Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Kolonizacja Marsa zagrożona przez promieniowanie kosmiczne? Nie uda się produkować żywności?

Recommended Posts

Powierzchnia Marsa jest bez przerwy poddawana działaniu dużych dawek promieniowania kosmicznego, a jego intensywność może wzrastać nawet 50-krotnie w wyniku pojawiania się wysoko energetycznych rozbłysków na Słońcu. Naukowcy holenderskiego Uniwersytetu w Wageningen postanowili sprawdzić, jak w takich warunkach rosną rośliny. Ekolog Wieger Wamelink mówi, że irytuje go przedstawiany w filmach sposób upraw na Marsie. Często pokazują uprawy w szklarniach, ale to nie blokuje promieniowania kosmicznego, stwierdza.

Wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne może zmieniać DNA roślin. A trzeba pamiętać, że powierzchnia Marsa nie jest chroniona ani przez atmosferę, ani przez pole magnetyczne, które zapewniają ochronę organizmom żywym na Ziemi.

Wamelink wraz z zespołem postanowili odtworzyć warunki panujące na Marsie. Dlatego też wykorzystali promieniowanie gamma, generowane przez radioaktywny kobalt. Co prawda promieniowanie docierające do powierzchni Marsa składa się w różnych typów promieni, w tym alfa i beta, jednak ich uzyskanie jest już znacznie trudniejsze. Cząstki alfa i beta można wytworzyć w akceleratorach i Wamelink z chęcią by któregoś użył, jednak wie, że to nie możliwe. "Musielibyśmy wsadzić rośliny do akceleratora na 2-3 miesiące. Biorąc pod uwagę, jak duże jest zapotrzebowanie na te urządzenia i jakie kolejki chętnych się do nich ustawiają, przeprowadzenie tak długotrwałego eksperymentu nie byłoby możliwe", stwierdza uczony.

Holendrzy musieli więc zadowolić się samym promieniowaniem gamma. Rozpoczęli więc pracę z radioaktywnym kobaltem i nasionami żyta i pieprzycy siewnej. Część z nich hodowali w standardowych warunkach panujących na Ziemi, a drugą część w takich samych warunkach z dodatkiem promieniowania gamma. Cztery tygodnie po kiełkowaniu ziaren naukowcy porównali rośliny i stwierdzili, że liście żyta i pieprzycy, które rosły w środowisku pełnym promieni gamma mają nienormalne kształty i kolory.

Ponadto żyto hodowane w promieniach gamma było o 48% lżejsze niż żyto z normalnych warunków. W przypadku pieprzycy siewnej okazało się, że rośliny z uprawy z dodanym promieniowaniem są o 32% lżejsze od roślin ze standardowych upraw. Naukowcy przypuszczają, że wszystkie te różnice są wynikiem uszkodzenia DNA i białek roślinnych przez promieniowanie.

Badania Holendrów pochwalił Michael Dixon z kanadyjskiego University of Guelph. Należy on do grupy, która ma zamiar w ciągu najbliższych 10 lat założyć eksperymentalną hodowlę jęczmienia na Księżycu. Jednym z pierwszych pytań, na jakie trzeba będzie odpowiedzieć, brzmi, czy rośliny są w stanie przeżyć promieniowanie docierające do Srebrnego Globu. Dixon mówi, że praca uczonych z Wageningen pokazuje, jak olbrzymie trudności może sprawić kolonizacja Marsa.

Dodaje, że idealne odtworzenie marsjańskich warunków na Ziemi jest niemożliwe, dlatego ostatecznym testem byłaby eksperymentalna uprawa roślin na Marsie. Dopiero ona pokaże, czy produkcja żywności na Czerwonej Planecie będzie możliwa.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pierwsze słyszę, że są przez naukowców rozważane szklarnie. Może w filmach sf. Albo będą to masywne schrony na powierzchni, albo tunele podziemne/jaskinie. Bo oprócz promieniowania, są jeszcze (mikro)meteoryty, niska temperatura oraz baaardzo niskie ciśnienie. Rozsądniej pozbyć się wszystkich takich problemów i zamieszkać pod ziemią (marsem?) a oświetlenie i dla ludzi i roślin wytwarzać sztucznie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Słusznie się kolega dziwi, bo ekologa Wiegera Wamelinka to irytuje :) Inna rzecz, że Hollywood rządzi się swoimi prawami, a na filmach akcja na powierzchni i szklarnie lepiej się prezentują :)

Quote

Ekolog Wieger Wamelink mówi, że irytuje go przedstawiany w filmach sposób upraw na Marsie. Często pokazują uprawy w szklarniach, ale to nie blokuje promieniowania kosmicznego, stwierdza.

