تأثير الاحتباس الحراري اللازم لتحويل المريخ: أفضل طريقة لجعل المريخ صالحًا للسكن
لطالما فكر الكثير من العلماء ومؤلفو الخيال العلمي في تحويل المريخ إلى كوكب صالح للسكنى، وإذابة المخزونات الهائلة من الجليد في قطبيه لخلق بيئة مناسبة للبشر. في الحقيقة، هذا الموضوع مثير للجدل للغاية؛ إذ يعتقد البعض أن سكان الأرض ليس لديهم الحق في العبث بمناخ كوكب آخر، ويرى آخرون أن المريخ قد يصبح ملاذًا للبشر الذين قد يحتاجون إلى الفرار من هذا العالم مع تدهور الظروف. وتقول حجة أخرى إن المريخ كان على الأرجح أكثر دفئًا ورطوبة في ماضيه البعيد، وربما كان يؤوي حياة، لذا فإن إعادته إلى حالته السابقة أمر منطقي.
من بين الأفكار حول كيفية تدفئة المريخ: رش "أشياء" بالقرب من القطبين من شأنها أن تمتص المزيد من ضوء الشمس، أو وضع مرايا كبيرة في مدار حول الكوكب لتعكس المزيد من ضوء الشمس عليه. تبين هذه المقالة بعض الأفكار المتداولة بين الباحثين الفلكيين المتحمسين لإعمار المريخ.
قراءة مقترحة
تحفيز الاحتباس الحراري:
تشير الأبحاث إلى أن حقن الغازات الدفيئة الاصطناعية قد يكون من أكثر الطرق المطروحة جدية لتدفئة المريخ، خصوصًا مع وجود جليد مائي وجليد جاف عند القطبين يمكن أن يغيّرا سماكة الغلاف الجوي إذا ذابا تدريجيًا.
تشير أبحاث حول تدفئة المريخ بالغازات الدفيئة الاصطناعية إلى أن فرض الاحتباس الحراري، عن طريق حقن الغازات المسببة له، قد يكون أفضل وسيلة لجعل المريخ مناسبًا للحياة، هذا طبعًا إذا قررت الحكومات القيام بذلك. وقد قرر العلماء أنه يمكن تسخير الظروف التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض لتحويل المريخ. إن تحفيز الاحتباس الحراري في مختبر بحجم كوكب سيكون بمثابة نعمة للعلم في بعض النواحي. تقول مارغريتا مارينوفا، من مركز أبحاث إيمز التابع لوكالة ناسا: "إن جلب الحياة إلى المريخ ودراسة تطوّرها من شأنه أن يساهم في فهمنا للتطور، وقدرة الحياة على التكيف والتكاثر في عوالم أخرى. ولأن تسخين المريخ يعيده فعليًا إلى حالته السابقة الأكثر قابلية للسكن، فإن هذا من شأنه أن يعطي أي حياة كامنة محتملة على المريخ فرصة للانبعاث والتطور بشكل أكبر". نظرًا لأن الغلاف الجوي للمريخ رقيق للغاية وكونه أبعد عن الشمس، فإن المريخ أكثر برودة من الأرض. لا يوجد دليل على وجود أي مياه سائلة على السطح حاليًا، والماء السائل ضروري للحياة كما نعرفها. لكن المناطق القطبية تحتوي على مخزونات هائلة من الجليد المائي وجليد ثاني أكسيد الكربون، أو ما يسمّى الجليد الجاف. قال المنظرون في الماضي أن ذوبان القطبين قد يزيد من سماكة الغلاف الجوي، والذي يعمل مثل البطانية على عزل السطح ويخلق في النهاية مناخًا أشبه بالأرض.
الغاز المفضل للاحتباس الحراري:
تركز الدراسة الجديدة على نوع الغاز الأكثر كفاءة، وعلى الكيفية التي يمكن بها لجرعات صغيرة نسبيًا أن تبدأ سلسلة احترار طويلة جدًا على سطح المريخ.
مقارنة فعالية التسخين والزمن المتوقع
300 جزء في المليون
وفقًا للنماذج، قد تكفي هذه الإضافة من خليط الغاز لبدء تأثير دفيئة جامح على المريخ، لكن اكتمال العملية قد يستغرق مئات أو آلاف السنين.
يوجد في البحث الجديد نمذجة حاسوبية لكيفية تأثير الغازات المسببة للاحتباس الحراري البشرية، على درجة حرارة المريخ ودورها في إذابة الجليد المائي وجليد ثاني أكسيد الكربون عند القطبين. وقد توصلت الدراسة إلى أن الغازات المصنعة صناعيًا قد تكون أكثر فعالية بمقدار 10000 مرة من ثاني أكسيد الكربون في تدفئة الكوكب الأحمر. وجدت مارينوفا وزملاؤها أن الغازات التي ستعمل بشكل أفضل هي الفلورين ويمكن تصنيعها من عناصر متوفرة بسهولة على المريخ. ووفقًا للنماذج، فإن إضافة 300 جزء في المليون من خليط الغاز إلى الهواء المريخي من شأنه أن يؤدي إلى إحداث تأثير دفيئة جامح. الصفائح الجليدية القطبية ستتبخر ببطء، وسيتسبب ثاني أكسيد الكربون المنطلق بمزيد من الاحترار والذوبان، وسيرتفع الضغط الجوي. ولكن العملية ستستغرق مئات أو آلاف السنين حتى تكتمل.
مقدار الاحتباس الحراري المطلوب:
السؤال التالي هو ما مقدار الاحتباس الحراري المطلوب لتسخين المناخ البارد على المريخ بما يكفي لنمو الأشجار عليه؟ تشير الأبحاث الجديدة إلى مقدار ما يجب رفعه من ثاني أكسيد الكربون (CO2) على المريخ لدعم نمو النباتات، أي لرفع درجة حرارة الكوكب بما يكفي لنمو الأشجار. ومن المدهش أن الظروف التي تسمح بنمو النباتات على الكوكب الأحمر لن تحدث في "المناطق الاستوائية" في البداية.
توازن الطاقة:
تبحث هذه الدراسة في عدة عمليات حرارية ومناخية متداخلة لتحديد أين قد تظهر أولى البيئات المناسبة لنمو النباتات على المريخ.
عناصر توازن الطاقة والنتائج الرئيسية
| العنصر | ما الذي تمت دراسته | النتيجة أو الدلالة |
|---|---|---|
| ثاني أكسيد الكربون | التكاثف والتبخر على السطح | يؤثر في تبادل الحرارة وفي قابلية تشكل بيئة أدفأ |
| باطن الأرض | تبادل الحرارة مع السطح | يدخل ضمن ميزانية الطاقة التي تحدد الظروف المحلية |
| الدورة الجوية | نقل الحرارة عبر الغلاف الجوي | يساهم في توزيع الاحترار بين المناطق |
| حوض هيلاس | مقارنة موقعه بالمناطق الاستوائية | قد تظهر فيه أولًا الظروف الملائمة لنمو النباتات |
| بيانات فايكنغ | درجات الحرارة والضغط منذ سبعينيات القرن العشرين | استُخدمت لمحاكاة ظروف المريخ حاضرًا وماضيًا ومستقبلًا |
يقود هذا السيناريو المستقبلي لنمو النباتات روبرت أولشيفسكي، أستاذ في جامعة وارسو للتقانة في بولندا. لقد قاد هو وزملاؤه من الباحثين دراسة توازن الطاقة السطحية على المريخ، مثل التبادل الانتشاري للحرارة بين تكاثف ثاني أكسيد الكربون وتبخره، وتبادل الحرارة مع باطن الأرض، ونقل الحرارة عن طريق الدورة الجوية. ومن المثير للدهشة أن الظروف التي تسمح بنمو النباتات لا تحدث أولاً داخل المناطق الاستوائية (±25 درجة) ولكن في منطقة حوض هيلاس. ويؤدي المزيد من الزيادة في تأثير الاحتباس الحراري إلى توسيع المنطقة المناسبة لنمو النباتات في نصف الكوكب الجنوبي. وباستخدام مجموعات بيانات درجة الحرارة والضغط التي جمعتها مركبة الهبوط فايكنغ على المريخ في سبعينيات القرن العشرين، قام أولزيفسكي وأعضاء فريق البحث بمحاكاة مجموعة متنوعة من العمليات على المريخ، سواء في الوقت الحاضر أو في العصور الماضية / المستقبلية.
طنجرة الضغط:
في هذه المرحلة، ينتقل النقاش من فكرة التسخين العامة إلى الشروط الدقيقة التي يجب ضبطها حتى تصبح بيئة المريخ قابلة لدعم الأشجار والنباتات.
العوامل البيئية المطلوبة لنمو الأشجار
قيّم الباحثون مجموعة من الشروط المترابطة التي لا يكفي واحد منها وحده لجعل المريخ مناسبًا للنباتات.
الضغط الجوي
دُرس الضغط الكلي المطلوب على المريخ لخلق ظروف أقرب إلى بيئة قابلة لدعم النبات.
ثاني أكسيد الكربون والأكسجين
جرى تقييم النسبة المقبولة المرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، إلى جانب الأكسجين المطلوب لنمو الأشجار.
المياه ودرجة الحرارة
اعتُبرت كمية المياه المتاحة ونطاق درجات الحرارة من الشروط الأساسية، مع تركيز خاص على الحرارة بوصفها المتغير البيئي الأهم.
قام أولزيوسكي وزملاؤه بتقييم الضغط الكلي المطلوب على المريخ، والنسبة المئوية العالية من ثاني أكسيد الكربون المقبول، والأكسجين المطلوب، وكمية المياه المتاحة، ونطاق درجات الحرارة اللازمة لنمو الأشجار. ويشير أولزيوسكي إلى أن الظروف الجوية الموجودة على المريخ اليوم تجعل وجود الحياة مستحيلاً. وقد تم النظر في متطلبات نمو النباتات على المريخ في سياق إعادة تشكيل الأرض والبيوت البلاستيكية منخفضة الضغط. مضيفًا أن بحثه ركز على درجة الحرارة لأنها المتغير البيئي الأساسي الذي يتغير أثناء إعادة تشكيل الأرض وتتحكم في دورة ثاني أكسيد الكربون وتكوين الماء السائل. وتظل مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي الدافئ الكثيف مصدر قلق منفصل مهم.
وخلص الباحثون على وجه التحديد إلى أن الارتفاع المنخفض لحوض هيلاس يسمح بخلق الظروف الأولى المواتية لنمو الأشجار.
إن أفضل طريقة لجعل المريخ صالحًا للسكنى هي حقن غازات الدفيئة الاصطناعية في غلافه الجوي، ويمكن شحن هذه المواد إلى المريخ أو تصنيعها هناك". هذه مقولة رائجة اليوم بين الخبراء، وهم يبحثون فيها. ربما يصلون إلى ذلك!