تزايد استكشاف البشر للمريخ في العقود القليلة الماضية. بالإضافة الى ثماني بعثات نشطة على الكوكب الأحمر أو حوله ، من المقرر نشر سبع مركبات إنزال آلية ومركبات فضائية ومركبات مدارية أخرى هناك بحلول نهاية العقد. وبحلول عام 2030 وما بعده ، تخطط العديد من وكالات الفضاء للقيام بمهمات مأهولة إلى السطح أيضًا.
علاوة على ذلك ، هناك الكثير من المتطوعين المستعدين لعمل ملف رحلة في اتجاه واحد إلى المريخ ، والأشخاص الذين يدافعون عن ذلك تحويله إلى منزل ثان . ركزت كل هذه المقترحات الانتباه على المخاطر الخاصة التي تأتي مع إرسال البشر إلى المريخ. بصرف النظر عن البيئة الباردة والجافة ونقص الهواء والعواصف الرملية الهائلة ، هناك أيضًا مسألة إشعاعها.
الأسباب:
المريخ ليس له غلاف مغناطيسي وقائي ، مثل الأرض. يعتقد العلماء أنه في وقت من الأوقات ، شهد المريخ أيضًا تيارات حرارية في نواته ، مما أدى إلى إنشاء تأثير دينامو يعمل على تشغيل مجال مغناطيسي كوكبي. ومع ذلك ، منذ ما يقرب من 4.2 مليار عام - إما بسبب أ تأثير هائل من جسم كبير ، أو التبريد السريع في جوهره - توقف تأثير الدينامو هذا.
عرض فني لعاصفة شمسية تضرب المريخ وتنزع الأيونات من الغلاف الجوي العلوي للكوكب. ائتمانات: NASA / GSFC
نتيجة لذلك ، على مدار الـ 500 مليون سنة التالية ، كان الغلاف الجوي للمريخ بطيئًا جردته الرياح الشمسية . بين فقدان مجاله المغناطيسي وغلافه الجوي ، يتعرض سطح المريخ لمستويات إشعاع أعلى بكثير من الأرض. بالإضافة إلى التعرض المنتظم للأشعة الكونية والرياح الشمسية ، فإنها تتلقى من حين لآخر انفجارات قاتلة تحدث مع التوهجات الشمسية القوية.
التحقيقات:
ناسا 2001 المريخ أوديسي تم تجهيز المركبة الفضائية بأداة خاصة تسمى تجربة إشعاع المريخ (أو ماري) ، والتي تم تصميمها لقياس البيئة الإشعاعية حول المريخ. نظرًا لأن المريخ له غلاف جوي رقيق ، فإن الإشعاع الذي اكتشفته أوديسي المريخ سيكون تقريبًا نفس الإشعاع الموجود على السطح.
على مدار 18 شهرًا تقريبًا ، اكتشف مسبار Mars Odyssey مستويات إشعاع مستمرة تزيد 2.5 مرة عن تجربة رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية - 22 ملي راد في اليوم ، والتي تصل إلى 8000 ملي راد (8 راد) في السنة. كشفت المركبة الفضائية أيضًا عن حدثين بروتونيين شمسيين ، حيث بلغت مستويات الإشعاع ذروتها عند حوالي 2000 ملي راد في اليوم ، وعدد قليل من الأحداث الأخرى التي وصلت إلى حوالي 100 ملي راد.
للمقارنة ، يتعرض البشر في الدول المتقدمة (في المتوسط) 0.62 راد في السنة . وبينما أظهرت الدراسات أن جسم الإنسان يمكنه تحمل جرعة تصل إلى 200 راد دون حدوث أضرار دائمة ، فإن التعرض لفترات طويلة لأنواع المستويات المكتشفة على سطح المريخ يمكن أن يؤدي إلى جميع أنواع المشاكل الصحية - مثل مرض الإشعاع الحاد ، وزيادة خطر الإصابة بالسرطان. والضرر الجيني وحتى الموت.
رسم بياني يوضح كمية الإشعاع الكوني التي يتعرض لها سطح المريخ. الائتمان: ناسا
وبالنظر إلى أن التعرض لأي كمية من الإشعاع يحمل معه درجة معينة من المخاطر ، فإن وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى تحافظ على سياسة صارمة تتمثل في ألارا (As-Low-As-Reasonable-Achievable) عند التخطيط للبعثات.
الحلول الممكنة:
سيحتاج المستكشفون البشريون للمريخ بالتأكيد إلى التعامل مع مستويات الإشعاع المتزايدة على السطح. علاوة على ذلك ، فإن أي محاولات لاستعمار الكوكب الأحمر ستتطلب أيضًا تدابير لضمان تقليل التعرض للإشعاع. بالفعل ، تم اقتراح العديد من الحلول - على المدى القصير والطويل - لمعالجة هذه المشكلة.