 

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed rokiem, 24 grudnia,  pracujący na Marsie lądownik InSight zarejestrował trzęsienie o magnitudzie 4. Dopiero później udało się ustalić, że przyczyną trzęsienia był jeden z największych zaobserwowanych upadków meteorytów. Teraz na łamach Science opisano wyniki badań.
      Przyczynę trzęsienia udało się ustalić po przeanalizowaniu zdjęć wykonanych przed trzęsieniem i po nim przez Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Na fotografiach widać nowy krater uderzeniowy. Stało się to rzadką okazją do zbadania upadku meteorytu i wywołanego nim trzęsienia na Marsie.
      Naukowcy oceniają, że meteoroid, który spadł na Czerwoną Planetę, miał od 5 do 12 metrów średnicy. Taki obiekt spłonąłby w ziemskiej atmosferze, jednak atmosfera Marsa jest około 100-krotnie rzadsza, więc nie uchroniła swojej planety przed uderzeniem. W wyniku kolizji powstał krater o średnicy 150 i głębokości 21 metrów. Część wyrzuconego zeń materiału wylądowała 37 kilometrów dalej. Dzięki danym sejsmologicznym z InSight oraz zdjęciom wiemy, że to jeden z największych kraterów, jaki utworzył się na oczach człowieka w Układzie Słonecznym.
      Oczywiście na Marsie znajduje się olbrzymia liczba większych kraterów, jednak powstały one przed jakąkolwiek misją na Czerwoną Planetę. Co jednak niezwykle interesujące, w wyniku uderzenia na powierzchnię wyrzucony zostały duże kawałki lodu, który był pogrzebany bliżej marsjańskiego równika niż lód, jaki mieliśmy okazję dotychczas oglądać. Ma to znaczenie dla planowania przyszłych misji załogowych.
      Misja InSight od listopada 2018 roku bada wnętrze Marsa. Zmierzyła m.in. średnicę jego jądra. Głównym źródłem informacji na temat budowy wnętrza Czerwonej Planety są fale sejsmiczne, dzięki którym można poznać rozmiary, skład oraz głębokość, na jakiej znajdują się poszczególne jej warstwy. Od rozpoczęcia badań InSight wykrył 1318 trzęsień, z których część była spowodowana upadkami meteorytów. Jednak trzęsienie z grudnia ubiegłego roku było pierwszym, przy którym wystąpiły fale powierzchniowe, które pozwoliły na szczegółowe badanie skorupy Marsa.
      Niestety, misja InSight wkrótce dobiegnie końca. W ciągu ostatnich miesięcy na panelach słonecznych lądownika nagromadziło się dużo pyłu, więc drastycznie spadła ilość docierającej doń energii. Najprawdopodobniej za około 6 tygodni InSight się wyłączy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obce gatunki roślin w byłych koloniach tych samych europejskich potęg są średnio bardziej do siebie podobne niż gatunki obce na innych obszarach, a stopień podobieństwa roślin jest proporcjonalny do długości okresu zależności kolonialnej. Takie wnioski płyną z badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół pracujący pod kierunkiem Bernda Lenznera i Franza Essla z Uniwersytetu w Wiedniu. Uczeni badali, jak europejski kolonializm wpłynął na rozprzestrzenianie się roślin na świecie.
      Globalna dystrybucja obcych gatunków, czyli gatunków, które oryginalnie nie występowały na danym obszarze, jest bardzo mocno powiązana z przemieszczaniem się ludzi, a proces rozprzestrzeniania się obcych gatunków przyspieszył wraz z początkiem wielkich odkryć geograficznych pod koniec XV wieku. Od tej pory Europejczycy celowo wprowadzali w wiele miejsc obce gatunki roślin. Działania takie były podejmowane głównie z przyczyn ekonomicznych, by zapewnić żywność kolonistom, oraz z przyczyn estetycznych czy nostalgicznych.
      Europejskie potęgi gospodarcze prowadziły przy tym restrykcyjną politykę handlową, by zapewnić sobie jak największe zyski z handlu z koloniami, dlatego też ograniczały innym potęgom dostęp do własnych kolonii. Z tej też przyczyny rośliny, które przewozili np. Portugalczycy, trafiały głównie do kolonii portugalskich, a te, którymi handlowali Holendrzy, głównie do kolonii holenderskich. To też spowodowało, że obce gatunki są bardziej podobne do siebie w ramach kolonii należących do tej samej metropolii, niż pomiędzy terenami zajętymi przez różne europejskie potęgi. Badania wykazały, że proces kolonizacji jest równie ważny dla rozprzestrzeniania obcych gatunków co inne procesy, jak rozwój społeczno-ekonomiczny czy zagęszczenie ludności w danym regionie, co ma wpływ na współcześnie wprowadzane gatunki obce.
      Co więcej, okazało się, że regiony, które odgrywały w danym imperium kolonialnym większą rolę gospodarczą lub strategiczną, charakteryzują się większym podobieństwem obcej flory, niż regiony odgrywające mniejszą rolę w ramach tego samego imperium. Takimi regionami były np. niektóre obszary Archipelagu Malajskiego ważne ze względu na handel przyprawami, czy wyspy takie jak Azory lub Św. Helena, będące ważnymi przystankami w podróżach transatlantyckich.
      Ślady po okresie kolonialnym widać więc nie tylko w języku, kulturze czy związkach państw z dawną metropolią, ale również we florze byłych kolonii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba dostarczył pierwsze zdjęcia Marsa. Naukowcy zyskali dodatkowe dane, które uzupełniają to, co wiedzieliśmy o Czerwonej Planecie dzięki badaniom prowadzonym dotychczas za pomocą innych teleskopów, łazików i orbiterów. Ze swojego stanowiska obserwacyjnego, punktu libracyjnego L2, Webb może obserwować i szczegółowo rejestrować spektrum światła takich zjawisk jak burze pyłowe, zmiany pogody czy pór roku.
      Mars, ze względu na swoją niewielką odległość, jest jednym z najjaśniejszych obiektów na niebie, zarówno w zakresie światła widzialnego, jak i podczerwieni. To dla Webba poważny problem. Teleskop został zbudowany z myślą o obserwowaniu najdalszych, niezwykle słabo świecących obiektów. Blask Marsa może oślepiać Webba, prowadząc do nasycenia detektorów podczerwieni. Dlatego też na potrzeby obserwacji Czerwonej Planety opracowano technikę, w ramach której używa się bardzo krótkich czasów ekspozycji i dokonuje pomiarów tylko części światła docierającego do czujników Webba. To wszystko wspomagany jest specjalnymi metodami analizy danych.
      Pierwsze zdjęcia Marsa przysłane przez Webba pokazują fragment wschodniej półkuli planety. Sfotografowany on został przez instrument NIRcam w dwóch zakresach długości fali 2,1 µm i 4,3 µm. Na fotografii 2,1 µm dominuje odbite światło słoneczne, dlatego jest ono podobne do fotografii wykonanych w zakresie widzialnym przez Mars Orbitera. Z kolei fotografia w zakresie 4,3 µm powstała dzięki ciepłu emitowanemu przez planetę. Odpowiada ono temperaturze powierzchni i atmosfery.
      Najjaśniejsze miejsca to te, na które promienie słoneczne padają pod największym kątem. Jasność spada w kierunku biegunów, widać też, że półkula północna, na której panuje właśnie zima, jest chłodniejsza. Na zdjęcie 4,3 µm wpływa też pochłaniający ten zakres fal dwutlenek węgla w atmosferze. Widać to np. w Basenie Hellas, najlepiej zachowanej strukturze uderzeniowej na Marsie. Jest on ciemniejszy właśnie ze względu na CO2. Basen położony jest niżej, panuje w nim wyższe ciśnienie, które prowadzi do pojawienia się zjawiska pochłaniania promieniowania w zakresie 4,1–4,4 µm. Analiza światła rejestrowanego przez Webba pozwala więc astronomom na zdobycie dodatkowych informacji o powierzchni i atmosferze planety.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zdaniem dwojga naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, atmosfera Marsa uformowała się w sposób, który przeczy współczesnym teoriom. Do takich wniosków doszli Sandrine Peron i Sujoy Mukhopadhyay, którzy przeprowadzili nowe analizy pochodzącego z wnętrza Marsa meteorytu Chassigny.
      Układ Słoneczny powstał z mgławicy gazu i pyłu, które utworzyły Słońce i planety. Chronologię jego powstawania można odtworzyć badając ilość poszczególnych pierwiastków i stosunki ich izotopów.
      Obecne teorie mówią, że planety skaliste, jak Mars, uzyskały pierwiastki lotne – jak np. wodór, tlen czy gazy szlachetne – z otaczającej je mgławicy przedsłonecznej podczas wczesnych etapów formowania się. Pierwiastki te najpierw rozpuściły się w płaszczu planety skalistej – który wówczas był jednym wielkim oceanem magmy – a gdy magma stygła i się krystalizowała, doszło do jej odgazowania i te pobrane z mgławicy pierwiastki trafiły do atmosfery planet, skąd powoli uciekały w przestrzeń kosmiczną. Dodatkowym źródłem pierwiastków lotnych w planetach skalistych były zaś meteoryty skaliste, chondryty, które rozbijały się o ich powierzchnię.
      Jeśli taka teoria jest prawdziwa, to należałoby się spodziewać, że pierwiastki, jakie znajdziemy we wnętrzu planety, pochodzą głównie z mgławicy protoplanetarnej lub są mieszaniną pierwiastków z mgławicy i chondrytów. Natomiast pierwiastki lotne w atmosferze powinny pochodzić głównie z chondrytów, gdyż te pochodzące z mgławicy zdążyły się w dużej mierze ulotnić.
      Peron i Mukhopadhyay zbadali izotopy kryptonu w meteorycie. Jako że stosunki izotopów kryptonu w mgławicy przedsłonecznej i w chondrytach są różne, badanie pozwala ustalić, skąd pochodzi krypton we wnętrzu Marsa. Okazało się, że we wnętrzu Marsa znajduje się krypton pochodzący z chondrytów, a nie z mgławicy.
      Odkrycie to wskazuje, że chondryty dostarczały pierwiastki lotne do wnętrza Marsa znacznie wcześniej, niż sądzono, jeszcze w czasie, gdy obecna była mgławica przedsłoneczna. Dlatego też naukowcy z UC Davis uważają, że pierwiastki lotne w atmosferze planety nie pochodzą z odgazowania płaszcza, a zostały przechwycone bezpośrednio z mgławicy. Ta zaś przestała istnieć około 10 milionów lat po narodzinach Układu Słonecznego. To zaś rodzi pytanie, w jaki sposób pierwiastki te przetrwały przez tak długi czas w atmosferze. Być może zaraz po uformowaniu na Marsie panowały niskie temperatury i pierwiastki zostały uwięzione w czapach lodowych na biegunach planety.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ostatnie postępy w technologii fotowoltaicznej, pojawienie się wydajnych i lekkich ogniw słonecznych i duża elastyczność tej technologii powoduje, że fotowoltaika może dostarczyć całość energii potrzebnej do przeprowadzenia długotrwałej misji na Marsie, a nawet do zasilenia stałej osady – twierdzą naukowcy z University of California, Berkeley.
      Dotychczas większość specjalistów mówiących o logistyce misji na Czerwonej Planecie zakładała wykorzystanie technologii jądrowej. Jest ona stabilna, dobrze opanowana i zapewnia energię przez 24 godziny na dobę. To rozwiązanie na tyle obiecujące, że NASA od kilku lat prowadzi projekt Kilopower, którego celem jest stworzenie na potrzeby misji kosmicznych reaktora jądrowego o mocy do 10 kilowatów.
      Problem z energią słoneczną polega zaś na tym, że w nocy Słońce nie świeci. Ponadto na Marsie wszechobecny pył zmniejsza efektywność paneli słonecznych. Przekonaliśmy się o tym w 2019 roku, gdy po 15 latach spędzonych na Marsie zasilany panelami słonecznymi łazik Opportunity przestał działać po wielkiej burzy pyłowej.
      W najnowszym numerze Frontiers in Astronomy and Space Sciences ukazał się artykuł opisujący wyniki analizy, w ramach których porównano możliwości wykorzystania na Marsie energii ze Słońca z energią jądrową. Naukowcy z Berkeley analizowali scenariusz, w którym marsjańska misja załogowa trwa 480 dni. To bowiem bardzo prawdopodobny scenariusz misji na Marsa uwzględniający położenie planet względem siebie.
      Analiza wykazała, że na ponad połowie powierzchni Marsa panują takie warunki, iż – uwzględniając rozmiary i wagę paneli słonecznych – technologia fotowoltaiczna sprawdzi się równie dobrze lub lepiej niż reaktor atomowy. Warunkiem jest przeznaczenie części energii generowanej za dnia do produkcji wodoru, który zasilałby w nocy ogniwa paliwowe marsjańskiej bazy.
      Na ponad 50% powierzchni Marsa technologia fotowoltaiczna połączona z produkcją wodoru sprawdzi się lepiej niż generowanie energii z rozpadu jądrowego. Przewaga ta jest widoczna przede wszystkim w szerokim pasie wokół równika. Wyniki naszej analizy stoją w ostrym kontraście do ciągle proponowanej w literaturze fachowej energii jądrowej, mówi jeden z dwóch głównych autorów badań, doktorant Aaron Berliner.
      Autorzy analizy wzięli pod uwagę dostępne technologie oraz sposoby ich wykorzystania. Pokazują, najlepsze scenariusze ich użycia, rozważają ich wady i zalety.
      W przeszłości NASA zakładała krótkotrwałe pobyty na Marsie. Takie misje nie wymagałyby np. upraw żywności czy tworzenia na Marsie materiałów konstrukcyjnych lub pozyskiwania środków chemicznych. Jednak obecnie coraz częściej rozważne są długotrwałe misje, a w ich ramach prowadzenie działań wymagających dużych ilości energii byłoby już koniecznością. Trzeba by więc zabrać z Ziemi na Marsa komponenty do budowy źródeł zasilania. Tymczasem każdy dodatkowym kilogram obciążający rakietę nośną to olbrzymi wydatek. Dlatego też konieczne jest stworzenie lekkich urządzeń zdolnych do wytwarzania na Marsie energii.
      Jednym z kluczowych elementów marsjańskiej stacji, którą takie źródła miałyby zasilać, będą laboratoria, w których genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy wytwarzałyby żywność, paliwo, tworzywa sztuczne i związki chemiczne, w tym leki. Berliner i inni autorzy analizy są członkami Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES), które pracuje nad tego typu rozwiązaniami. Naukowcy zauważyli jednak, że cały ich wysiłek może pójść na marne, jeśli na Marsie nie będzie odpowiednich źródeł zasilania dla laboratoriów.
      Dlatego też przeprowadzili analizę porównawczą systemu Kilopower z instalacjami fotowoltaicznymi wyposażonymi w trzy różne technologie przechowywania energii w akumulatorach i dwie technologie produkcji wodoru – metodą elektrolizy i bezpośrednio przez ogniwa fotoelektryczne. Okazało się, że jedynie połączenie fotowoltaiki z elektrolizą jest konkurencyjne wobec energetyki jądrowej. Na połowie powierzchni Marsa było to rozwiązanie bardziej efektywne pod względem kosztów niż wykorzystanie rozpadu atomowego.
      Głównym przyjętym kryterium była waga urządzeń. Naukowcy założyli, że rakieta, która zabierze ludzi na Marsa, będzie zdolna do przewiezienia ładunku o masie 100 ton, wyłączając z tego masę paliwa. Obliczyli, jaką masę należy zabrać z Ziemi, by zapewnić energię na 420-dniową misję. Ku swojemu zdumieniu stwierdzili, że masa systemu produkcji energii nie przekroczyłaby 10% całości masy ładunku.
      Z obliczeń wynika, że dla misji, która miałby lądować w pobliżu równika, łączna masa instalacji fotowoltaicznej oraz systemu przechowywania energii w postaci wodoru wyniosłaby około 8,3 tony. Masa reaktora Kilopower to z kolei 9,5 tony. Ich model uwzględnia nasłonecznienie, obecność pyłu i lodu w atmosferze, które wpływają na rozpraszanie światła słonecznego. Pokazuje też, jak w różnych warunkach optymalizować użycie paneli fotowoltaicznych.
      Uczeni zauważają, że mimo iż najbardziej wydajne panele słoneczne są wciąż drogie, to jednak główną rolę odgrywają koszty dostarczenia systemu zasilania na Marsa. Niewielka masa fotowoltaiki i elastyczność jej użycia to olbrzymie zalety tej technologii. Krzemowe panele na szklanym podłożu zamknięte w stalowych ramach, jakie są powszechnie montowana na dachach domów, nie mogą konkurować z najnowszymi udoskonalonymi reaktorami. Ale nowe, lekkie elastyczne panele całkowicie zmieniają reguły gry, stwierdzają autorzy analizy.
      Zwracają przy tym uwagę, że dzięki niższej masie można zabrać więcej paneli, więc będzie możliwość wymiany tych, które się zepsują. System Kilopower dostarcza więcej energii, zatem mniej takich reaktorów trzeba by dostarczyć, ale awaria jednego z urządzeń natychmiast pozbawiłaby kolonię znacznej części energii.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...