله تحقیقاتی که در سال 2018 در مجله Environmental Science & Technology منتشر شد، آزمایشی از چنین سیستمی را در عربستان سعودی به تفصیل شرح داد. از 35 گرم ژل جاذب رطوبت برای استخراج 37 گرم آب در طول شب با رطوبت 60 درصد استفاده کرد.

نویسندگان این مطالعه گزارش دادند: «این فناوری راه حل امیدوارکننده‌ای برای تولید آب پاک در مناطق دورافتاده خشک و محصور در خشکی فراهم می‌کند».