على سبيل المثال ، تحتفظ وكالة ناسا بأقمار صناعية متعددة تدرس الشمس والبيئة الفضائية في جميع أنحاء النظام الشمسي وترصد الأشعة الكونية المجرية (GCRs) ، على أمل اكتساب فهم أفضل للإشعاع الشمسي والكوني. لقد كانوا يبحثون أيضًا عن طرق لتطوير حماية أفضل لرواد الفضاء والإلكترونيات.
في عام 2014 ، أطلقت ناسا الحد من تحدي الأشعة الكونية المجرة ، وهي مسابقة قائمة على الحوافز منحت ما مجموعه 12000 دولار لأفكار حول كيفية تقليل تعرض رواد الفضاء للأشعة الكونية المجرية. بعد التحدي الأولي في أبريل من عام 2014 ، تم إجراء تحدٍ للمتابعة في يوليو منح جائزة قدرها 30 ألف دولار للأفكار التي تتضمن الحماية النشطة والسلبية.
عندما يتعلق الأمر بالإقامة طويلة الأمد والاستعمار ، فقد تم طرح العديد من الأفكار في الماضي. على سبيل المثال ، كما أوضح روبرت زوبرين وديفيد بيكر في مقترحهما الخاص بممثل تمثيل منخفض ' مارس دايركت 'المهمة ، فإن الموائل المبنية مباشرة في الأرض ستكون محمية بشكل طبيعي من الإشعاع. توسع زوبرين في هذا الأمر في كتابه عام 1996 حالة المريخ: خطة تسوية الكوكب الأحمر ولماذا يجب علينا .
تم تقديم مقترحات أيضًا لبناء موائل فوق الأرض باستخدام وحدات قابلة للنفخ مغلفة بسيراميك تم إنشاؤه باستخدام تربة المريخ. على غرار ما تم اقتراحه من قبل كليهما ناسا و ال هذه بالنسبة للتسوية على القمر ، ستعتمد هذه الخطة بشكل كبير على الروبوتات التي تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعروفة باسم ' تلبيد '، حيث يتم تحويل الرمل إلى مادة منصهرة باستخدام الأشعة السينية.
كما أن MarsOne ، وهي منظمة غير ربحية مكرسة لاستعمار المريخ في العقود القادمة ، لديها أيضًا مقترحات حول كيفية حماية مستوطنين المريخ. معالجة قضية الإشعاع ، اقترحت المنظمة بناء درع في المركبة الفضائية للبعثة ، ومركبة العبور ، ووحدة السكن. في حالة حدوث توهج شمسي ، حيث تكون هذه الحماية غير كافية ، فإنهم يدعون إلى إنشاء مأوى مخصص للإشعاع (يقع في خزان مياه مجوف) داخل موطن عبور المريخ.
ولكن ربما يتضمن الاقتراح الأكثر تطرفًا لتقليل تعرض المريخ للإشعاع الضار إطلاقًا سريعًا لبداية الكوكب لاستعادة غلافه المغناطيسي. للقيام بذلك ، سنحتاج إلى تسييل اللب الخارجي للكوكب حتى يتمكن من الحمل حول اللب الداخلي مرة أخرى. سيبدأ دوران الكوكب في إنشاء تأثير دينامو ، وسيتم إنشاء مجال مغناطيسي.
انطباع فني عن مستوطنة على كوكب المريخ مع منظر كوتاواي. الائتمان: مركز أبحاث ناسا أميس
وفق عامل سام ، وهو طالب دراسات عليا مع قسم علم الفلك في جامعة تكساس ، هناك طريقتان للقيام بذلك. الأول هو تفجير سلسلة من الرؤوس الحربية النووية الحرارية بالقرب من نواة الكوكب ، بينما يتضمن الثاني تشغيل تيار كهربائي عبر الكوكب ، مما ينتج عنه مقاومة في اللب مما يؤدي إلى تسخينه.
بالإضافة الى، دراسة عام 2008 أجراها باحثون من المعهد الوطني لعلوم الاندماج (NIFS) في اليابان تناولت إمكانية إنشاء مجال مغناطيسي اصطناعي حول الأرض. بعد النظر في القياسات المستمرة التي أشارت إلى انخفاض بنسبة 10٪ في الشدة خلال الـ 150 عامًا الماضية ، واصلوا الدعوة إلى كيف يمكن لسلسلة من الحلقات فائقة التوصيل التي تحيط بالكواكب أن تعوض الخسائر المستقبلية.
مع بعض التعديلات ، يمكن تكييف مثل هذا النظام مع المريخ ، وإنشاء مجال مغناطيسي اصطناعي يمكن أن يساعد في حماية السطح من بعض الإشعاعات الضارة التي يتلقاها بانتظام. في حال يحاول المهندسون خلق جو للمريخ ، يمكن لهذا النظام أيضًا ضمان حمايته من الرياح الشمسية.
