เมื่อมนุษย์อยากย้ายไปอยู่บนดาวอังคาร - นี่คือสิ่งที่คุณต้องเผชิญ พร้อมวิธีแก้ไขให้อยู่รอดบนดาวสีแดง

แม้การสำรวจดาวอังคารในไม่กี่ปีที่ผ่านมาจะยังไม่ปรากฏสัญญาณของสิ่งมีชีวิต แต่เชื่อว่าเป้าหมายอื่นของการสำรวจดาวเคราะห์สีแดงนี้ คือการรวบรวมข้อมูลเพื่อเตรียมความพร้อมก่อนการส่งมนุษย์ไปสำรวจ และนำไปพัฒนาเทคโนโลยีที่จะใช้ "เปลี่ยนแปลง" ให้ดาวอังคารกลายเป็นโลกใบที่สองอีกด้วย

แต่การเปลี่ยนแปลงให้ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่ (อาจจะ) ไม่เคยมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่มาก่อน และมีสภาพอากาศอันเลวร้าย ให้กลายเป็นดาวเคราะห์แสนสงบเหมือนโลกของเรานั้นไม่ใช่เรื่องง่าย นักวิทยาศาสตร์จะต้องเผชิญกับความท้าทายนานัปการ ซึ่งในบทความนี้จะขอนำท่านผู้อ่านไปพบกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องแก้ปัญหา เพื่อเตรียมความพร้อมให้กับดาวอังคารก่อนที่จะส่งมนุษย์ไปสำรวจและตั้งรกรากอยู่อย่างถาวร

บรรยากาศอันเบาบางและเป็นพิษ

ดาวอังคารปราศจากซึ่งสนามแม่เหล็กอันแรงกล้า ที่คอยปกป้องอันตรายจากลมพายุสุริยะของดวงอาทิตย์ อันเนื่องมาจากแกนกลางของดาวอังคารได้เย็นตัวลงและไม่มีการไหลเวียนของแมกมา (Magma - หินหลอมเหลวแกนกลางโลก หากปะทุขึ้นมาจากปล่องภูเขาไฟจะเรียกว่า ลาวา) จึงไม่เกิดปรากฏการณ์ไดนาโมที่สร้างสนามแม่เหล็กล้อมรอบดวงดาวดังเช่นโลกของเรา

อย่างไรก็ดีนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าครั้งหนึ่ง แกนกลางของดาวอังคารเคยมีสภาพเป็นแมกมาเช่นเดียวกับโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน แต่ดาวอังคารมีขนาดเล็กและหนาแน่นน้อยกว่าโลกมาก ส่งผลให้แกนกลางเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจนไม่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาปกป้องดวงดาวได้อีก นี่อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ดาวอังคารไม่มีโอกาสได้ก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิตขึ้นมา เพราะสภาพที่เคยเหมาะสมก่อนหน้านี้ได้ถูกเปลี่ยนให้เป็นสภาวะอันเลวร้ายอย่างรวดเร็ว

เมื่อปราศจากสนามแม่เหล็ก ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารจึงถูกลมสุริยะพัดหายไปอย่างละน้อย (คล้ายกับลมที่พัดผิวทรายจนกระทั่งทรายหมดไปจากพื้นที่แห่งนั้น) ส่งผลให้บรรยากาศของดาวอังคารมีความหนาแน่นเพียง 1% ของบรรยากาศโลก อีกทั้งยังเต็มไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์กว่า 96% มนุษย์จึงมิอาจเดินเล่นบนดาวอังคารได้โดยปราศจากถังออกซิเจน

ด้วยบรรยากาศที่บางเบายังส่งผลให้ดาวอังคารไม่สามารถดูดซับความร้อนจากดวงอาทิตย์ได้ อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยของดาวจึงอยู่ที่ -63 องศาเซลเซียส และอาจมีอากาศที่แตกต่างกันอย่างสุดขั้ว ในฤดูร้อน ณ วันที่ร้อนจัดของดาวจะมีอุณหภูมิราว 35 องศาเซลเซียส ในขณะที่วันที่หนาวที่สุดอาจมีอุณหภูมิลดต่ำลงถึง -135 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

เท่านั้นยังไม่พอ ด้วยความบางของชั้นบรรยากาศทำให้ความร้อนจะถูกสะสมอยู่เหนือพื้นผิวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ก่อนที่จะกลายเป็นอุณหภูมิติดลบ คุณลองนึกภาพว่าหากคุณยืนอยู่บนดาวอังคาร บริเวณตาตุ่มของคุณอาจจะรู้สึกถึงอากาศอุ่น ๆ จากความร้อนที่ดาวอังคารสะสมไว้ แต่เมื่อเลยตาตุ่มขึ้นมาแล้วก็จะกลายเป็นอากาศที่เย็นจัดจนแช่แข็งร่างกายของคุณได้เลย

รังสีและพายุทราย

โดยปกติแล้วมนุษย์จะได้รับกัมมันตรังสีราว 6.2 มิลลิซีเวิร์ต (mSv) ต่อปี และร่างกายมนุษย์สามารถทนต่อรังสีได้เมื่อได้รับรังสี 200 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี ส่วนนักบินอวกาศนั้น องค์การนาซาอนุญาตให้รับรังสีได้ไม่เกิน 500 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี ซึ่งหลังจากกลับมาจากการทำภารกิจนอกโลกแล้ว ก็จะมีการตรวจสุขภาพและดูแลกันอย่างยาวนาน เพื่อป้องกันภาวะแทรกซ้อนจากกัมมันตรังสี

ทว่า เมื่ออยู่บนพื้นผิวดาวอังคารจะมีการแผ่กัมมันตรังสีราว 244.5 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี นั่นหมายความว่ายิ่งอยู่บนดาวอังคารนานเท่าไร ยิ่งเสี่ยงต่อการได้รับอันตรายจากกัมมันตรังสีมากขึ้นเท่านั้น คุณอาจมีอาการตั้งแต่ คลื่นไส้อาเจียน, ปวดศีรษะ หรือผิวหนังลอก ไปจนถึงความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งและเสียชีวิตในที่สุด

นอกจากกัมมันตรังสีแล้ว ดาวอังคารที่ได้ชื่อว่าเป็นดาวสีแดงมีพื้นผิวเป็นทรายจำนวนมาก พายุทรายคือปรากฏการณ์ที่พบเห็นได้บ่อยบนดาวเคราะห์ดวงนี้ และในบางฤดูกาลจะมีพายุทรายเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องปกคลุมทั่วดาว ซึ่งปรากฏการณ์นี้จะเป็นอุปสรรคในการทำภารกิจของนักบินอวกาศ รวมถึงการตั้งถิ่นฐานก็คงต้องเลือกใช้วัสดุที่มั่นคงและทนต่อลมพายุได้ดีด้วย

แรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก

บนดาวอังคารมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลกราว 38% ส่งผลให้คุณมีน้ำหนักลดลงอีก 38% เช่น จาก 70 กิโลกรัม เหลือเพียง 43.4 กิโลกรัม นอกจากนี้คุณจะสามารถกระโดดได้สูงขึ้นให้ความรู้สึกเหมือนกำลังลอยอยู่ในอากาศ นั่นอาจจะฟังดูเข้าท่าไม่น้อย แต่การอยู่ในพื้นที่ที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคุณได้

องค์การนาซาได้ศึกษาผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่ลดลงของนักบินอวกาศ บนสถานีอวกาศนานาชาติ ISS ซึ่งเป็นจุดที่มีแรงโน้มถ่วงลดลง 1 ใน 3 ของโลก พบว่านักบินอวกาศเริ่มปรากฏภาวะมวลกระดูกบาง และมีความแข็งแรงของมวลกล้ามเนื้อลดลง เกิดกล้ามเนื้อฝ่อลีบ ดังนั้นนักบินอวกาศจึงจำเป็นต้องออกกำลังกายบ่อย ๆ เพื่อเพิ่มแรงกระทำต่อกล้ามเนื้อและกระดูกเพื่อป้องกันการฝ่อลีบนั่นเอง

ปัญหาทั้งหมดเหล่านี้ คือสิ่งที่มนุษย์ต้องเผชิญหน้าและแก้ไขให้ได้ก่อนการอพยพไปอาศัยอยู่บนดาวอังคาร ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแนวทางในการแก้ไขปัญหาด้านต่าง ๆ เตรียมไว้แล้ว ดังนี้

แหล่งที่อยู่อาศัยและพลังงาน

ไม่ว่ามนุษย์จะเดินทางไปยังแห่งหนใด สิ่งที่ขาดไม่ได้คือที่พักอาศัยที่ต้องมีความแข็งแรงทนทานมากพอ บนดาวอังคารก็เช่นกัน หากนักบินอวกาศต้องการตั้งรกรากอยู่เป็นเวลานาน จำเป็นต้องมีที่พักอาศัยอันแข็งแรงเพื่อป้องกันตนเองจากพายุทรายและรังสีต่าง ๆ

หนึ่งในวัสดุที่เป็นไปได้ในการสร้างที่พักอาศัยนั้น คือดินที่อุดมไปด้วยซิลิเกต ซึ่งนักบินอวกาศอาจนำดินเหล่านี้มาเติมสารบางอย่างที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเชื่อมพันธะจนดินยึดติดกันแน่นเหมือนคอนกรีต หรืออาจจะนำไปหลอมด้วยคลื่นไมโครเวฟให้เป็นเซรามิกเหลวเพื่อขึ้นรูปได้ตามต้องการ ทั้งหมดนี้นักบินอวกาศก็จะได้วัสดุที่ใช้สร้างที่พักอาศัยเป็นที่เรียบร้อย

นอกจากนี้ บริเวณขั้วของดาวอังคารยังประกอบด้วยน้ำแข็งปริมาณมาก ซึ่งสามารถนำมาผสมร่วมกับแอโรเจลหรือสารเชื่อมพันธะอื่น เพื่อสร้างเป็น “บ้านน้ำแข็ง” คล้ายอิกลูของชาวเอสกิโม แต่มีความใสมากกว่าสามารถมองวิวทิวทัศน์ภายนอกได้ง่ายขึ้น โดยยังคงความสามารถในการป้องกันรังสีและพายุทรายได้ด้วย

ถัดมาคือพลังงาน เริ่มแรกนักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม หากแต่แสงจากดวงอาทิตย์บนดาวอังคารมีความเข้มข้นน้อยกว่าโลกพอสมควร ส่วนการกักเก็บพลังงานลมอาจไม่เพียงพอต่อความต้องการในระยะยาว ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามค้นหาพลังงานทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า เพื่อการพำนักอยู่บนดาวอังคารเป็นระยะเวลานาน

องค์การนาซาและประเทศจีน ได้พัฒนาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่สามารถนำไปใช้งานนอกโลกได้ โดยโครงการ Kilopower ของนาซาได้นำเสนอไอเดียของ Fission Surface Power (FSB) ซึ่งสามารถผลิตพลังงานออกมาได้ 40 กิโลวัตต์เป็นเวลาต่อเนื่องนาน 10 ปี ในขณะที่ประเทศจีนก็มีโครงการคล้าย ๆ กัน แต่จะสร้างเตาปฏิกรณ์ที่สามารถผลิตพลังงานออกมาได้มากกว่าถึง 100 เท่าเลยทีเดียว

แน่นอนว่าแหล่งพลังงานทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นพลังงานแสงอาทิตย์, พลังงานลม และพลังงานนิวเคลียร์ล้วนถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญสำหรับการดำรงชีวิตบนดาวอังคาร อย่างน้อยคือมีตัวเลือกให้ใช้เยอะ ๆ ไว้ก่อนจะช่วยให้อุ่นใจได้มากขึ้น

สร้างสีเขียวบนดาวสีแดง

สิ่งสำคัญถัดมาคือการปรับเปลี่ยนพื้นที่บนดาวอังคาร (Terraforming) ให้เหมาะแก่การดำรงชีวิตของมนุษย์มากขึ้น โดยประกอบด้วย 3 กระบวนการหลัก คือการทำให้พื้นผิวดาวอุ่นขึ้น, มีบรรยากาศที่หนาขึ้น และสุดท้ายคือมีสภาพแวดล้อมคล้ายโลกมากขึ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้มีการทดลองต่าง ๆ ที่ครอบคลุม 3 กระบวนการเตรียมไว้เป็นที่เรียบร้อย

เริ่มต้นจากการทำให้บรรยากาศบนดาวอังคารมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น จะทำควบคู่ไปกับการทำให้พื้นผิวบนดาวอุ่นขึ้น วิธีการนั้นง่ายมาก ๆ และคาดว่าผู้อ่านน่าจะพอเดากันได้ มันคือการสร้างภาวะเรือนกระจกให้กับดาวอังคารนั่นเอง !! ในเมื่อโลกเราร้อนขึ้นด้วยภาวะเรือนกระจก การสร้างภาวะเรือนกระจกจะช่วยให้ดาวอังคารอุ่นขึ้นได้ด้วยเช่นกัน

นักวิทยาศาสตร์จะเริ่มต้นปล่อยแก๊สเรือนกระจกที่มีศักยภาพสูง เช่น แอมโมเนีย, มีเทน หรือคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร หรืออาจทำการเจาะพื้นผิวของดาวอังคารเพื่อปล่อยแก๊สมีเทนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อบรรยากาศของดาวอังคารหนาขึ้น ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะเริ่มสะสมภายในดาวได้มากขึ้น ทำให้เกิดการละลายของน้ำแข็งขั้วโลก ปลดปล่อยน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อเสริมความแข็งแกร่งของภาวะเรือนกระจกจนกว่าจะได้อุณหภูมิที่เหมาะสม หรือในกรณีที่ดาวอังคารยังอุ่นไม่พอ อาจมีการพัฒนา “ดาวเทียมกระจก” ให้โคจรรอบดาวอังคารเพื่อคอยสะท้อนแสงอาทิตย์ลงมายังผิวดาว ส่งผลให้เกิดการรวมแสงและความร้อนลงบนพื้นผิวของดาวได้ดียิ่งขึ้น

หลังจากที่ดาวอังคารอุ่นขึ้นแล้ว อุณหภูมิจะเริ่มเหมาะกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตพื้นฐานบางชนิด เริ่มต้นจากสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่สามารถสังเคราะห์แสงร่วมกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ แล้วปล่อยแก๊สออกซิเจนขึ้นสู่บรรยากาศของดาวอังคาร กระบวนการนี้เลียนแบบกระบวนการสร้างแก๊สออกซิเจนบนโลกเมื่อ 2.4 พันล้านปีก่อน จนกระทั่งชั้นบรรยากาศของดาวอังคารมีความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนเพิ่มขึ้น เพียงพอต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ

สนามพลังอันแรงกล้า

เนื่องจากแกนกลางของดาวอังคารนั้นเย็นตัวลงเป็นที่เรียบร้อย ส่งผลให้ดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็กที่คอยป้องกันพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามค้นหาวิธีที่จะช่วยสร้างสนามพลังให้แก่ดาวอังคารอีกครั้ง หนึ่งในวิธีการที่เป็นไปได้คือการสร้างพลาสมาทอร์รัสให้กับดาวอังคาร

กระบวนการสร้างพลาสมาทอร์รัส จะอาศัยดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวอังคารคือ ดวงจันทร์โฟบอส โดยวิทยาศาสตร์จะเปลี่ยนให้พื้นผิวของดวงจันทร์เกิดปรากฏการณ์แตกตัวเป็นไอออน ในขณะที่โฟบอสโคจรรอบดาวอังคาร ไอออนที่ระเหยออกจากพื้นผิวจะทำให้เกิดคุณสมบัติคล้ายสนามพลังคุ้มกันดาวอังคารไว้ เมื่อมีพายุสุริยะมายังดาวอังคาร สนามพลังนี้จะปัดให้พลังงานส่วนเกินไหลเข้าสู่ขั้วทั้งสองของดาวอังคาร และอาจทำให้เราได้เห็นแสงเหนือ-แสงใต้ ดังเช่นที่ปรากฏบนขั้วโลกเหนือและใต้อีกด้วย

แผนสำรองอีกอย่างหนึ่งคือการฟื้นกระบวนการทางธรณีวิทยาของดาวอังคารอีกครั้ง โดยการยิงขีปนาวุธนิวเคลียร์ที่สร้างความร้อนสูงลงไปยังแกนกลางของดาว เพื่อทำให้แกนกลางที่เย็นตัวลงเกิดความร้อนจนหลอมเหลวกลายเป็นแมกมาไหลเวียนเหมือนแกนกลางของโลก ก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาไดนาโมครั้งใหม่จนสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาอีกครั้ง

แรงโน้มถ่วง ปริศนาด่านสุดท้าย

วิธีการเปลี่ยนแปลงดาวอังคารข้างต้นมีความเป็นไปได้ที่จะสำเร็จลุล่วงไปด้วยดี ทว่าสิ่งหนึ่งที่ท้าทายและยังไม่มีแนวทางในการเปลี่ยนแปลงคือ แรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร เนื่องด้วยดาวอังคารมีขนาดเล็กกว่าโลกจึงส่งผลให้มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ 

ดังนั้น ช่วงแรกของการดำรงชีวิตบนดาวอังคาร นักบินอวกาศจำเป็นต้องมีระเบียบวินัยในการรักษาสุขภาพ ไม่ว่าจะเป็นการตรวจวัดปริมาณรังสีในร่างกาย, การออกกำลังกายเป็นประจำ (และออกบ่อยครั้ง) รวมถึงการรับประทานอาหารที่ถูกสุขลักษณะ ซึ่งจะต้องเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะสามารถหาวิธีสร้างแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นบนดาวอังคาร หรือจนกว่าจะมีการคิดค้นยาที่ช่วยปรับสภาพร่างกายให้เข้ากับภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำได้

และทั้งหมดนี้คือปัญหาและแนวทางการแก้ไขทั้งหมดที่ต้องดำเนินการให้เสร็จสิ้น เพื่อเปลี่ยนแปลงให้ดาวอังคารเหมาะกับการเป็นแหล่งดำรงชีวิตของมนุษย์รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ด้วย หากสามารถจัดการได้อย่างครบถ้วนแล้ว คราวนี้คุณก็สามารถเรียกดาวอังคารว่า “โลกใบที่ 2” ได้เสียที

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering