Već smo duže vrijeme fascinirani Marsom. Ne samo zbog toga što ćemo tamo možda otkriti tragove drevnog života ili što smo na njega poslali niz rovera i svemirskih letjelica te iz prve ruke “doživjeli” neki drugi planet već i zato što je on mogući kandidat za stvaranje naše prve višeplanetarne civilizacije.

Naime, već se dugo razmatra na koji bi način ovaj prašnjav i suh planet mogao postati nastanjiv ili pogodan za stalne baze s ljudskom posadom. Jedan od prvih koraka u tom smjeru je izgradnja naselja na Marsu. Međutim, dugoročno bi bilo idealno teraformirati Crveni planet, odnosno pretvoriti ga u novu Zemlju na kojoj bi bilo rijeka, zelenih površina i atmosfere koja bi se mogla udisati.

No, sadašnja atmosfera na Marsu uopće nije pogodna za Zemljane. Veoma je rijetka, a sastoji se uglavnom od ugljikovog dioksida. Kada bismo tamo pokušali disati, ubrzo bi se pozdravili sa životom. No naučnici su sada postigli jednu važnu stvar – počeli su uspješno proizvoditi kisik na Crvenom planetu, i to s uređajem koji je nešto malo manji od kofera.

NASA je u rover Perseverance ugradila MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization (ISRU) Experiment) koji putem elektrolize rastavlja molekule ugljikovog dioksida na kisik i ugljikov monoksid. Tokom 2021. godine MOXIE je uspješno proizveo kisik sedam puta i izgleda da će i dalje biti dobar u obavljanju ovog posla.

“Ovo je prva demonstracija stvarnog korištenja resursa na površini drugog planeta pri kojoj se putem hemijske transformacije stvara nešto što može biti korisno za ljudsku misiju. U tom smislu ovo je historijski korak”, rekao je Jeffrey Hoffman s MIT-a, bivši NASA-in astronaut i zamjenik glavnog istraživača projekta MOXIE.

No, šta to zapravo znači? Može li taj uređaj proizvesti dovoljno kisika za održavanje stalne ljudske postaje na Marsu i je li možda ovo početna faza nekog budućeg projekta teraformacije Crvenog planeta?

“Čak i kad bi MOXIE mogla mahnuti čarobnim štapićem, i dalje bismo imali gustoću zraka koja je manja od 1%”

Astrofizičar Bojan Pečnik, jedan od voditelja projekta Hipersfera koji je doktorirao na Institutu za ekstraterestrijalnu fiziku Max Planck u Njemačkoj, dao je odgovor na neka od ovih pitanja.

“MOXIE je prvi put uspješno pokazao da je moguće i izvedivo korištenje lokalnih resursa za proizvodnju stvari koje su nam potrebne za duži boravak na tom nebeskom tijelu. Stručni termin za to je ISRU, odnosno ‘In-situ resource utilization’. To nam umnogome olakšava odabir kako se spakirati za takav put, što i koliko ponijeti sa sobom, a šta možemo napraviti jednom kad dođemo na cilj našeg putovanja, koristeći lokalne elemente”, rekao je Pečnik za Index.

“MOXIE je tehnološki dokaz koncepta da je ISRU moguć na Marsu, da možemo proizvesti kisik koji nam treba za disanje, pa stoga možemo razmišljati o višegodišnjim svemirskim misijama. Mars i Zemlja kruže oko Sunca na način da svake dvije do dvije i pol godine međusobno dođu u poziciju iz koje možemo, koristeći postojeću ili tehnologiju u razvoju, stići na Mars za otprilike 6 mjeseci. Stoga će svaka misija na Mars s ljudskom posadom u doglednoj budućnosti trajati najmanje tri godine”, dodao je.

“Bez obzira što je MOXIE pokazao da može iz tanašne Marsove CO2 atmosfere proizvesti O2 razdvajanjem kisika od ugljika, te je proizvedeni kisik vratila u Marsovu atmosferu, ovo niti konceptualno nije početak teraformiranja Marsa, pretvaranja njegove atmosfere u nešto u čemu bismo mogli obitavati bez zaštitne opreme. Naime, MOXIE proizvodi kisik uzimajući CO2 iz atmosfere, čija je gustoća manje od 1% Zemljine”, objašnjava Pečnik.

“Čak i kad bi MOXIE mogao mahnuti čarobnim štapićem i kompletnu Marsovu atmosferu pretvoriti iz CO2 u O2, i dalje bismo imali gustoću zraka koja je manja od 1% onoga što nam je potrebno. Za obogaćivanje Marsove atmosfere plinom koji možemo disati, taj plin mora odnekuda doći u atmosferu; iz Marsova tla, iz polarnih ledenih kapa, ili iz svemira (npr. iz kometa i asteroida koji su bogati vodom)”, navodi astrofizičar.

Problem s teraformiranjem

“Dodatno, iako MOXIE ne koristi vodu za proizvodnju kisika, on je vrlo energetski neučinkovit pa teško vidim kako i zašto bi se ta tehnologija mogla skalirati na veličinu potrebnu za ljudsku naseobinu. Vjerovatnije je da će se za te potrebe koristiti neki drugi koncept proizvodnje kisika. Za početak, vjerojatno ćemo koristiti Sabatierov proces u kojem se ugljik dioksid i voda (od leda ispod površine) kombiniraju u metan i kisik. Kisik, osim za disanje, nam treba kao oksidans za metan, gorivo koje raketa koristi za povratak na Zemlju”, dodao je.

“Za teraformiranje Marsa dodatan problem je to što Mars nema globalno magnetsko polje, koje bi štitilo njegovu atmosferu od erozije zbog Sunčevog vjetra, koji svojim česticama izbija u svemir molekule plina iz gornjih slojeva Marsove atmosfere. Stoga, osim izvora atmosferskog plina, da bismo teraformirali Mars, moramo smisliti na koji način zadržati atmosferu u Marsovom gravitacijskom polju”, zaključio je Pečnik.

Dakle, iako je ovaj uređaj prva uspješna demonstracija stvaranja kisika na nekom drugom planetu, izgleda da nam neće puno pomoći u smislu teraformiranja planeta jer se ipak radi o podosta zahtjevnom projektu koji ovisi o mnogo faktora. Također je upitno može li MOXIE proizvoditi dovoljno kisika za potrebe astronauta koji bi boravili u nekoj stalnijoj bazi na Crvenom planetu.

Koliko je MOXIE proizveo kisika za disanje?

Cilj stručnjaka je proizvesti sistem za održavanje života koji može raditi neprekidno, kako bi ljudi u nekoj budućoj svemirskoj bazi mogli normalno disati. Taj sistem će morati biti puno veći od uređaja MOXIE, piše Science Alert.

“Mali tim astronauta bi tokom jedne godine boravka na Marsu trebao oko jedne metričke tone kisika za disanje“, rekao je fizičar i planetarni znanstvenik Michael Hecht s MIT-a.

MOXIE je dizajniran da tijekom jednosatnog rada proizvede do 10 grama kisika, što je dovoljno da jedan astronaut može disati oko 20 minuta. U svakom od sedam ciklusa, MOXIE je proizveo između 5.4 i 8.9 grama molekularnog kisika, što je ukupno 49.9 grama.

Budući da temperatura i gustoća zraka na Marsu varira, ne samo tokom dana i noći već i tokom godišnjih doba, naučnici su testirali može li MOXIE funkcionirati u širokom rasponu temperatura i gustoće zraka. U svojih sedam pokušaja, MOXIE je uspio proizvesti kisik u različitim uslovima: danju, noću i tokom cijele godine; što je vrlo ohrabrujuć rezultat.

Naučnici su tokom prve godine rada MOXIE-a zapravo dobili bolji uvid u to kako bi trebao u budućnosti izgledati funkcionalan sistem za održavanje života na drugom planetu.