أخيرًا ، دراسة في 2007 بواسطة باحثين من معهد علم المعادن وعلم البترول في سويسرا وكلية علوم الأرض والحياة في جامعة حرة في أمستردام من تكرار شكل قلب المريخ. باستخدام غرفة الماس ، تمكن الفريق من تكرار ظروف الضغط على أنظمة الحديد والكبريت والحديد والنيكل والكبريت التي تتوافق مع مركز المريخ.
ما وجدوه هو أنه في درجات الحرارة المتوقعة في قلب المريخ (حوالي 1500 كلفن ، أو 1227 درجة مئوية ، 2240 درجة فهرنهايت) ، سيكون اللب الداخلي سائلًا ، ولكن قد يحدث بعض التصلب في اللب الخارجي. هذا يختلف تمامًا عن نواة الأرض ، حيث يؤدي تصلب اللب الداخلي إلى إطلاق حرارة تحافظ على انصهار اللب الخارجي ، مما يخلق تأثير الدينامو الذي يغذي مجالنا المغناطيسي.
قد يعني عدم وجود نواة داخلية صلبة على المريخ أن اللب الخارجي الذي كان سائلاً يجب أن يكون له مصدر طاقة مختلف. وبطبيعة الحال ، فشل مصدر الحرارة هذا منذ ذلك الحين ، مما تسبب في تصلب اللب الخارجي ، وبالتالي إيقاف أي تأثير للدينامو. ومع ذلك ، أظهر بحثهم أيضًا أن تبريد الكواكب يمكن أن يؤدي إلى تصلب اللب في المستقبل ، إما بسبب المواد الصلبة الغنية بالحديد التي تغرق نحو المركز أو تبلور كبريتيدات الحديد في اللب.
بعبارة أخرى ، قد يصبح قلب المريخ صلبًا في يوم من الأيام ، مما يؤدي إلى تسخين اللب الخارجي ويحوله إلى منصهر. بالاقتران مع دوران الكوكب نفسه ، فإن هذا من شأنه أن يولد تأثير الدينامو الذي من شأنه أن يطلق المجال المغناطيسي للكوكب مرة أخرى. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن استعمار المريخ والعيش هناك بأمان قد يكون أمرًا بسيطًا انتظارًا لتبلور النواة.
لا توجد طريقة للتغلب عليها. في الوقت الحالي ، يعتبر الإشعاع الموجود على سطح المريخ شديد الخطورة! لذلك ، فإن أي بعثات مأهولة إلى الكوكب في المستقبل يجب أن تأخذ في الاعتبار الحماية من الإشعاع والتدابير المضادة. وأي إقامة طويلة الأمد هناك - على الأقل في المستقبل المنظور - يجب أن تُبنى في الأرض ، أو تصلب ضد الأشعة الشمسية والكونية.
عرض تقريبي للألوان الحقيقية للجزء المركزي من 'تلال كولومبيا' ، تم التقاطه بواسطة الكاميرا البانورامية سبيريت لاستكشاف المريخ التابعة لوكالة ناسا. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
لكنك تعلم ماذا يقولون عن ضرورة كونها أم الاختراع ، أليس كذلك؟ ومع وجود شخصيات بارزة مثل ستيفن هوكينغ يقول إننا بحاجة إلى البدء في استعمار عوالم أخرى من أجل البقاء كنوع ، ويتطلع أشخاص مثل Elon Musk و Bas Lansdrop إلى تحقيق ذلك ، فنحن على يقين من رؤية بعض الحلول المبتكرة للغاية في الأجيال القادمة!
لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة حول المريخ ومخاطر الإشعاع هنا في Universe Today. هنا ما مقدار الإشعاع الذي ستحصل عليه أثناء رحلة المريخ؟ و كيف يمكننا العيش على كوكب المريخ؟ و تشكل الرحلات البشرية إلى المريخ مخاطر أعلى للإصابة بالسرطان ، و المرض الإشعاعي والأضرار الخلوية وزيادة مخاطر الإصابة بالسرطان للبعثات طويلة المدى إلى المريخ .
إذا كنت ترغب في ذلك ، فتعرف على المزيد حول أداة MARIE الموجودة على متن المركبة الفضائية Mars Odyssey التابعة لناسا ، والمخاطر الإشعاعية التي سيواجهها البشر تحاول الذهاب إلى المريخ .
أخيرًا ، إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن كوكب المريخ بشكل عام ، فقد قمنا بعمل عدة حلقات بودكاست حول الكوكب الأحمر في Astronomy Cast. الحلقة 52: المريخ ، و الحلقة 91: البحث عن الماء على المريخ .
مصادر: