Vi klarer fortsatt ikke å terraforme Mars!

 

Forbehold: Dette lesestykket inneholder en del opplysninger og regnestykker. Jeg kan ha gjort feil her og der – heller ikke jeg er helt ufeilbarlig; bare nesten. Det står deg fritt å regne og sjekke! Vel bekomme.

Men som du kanskje veit, har jeg regnet på muligheten til å skaffe Mars en temperatur og et lufttrykk vi kan leve med tidligere. Resultatet ble nedslående: For å gi Mars temperaturer på nivå med tilstanden for tre milliarder år sia, måtte vi gi planeten en atmosfære bestående av CO₂, SO₂, metan og andre utrivelige gasser. Du ville krepere av lufta så snart du trakk pusten. Regnestykkene bak denne stusslige konklusjonen finner du her: https://kvernvold.blogspot.com/2025/06/vi-klarer-ikke-terraforme-mars-v20.html .¹ Hvis det eksisterte liv i fossefallene i Valles Marineris eller i havet i Hellaskrateret, har det vært utviklet under helt andre forhold enn her hjemme. Disse hypotetiske organismene trivdes sikkert i boblende svovelsyre. Du og jeg, derimot, er produkter av en annen evolusjon: Svovelsyre omgås vi bare med på kjemilabben, og da med hansker, munnbind og stor forsiktighet.

Men kan vi verme opp planeten på en annen måte enn å pakke den inn i utrivelige drivhusgasser? Kan vi skaffe den et drivhus i helt bokstavelig forstand? La oss se:

Før vi prøver å etablere bosetninger med trafikk av romfartøyer til og fra, er det lurt å bygge en romheis². Da får vi en infrastruktur som vil gjøre det mye billigere å frakte folk og fe ut i rommet og tilbake. Den energien vi sparer vil komme godt med i andre prosjekter; se mye mer om dette seinere.

En romheis påå Mars har tyngdepunktet sitt i stasjonær bane, 17.000 km over overflata ved ekvator. Og når vi først er i gang, bygger vi tre slike, med 120 graders mellomrom, hele vegen rundt ekvator. Da vil sola aldri gå ned over en flekk på Mars uten radiokontakt med verden der ute.³

Så strekker vi kabler mellom heisene, hele vegen rundt ekvator, 17.000 km over overflata. På kablene plasserer vi platene til et drivhus: Vi bygger en roterende sylinder av glass rundt planeten. Vi må bruke et gjennomskinnelig materiale som er mer solid enn vindusglass, og vi må ha overvåking som gjør at vi oppdager og reparerer skader etter meteoritter og romsøppel straks de oppstår. Det må strekkes kraftige kabler til sidene som hindrer at spenningene trekker platene fra hverandre.

Nå innvender du: «Ved kanten over polene vil kraften som trekker mot planeten trekke skrått innover, ikke rett ned. Men rotasjonen vil trekke rett ut fra aksen. Drivhuset ditt vil bli revet i stumper og stykker!» Det kan hende du har rett. Da kommer jeg til å foreslå at platene i sylinderen bues litt innover, og at vi ikke bygger sylinderen så langt ut som til over polene. Så må flinkere folk enn jeg regne på hvor store kreftene vil bli som prøver å trekke drivhuset i stumper og stykker. Så legger jeg flere kraftige kabler på tvers, rundt sylinderen. Slik holdes platene på plass (håper jeg). Tekniske problemer kan løses; det er verre med fundamentale problemer.

Vi har altså en sylinder (litt krummet innover i endene) av et materiale med minst like gode drivhusegenskaper som glass. Glassplatene holdes sammen med kabler av et materiale som er mye sterkere enn noe vi kjenner til nå, for eksempel bunter av kilometerlange molekyler - «monokrystalliske fibre» er den magiske formelen jeg liker å bruke. Sånne syntetiske materialer kommer til å finnes. Sylinderen roterer rundt planetens akse like raskt som planeten roterer, og gjør det et drivhus skal gjøre: Kortbølget og energirikt lys slipper inn, men langbølget varmestråling fra overflata blir reflektert ned til planeten igjen. Planeten blir varmere. Det fortsetter den med helt til overflata er så varm at den mengden med varmestråling som slipper ut bærer like mye energi som den kortbølgete strålinga frakter med seg inn. Energi ut er lik energi inn: Da er planeten i termisk likevekt. Permafrosten tiner, polkalottene forsvinner; bekkene fosser nedover fjellveggene i Valles Marineris. Hvis jeg får riktig god tid en dag, skal jeg (prøve å) beregne hvor lang tid det vil ta før Mars får behagelige utetemperaturer. Vent ikke mirakler: På Jorda tar det hundrevis av år å avslutte istider.

Vi har et problem til. For tre milliarder år sia hadde Mars en tjukk atmosfære. Det har den ikke nå. Å tine polkalottene vil frigi litt CO2 (kanskje på grensa av det vi tåler), og ved femten varmegrader inneholder atmosfæren vanndamp, sjøl på denne ørkenplaneten. Men vi overlever ikke lenge i et trykk på fem millibar, og oksygenet vi trenger for å puste fritt finnes ikke. En god del er forsvunnet ut i rommet i løpet av noen milliarder år. En minst like god del er bundet i overflata og djupere ned i form av rust, Fe₂O₃ eller det som verre er. Kan vi frigjøre nok oksygen til at vi kan puste fritt?

Ved å tilføre nok energi kan vi få følgende reaksjon: 2Fe₂O₃ => 4Fe + 3O₂. Fortreffelig!

Vi ønsker oss et lufttrykk som tilsvarer det vi har på Jorda. Jordatmosfæren har en masse på 5,15 x 10¹⁸ kg, fordelt over et areal på 510 millioner kvadratkilometer. Vesle Mars har ei overflate på bare 144,8 millioner kvadratkilometer, så der trenger vi bare 1,45 x 10¹⁸ kg for å oppnå samme lufttrykk.⁴ Hvor mye energi trenger vi for å frigi nok oksygen til at Mars får et trykk på 1 atmosfære?

For å frigi ett gram oksygen fra Fe₂O₃ må vi tilføre 17,17 KJ energi, står det i boka. 1,45 x 10¹⁸ kg krever altså 6,94 x 10¹⁸ KWt.⁵

Det høres mye ut. Hvor mye er det i forhold til den energien vi kan skaffe?

Jeg liker å bruke solenergi ute i rommet. Det prøver jeg også på Mars. Mars mottar i snitt 110,8 W/m² fra Sola, dag ut og dag inn, på hver eneste kvadratmeter.⁶ Jeg ganger ut med areal og antall timer pr dag og pr år, og er generøs nok til å regne energi mottatt over et helt Mars-år – 1,88 ganger vårt eget. Da finner jeg ut at Mars mottar 2,64 x 10¹⁷ KWt solenergi pr. Mars-år. Men så må vi huske at solpaneler, slik vi kjenner dem fra Jorda, sliter med å komme opp i mer enn 10 % effektivitet. Med teknologisk forbedring fram til neste århundre kan vi muligens håpe å komme opp i 25 %. Forutsatt at vi fyller hele Mars-overflaten med solpaneler og bruker all energien til å frigjøre oksygen fra Marsoverflata, kan vi altså håpe å få 1 atmosfæres trykk med (så godt som) bare oksygen i løpet av 107 Marsår.

Det blir lenge å vente – sjøl for Elon Musk, som håper å leve evig.

Til nå har jeg sett bort fra at vi trenger noe mer enn oksygen i atmosfæren. For jo mer oksygen vi puster inn, jo mer lettantennelige blir vi, på mange slags måter. Og du vil ikke at klærne dine skal flamme opp i et forferdelig bål bare ovnen slår en liten gnist når du vil verme opp gryteretten fra Rema. Vi må fylle opp atmosfæren med noe langt mindre antennelig enn oksygen.

Vi har mer enn nok CO₂, dessuten argon som finnes i små mengder og ikke kan brukes til noe særlig. Det vi mangler er nitrogen, som utgjør 78 % av atmosfæren på Jorda. Og nitrogen må vi ha, dersom vi vil drive med jordbruk eller noe annet som har med planter å gjøre. - Og det nitrogenet som fantes i en tidlig Mars-atmosfære er, i enda større grad enn oksygenet, forlengst blåst ut i rommet, eller bundet i forbindelser i Mars-overflata.

Nitrogenet i Mars-skorpa finnes hovedsakelig i form av nitrater. Indirekte målinger tyder på at sanden og fjellet under den inneholder inntil 1 % Si₂N₂O. Dette er gode nyheter, for verken potetene eller kornet eller soyaen som du bruker til mat og øl vokser uten nitrogen, både i lufta og i bakken.

En hendig liten formel forteller oss at hvis vi har nok energi, kan vi få frigjort både oksygen og nitrogen på følgende måte:

2 Si₂N₂O => 4Si + 2N₂ + O₂

Her får vi både oksygen og nitrogen i samme prosess, i et forhold som gir en atmosfære med 67 % nitrogen og 33 % oksygen. Da trenger vi ikke koke ut oksygen fra rusten i tillegg!

Imidlertid: Denne prosessen krever ca 9 KJ for hvert gram Si₂N₂O som skal spaltes. Og når vi regner ut hvor mye luft (oksygen og nitrogen) dette gir oss, basert på de respektive atomvektene, får vi et nedslående resultat: Å framstille ett gram luft i dette blandingsforholdet krever 41 KJ.

Jeg ganger ut enda en gang. Vi kan få en atmosfære bestående av nitrogen og oksygen, samt CO₂, argon og vanndamp i passelige mengder, med et energiforbruk på 1,67 x 10¹⁹ KWt.

Jeg trur ikke Elon Musk vil vente så lenge. Så vi setter opp noen kjernekraftverk: Verdens største kjernekraftverk i dag, Bruce Nuclear Generating Station i Canada, kan produsere 50 TWh i løpet av ett år – altså 5 x 10¹⁰ KWt. Eller 9,4 x 10¹⁰ KWt pr. Mars-år.

La oss forutsette noen teknologiske gjennombrudd. Vi bygger selvfølgelig fusjonskraftverk, som fyrer med deuterium og tritium.⁷ La oss anta at vi klarer å bygge fusjonskraftverk som leverer 100 x 10¹⁰ KWt pr. Mars-år.⁸ Hvis vi installerer 1000 slike, spredt over Mars-overflaten, kan vi generere den atmosfæren vi vil ha i løpet av 1670 Mars-år.

Så det klarer vi jo til slutt. La meg så drøfte ett problem til som vi må hanskes med, hvis vi skal bevege oss fritt og uhemmet utadørs på et terraformet Mars: Kosmisk stråling.

En god del av denne strålinga kan (kanskje) fanges opp av det drivhuset jeg beskrev til å begynne med. Men dette drivhuset er ikke lukket; det kommer inn nok stråling via polområdene i nord og sør til at du blir svartbrent i ansiktet og får hudkreft. Genene dine muterer; du får forskjellige former for kreft innvendig, og ungene dine blir rare. Sia Mars ikke har noe magnetisk strålevern, slik vi har her hjemme, må vi bygge ett. Det krever at vi lager en generator som - - -

Eller kanskje ikke. Kanskje skal vi konkludere med at det ikke blir så lett å terraforme Mars som Musk og enkelte sf-forfattere vil ha det til. Regn sjøl!

1Av kommentarene til dette innlegget ser du at en ivrig leser av mine Mars-noveller, Helge Kåre Fauskanger, har slått ned på diverse feil og mangler i «Snøen på Nix Olympica», spesielt i «Australhunden». Mea culpa! Vi har alle vært yngre en gang, og nettet var knapt oppfunnet. Det er uansett gledelig å se at leserne følger med! (Jeg venter fortsatt på at noen skal irettesette meg for feil og mangler i «Sabotørene». Jeg meiner å ha oppdaget én grov feil sjøl, men nå husker jeg ikke hva det var lenger...)

2Se min roman «Sabotørene» fra 1978, eller Arthur C. Clarkes «The Fountains of Paradise» fra 1979.

3Riktignok kan kommunikasjonen bli dårlig i en sandstorm, som gjerne varer i tredve døgn eller mer. Husk alltid nødproviant og lesestoff.

4Du kan enten tru meg på mitt ord, eller så kan du guggle og regne sjøl. Men bland ikke forskjellig tyngdekraft inn i regnestykket ditt. pV = nRT, står det i ligninga for ideale gasser, og i den ligninga ser du ikke snurten av g. Husk også at vi brukte å regne trykket i mm kvikksølv – og på Mars blir kvikksølvet akkurat like mye lettere som lufta.

5Som sagt: Guggle og regne kan du gjøre sjøl, hvis du ikke trur meg. Konvertere til KWt kan du for resten også gjøre sjøl.

6Etter at vi har trukket fra for en albedo på 0,25, og korrigert for avstanden fra Sola sammenliknet med Jorda, hvor vi mottar 240 W/m² og regner med en albedo på 0,3. Som sagt, guggle og regne kan du - -

7Vatnet på Mars inneholder mer enn nok av begge deler: Hydrogenet er blitt destillert av solvinden gjennom noen milliarder år, på en planet med mye mindre tyngdekraft enn her hjemme. Derfor er det vatnet som er igjen kraftig anriket med de tunge isotopene.

8Dette er mange ganger så mye som den teoretiske kapasiteten for en hypotetisk fusjonsreaktor som kanskje skal bygges en eller gang, etter hva jeg klarer å finne ut på nettet. Men Musk har ambisjoner, veit du.