האבק שעשוי
לחמם את מאדים

חוקרים של כוכבי לכת נוהגים לעיתים קרובות להציג את  הסיפור "זהבה ושלושת הדובים" כדימוי להתאמה המושלמת של כדור הארץ להיווצרות חיים. בסיפור זהבה בוחרת תמיד באפשרות הנוחה לה ביותר: המיטה הרכה המתאימה לאורך גופה; הכיסא שאינו קשה או רך מדי; והדייסה שאינה חמה או קרה. כך גם כדור הארץ ממוקם בדיוק במרחק המתאים מהשמש. הוא אינו רחוק מדי כמו מאדים הקפוא, ואינו קרוב מדי כמו נוגה, שם טמפרטורת פני השטח מטפסת לכ-400 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה על פני כדור הארץ אף מאפשרת למים להתקיים במצב נוזלי – אחד התנאים החיוניים לחיים.

העובדה שכוכבי הלכת השכנים לכדור הארץ אינם מתאימים לקיום חיים לא מפריעה לדמיון האנושי להפליג, ולצייר ערים ותרבויות שלמות על פניהם. להיפך, האתגר הטמון בניסיון להתאים אותן לחיים מפרה את דמיונם של חוקרים וסופרים. כוכב הלכת שמושך את תשומת הלב המרבית הוא  מאדים – כוכב הלכת האדום. מאדים נחשב המועמד המוביל להתאמה לחיים בשל קרבתו היחסית לכדור הארץ ומאפייניו הדומים לאלו של עולם הבית שלנו. עם זאת, הוא עדיין רחוק מלהיות מושלם: מדובר בכוכב לכת קפוא, שהטמפרטורה הממוצעת בו עומדת על 62 מעלות מתחת לאפס, והאטמוספרה דלילה במיוחד. אף שמחקרים הראו כי בעבר הרחוק,  לפני כ-600 אלף שנה, אולי זרמו מים על פני השטח של מאדים, כיום הנוזל היקר מצוי רק בקטבים הקפואים, או חבוי מתחת לפני השטח.

בעבר הרחוק אולי זרמו מים על פני השטח של מאדים, אך כיום הנוזל היקר מצוי רק בקטבים הקפואים, או חבוי מתחת לפני השטח. הקרח בקוטב הצפוני של מאדים | NASA/JPL-Caltech/MSSS

חימום מלאכותי

למרות כל זאת, על פי מחקר חדש שפורסם בכתב העת Science Advances, אותו מנגנון המחמם את כדור הארץ שלנו – אפקט החממה – יכול לחמם את מאדים כדי שיהיה ראוי למגורי אדם. מאדים מכיל כמויות אדירות של גרגירי אבק, שנוצרו מבלייה של מינרלים עשירים בברזל. גרגירי האבק הללו הם כדוריים, ברדיוס של כ-1.5 מיקרון (מיליוניות המטר) בקירוב, והמבנה שלהם גורם לקרני השמש להתפזר באופן שווה לכל הכיוונים. הפיזור האחיד מוביל לכך שכשהם מתרוממים לגבהים הם משמשים מעין צילייה שעוזרת לקרר את מאדים, במקום שיהיו שמיכה שמאפשרת לשמש לחמם את פני השטח.

על פי המחקר החדש אפשר להנדס את חלקיקי האבק המקומיים הללו כך שצורתם תעודד את הקליטה של חום השמש, בלי שיהיה צורך "לייבא" חלקיקי אבק מיוחדים מכדור הארץ כדי שיעשו את זה. 

לשם כך פיתחו החוקרים דרך ליצור, מאותם מינרליים מקומיים, חלקיקים בעלי גיאומטריה מקלונית, ולא כדורית, הגדולים פי שניים מגרגירי האבק שעל מאדים וקטנים רק במעט מנצנצים. הם עשו זאת באמצעות הדמיה שהתייחסה לרוחות האטמוספריות של מאדים, לטופוגרפיה של מאדים ולגורמים נוספים.

המחקר בחן את השפעת החלקיקים על כליאת הקרינה. לצורך החישובים נעשה שימוש בתוכנת הדמיה מתקדמת בשם MarsWRF, המדמה את תנאי האטמוספרה של מאדים. התוצאות היו מרשימות: החלקיקים הצליחו לספוג את קרני השמש ביעילות רבה והעלו את הטמפרטורות במאדים בכ-10 מעלות צלזיוס תוך כמה חודשים. אומנם הכמות הנדרשת – שני מיליון טונות של אבק מקלוני – משמעותית, אך העובדה שהחומרים מצויים על מאדים הופכת את הרעיון לפרקטי יותר.

בהדמיות, החלקיקים הצליחו לספוג את קרני השמש ביעילות רבה והעלו את הטמפרטורות במאדים בכ-10 מעלות צלזיוס תוך כמה חודשים. אילוסטרציה של השיטה | Aaron M. Geller, Northwestern, Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics + IT-RCDS

למרות זאת, קשה להאמין שנחזה בעתיד הנראה לעין בהנדסה חובקת עולם של כוכב הלכת מאדים, מאחר ששינוי מלאכותי של תנאי סביבה בקנה מידה כה גדול הוא תהליך מורכב ומסוכן ביותר. גם אם יצליחו המדענים להתגבר על המכשולים המיידיים, מאדים מציב אתגרים משמעותיים נוספים מעבר לטמפרטורה. בין השאר,  כמות החמצן באטמוספרה שלו מעטה מאוד בהשוואה לכדור הארץ, והלחץ בו נמוך פי כ-160. ככל שלחץ האוויר יורד, יורדת טמפרטורת הרתיחה של נוזלים, וכך גם של נוזלי הגוף. לכן, חשיפה ללחץ אטמוספרי נמוך ללא חליפות חלל עלולה לגרום לתופעות פיזיולוגיות חמורות, כמו רתיחת הדם.

בנוסף, כמות הקרינה העל-סגולה במאדים גבוהה במיוחד בשל היעדר שכבת אוזון, והיא עלולה להיות קטלנית. ולבסוף, החוקרים מעלים את האפשרות שהקרקע על מאדים עלולה להיות מלוחה או רעילה, וכך להוסיף עוד אתגר בדרך לגידול יבולים חקלאיים בכוכב הלכת השכן.

אם כך, מעבר לחזון של חימום מאדים, המחקר מדגים עיקרון רחב יותר: על ידי הבנה עמוקה של התהליכים המתרחשים בכדור הארץ, כמו המנגנונים שיוצרים את אפקט החממה, אפשר לפתח כיווני מחשבה חדשים ליישום בשאר כוכבי הלכת.