Hur man bygger en koloni på Mars

De senaste månaderna har det hänt något spännande beträffande planeten Mars. Astronomer och andra forskare börjar på allvar tala om bemannade rymdfärder till Mars och om att bygga en koloni på planeten. Jag har tidigare rapporterat om olika initiativ i frågan (se artiklar under etiketten "Marsutforskning", skrivna i april-maj). Flera vetenskapliga tidskrifter har under den senaste veckan spunnit vidare på idén om en Marskoloni och vad som krävs för att verkligen bygga en sådan.

Bilden nedan, som jag hittade på Wikipedia, visar hur Marskolonisatörer ägnar sig åt odling av grönsaker. Det här med matproduktion är förstås den mest centrala frågan som måste lösas vid en eventuell Marskolonisation.

(Bildkälla: NASA, via Wikipedia)

Tidskriften New Scientist skriver i en artikel om vad som krävs för att bygga en bestående Marskoloni. Förra veckan skrev Astrobiology Magazine om "Farming on Mars".  Att bygga en Marskoloni och att där producera mat för att överleva är kanske nödvändigt för att rädda mänskligheten, säger flera ledande forskare. Det låter onekligen deprimerande när den f.d astronauten och nuvarande NASA-administratören John Grunsfeld säger att "Single-planet species don´t survive". Är Mars den sista utposten om allt går åt fanders på jorden? Hemsk tanke, men i den värsta av världar kan det tyvärr bli en realitet. Hur ska man då kunna överleva på Mars? När man studerar experternas syn på saken så är det utan tvekan en enorm utmaning att verkligen kunna bygga en bestående Marskoloni.

Forskarna är eniga om att det behövs stora utrymmen att vistas i, dels för att producera mat, dels för att klara en längre vistelse på Mars rent psykologiskt. Experimentet Mars500 (läs HÄR), som slutfördes i november 2011 och där sex astronauter var instängda i 520 dagar i en slags Marskolonisimulator, visade att det blev påfrestande att leva och umgås inom en alltför liten byggnad. För att bygga en stor Marsbas krävs ett stort antal rymdsonder som transporterar material till Mars. En idé, som bl a Apolloastronauten Buzz Aldrin framfört, är att landsätta några astronauter på Marsmånen Phobos i ett par år för att de där ska bygga moduler som sedan kan forslas över till Mars. Det är nämligen betydligt lättare att landa på Phobos än på Mars. Phobos saknar atmosfär, vilket innebär att det inte behövs några värmesköldar på rymdsonderna. Man kan ju tycka att Phobos låga gravitationskraft borde innebära problem. Det torde ju även uppstå vissa problem när de färdigbyggda modulerna ska forslas till Mars.

Illustration av en Marsbonde (Bildkälla: Pat Rawlings/NASA)

Om man väl uppfört ett antal byggnader blir nästa stora utmaning att kunna odla något som kan tänkas trivas under de förhållanden som råder på Mars, med lågt lufttryck, låg gravitation och kraftig strålning. Och kan man odla i Marsmyllan tro? Biologer menar att det kanske krävs genmodifierade grödor för att klara de tuffa förhållandena på Mars. Ett led i utvecklingen av den typen av grödor är att studera de växter som lever och frodas under extrema förhållande på jorden. En annan, lite science fictionartad idé är att "trycka mat" med en 3D-printer! Om jag förstår det hela rätt utgår man från matpulver som forslas till Mars från jorden, med 15 års hållbarhet. Detta pulver formas till t.ex pasta, bröd och kakor med hjälp av en 3D-printer. Tydligen har det redan testats och visat sig fungera. Huruvida kakorna är goda förtäljer inte historien. Undrar just vad våra mästerkockar säger om printad mat?

Faktablad om exoplaneter och om Keplerteleskopet

Jag har uppdaterat fliken "Exoplaneter" med aktuell status vad gäller upptäckta exoplaneter, fakta om Kepler teleskopet och dess upptäckter, metoder för att upptäcka exoplaneter m.m.

Illustration av exoplaneter (Bildkälla: ESO)

Keplerteleskopet har förmodligen observerat färdigt

Som jag befarade i inlägget igår så är det allvarliga tekniska problem med positioneringsutrustningen på Keplerteleskopet. Ännu ett s.k "reaction wheel" har slutat fungera och de två återstående "hjulen" kan inte hålla teleskopet i en så exakt position som krävs för observationerna. Under den presskonferens som NASA höll igår uttryckte projektledningen ändå visst hopp om att det inte var helt kört, men frågan är väl om inte det är mer önsketänkande än realiteter. Sannolikt får man kasta in handduken om inte teknikerna på något mirakulöst sätt trots allt fixar teleskopets positionering. Det måste kännas bittert för projektledningen som så gärna hade velat fortsätta observera de stjärnor som visat tecken på att ha planeter.

Antalet exoplanetkandidater som Keplerteleskopet identifierat är över 2.700. En hel del av dessa kommer sannolikt att bekräftas vara exoplaneter även utan Keplers hjälp, men väldigt många av dem hade behövt mer observationstid av detta eminenta rymdteleskop. Nu återstår förstås att studera alla data som samlats in. Dessa studier kommer säkert att innebära en hel del nya exoplanetupptäckter. Möjligen kan teleskopet fortsätta användas för något annat ändamål, som inte kräver så precis positionering. Läs NASA:s pressmeddelande om Keplers tekniska problem HÄR.

Sökandet fortsätter, men kanske utan Keplerteleskopet (Bildkälla: NASA)

Keplerteleskopet har under sina dryga fyra år i rymden revolutionerat exoplanetutforskningen. Även om antalet upptäckta planeter (så här långt) stannat vid 132, så har teleskopet som sagt identifierat drygt 2.700 exoplanetkandidater och uppemot 20.000 signaler som behöver studeras därför att de också kan härröra från planeter.

Om Kepler falerat så känns det evighetslångt tills nya rymdteleskop som specifikt ska studera exoplaneter kommer upp i rymden. Till år 2017 närmare bestämt då NASA:s  TESS och ESA:s Cheops sänds upp. Vi får tills dess förlita oss på att de andra rymdteleskopen (Spitzer, Hubble, Gaia m.fl) får lite tid över för att kolla efter exoplaneter. Vi får också förlita oss på de jordbaserade teleskopen som blir allt bättre på att upptäcka planeter.

En reflektion som man kan göra med anledning av Keplerteleskopets mankemang är hur teknikerna som arbetar med Gaiateleskopet och inte minst James Webb-teleskopet (JWST) säkerställer att inte dessa mycket dyra teleskop råkar ut för samma problem. Blotta tanken att 9-miljarder-dollars-teleskopet JWST slutar fungera efter ett par år på grund av mekaniska problem förskräcker.

Är Keplerteleskopet kaputt?

NASA:s Keplerteam ska hålla en presskonferens sent ikväll. Keplertelesopet har tydligen gått i "safe mode" igen. På nätet spekuleras det om att det kan vara slutet för teleskopet (se bl a NasaWatch). Det vore en katastrof!! Keplerteleskopet hade behövt observera "sina stjärnor" i ytterligare ett par år för att därigenom kunna bekräfta att en hel del av de exoplanetkandidater som den identifierat faktiskt visade sig vara exoplaneter. I avvaktan på mer kraftfulla rymdteleskop för utforskning av exoplaneter är ju Kepler det i särklass viktigaste instrumentet för exoplanetforskningen just nu. Det vore ett elände om de tekniska problemen är så allvarliga att projektet får avbrytas. Jag återkommer imorgon med fakta i målet.

Riskerar framtida Marsresenärer att få en sten i huvudet?

Forskare som studerat data från NASA:s rymdsond MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) uppskattar att Mars bombarderas av mer än 200 små asteroid- och kometbitar varje år! Det är inga pyttesmå stenar heller utan de skapar kratrar på minst 4 meter i diameter. Bilden nedan visar en sådan ny nedslagsplats som rymdsonden observerat. Samma område har fotograferats i augusti 2010 och i maj 2011 och landskapet har som synes förändrats. Mängder med sådana nedslagsområden har identifierats under de år som MRO kretsat kring Mars.

Ska då framtida Marsastronauter oroa sig över att få en sten i huvudet? Nej, risken är nog inte så stor trots allt. Det är en mycket begränsad yta på Mars som träffas av dessa objekt. Det är väl tur det eftersom kosmisk strålning, ett kargt och ödsligt Marslandskap, en extremt långtråkig resa m.m är alldeles tillräckliga bekymmer även för den mest härdade Marsresenär.

(Bildkälla: NASA)

Rymdsonden Cassini har skapat en topografisk karta över Titan

Rymdsonden Cassini har flugit förbi Saturnusmånen Titan nästan 100 gånger vid det här laget, vilket gjort att den kunnat rita upp en topografisk karta som visar berg och dalar, höglands- och låglandsområden m.m på denna måne. Eftersom rymdsonden inte kretsar runt Titan utan enbart flyger förbi har det inte varit möjligt att kartlägga hela månytan utan "bara" ca 50% av ytan. Eftersom den täta atmosfären inte möjliggör så värst mycket fotografering av månytan så har den topografiska kartan skapats med hjälp av radar och en hel del beräkningsarbete. Forskarna medger att det inte är någon helt exakt karta man skapat utan att den successivt kan komma att utvecklas och förfinas.

En bild av topografin ger viktig kunskap för att förstå all den aktivitet som pågår på Titan. Denna måne har en tjock atmosfär, sanddyner som förflyttar sig, sjöar och floder bestående av metan och etan. Forskare som vill förstå klimatet på Titan har förstås nytta av en topografisk karta.

De två nedre figurerna i bilden nedan visar den nya topografiska kartan, där den till vänster visar den norra polen och den till höger den södra polen (De två övre figurerna visar radarbilder i 2D). De blåfärgade områdena är djupa sänkor, vilka tycks ha en betydligt större utbredning på det södra halvklotet.

(Bildkälla: NASA)

BEER - en ny metod för att upptäcka exoplaneter

Beer betyder öl för oss vanliga dödliga, men BEER kan också betyda något helt annat. Det står för BEaming, Ellipsoidal and Reflection/emission och är en ny metod för att upptäcka exoplaneter. Bl a UniverseToday skriver om metoden på sin websida. BEER-metoden har utvecklats av forskare vid Tel Avivs universitet och tar hjälp av Einsteins relativitetsteori i en ganska komplex beräkningsalgoritm. Med metoden upptäcktes exoplaneten Kepler-76b.

BEER är ett komplement till de metoder som sedan tidigare finns inom området. De två helt dominerande metoderna så här långt för att upptäcka exoplaneter är:

• Radialhastighetsmetoden: En stjärna och en planet påverkar varandra inbördes gravitationellt. De små rörelser som detta åstadkommer kan mätas (Dopplereffekt). Dessa skillnader i radialhastighet kan röra sig om några metrar per sekund, men kan mätas med instrument på observatorier på jorden. Det är med hjälp av denna metod som flest exoplaneter upptäckts. 
• Transitmetoden: När en planet passerar över "solskivan" hos en stjärna skapas en mycket liten, men mätbar, skillnad i stjärnans skenbara ljusstyrka. För en jordliknande planet kan det handla om en reduktion av ljusstyrkan på kanske 1/10000-del. Denna reduktion måste också periodiskt återupprepas för att det ska kunna avgöras om det rör sig om en planet. Det innebär att ett flertal mätningar måste göras. Bl a Keplerteleskopet använder sig av transitmetoden.

Se fliken "Exoplaneter" för en beskrivning av övriga metoder. BEER bygger på en helt annan metodik där man letar efter tre små effekter som uppstår samtidigt när en planet kretsar kring en stjärna:

• En ljusstråleeffekt (BEaming) som uppstår när en stjärna rör sig mot oss när den påverkas av en planets gravitationskraft. Den lyser upp lite. När den sedan rör sig ifrån oss avtar ljusstyrkan något. Ljusförändringen beror på att fotoner bygger upp energi samt på relativistiska effekter med anledning av stjärnans rörelser.
• En tillplattning av stjärnan (Ellipsoidal) som sker när den påverkas av planetens gravitationskraft. Kraftigt överdrivet blir stjärnan som en amerikansk fotboll och utstrålar olika mycket ljus beroende på från vilket håll man ser den i och med att den ytarea stjärnan visar mot oss varierar. När vi ser den "fotbollsformade" stjärnan från "långsidan" är den ljusare och när vi ser den från "kortsidan" följdaktligen ljussvagare.
• En planet reflekterar (Reflection/emission) en del av det stjärnljus som träffar dess yta. Även detta mäts.

(Bildkälla: David A. Aguliar)

Det bör kanske tilläggas att samtliga tre effekter är otroligt små, vilket kräver enormt känsliga instrument för att kunna mätas. Med nuvarande teknik är det möjligt att upptäcka Jupiterstora planeter som kretsar nära sina stjärnor och således påverkar dem mätbart. Planeten Kepler-76b, som är något större än Jupiter och kretsar väldigt nära sin stjärna, upptäcktes med metoden och dess existens har sedan bekräftats med andra metoder. Dessa "heta Jupiters" finns det relativt gott om, så metoden bör kunna testas på kända sådana planeter. Metoden ger också en del intressanta nya fakta kring tillståndet på heta gasplaneter. Kepler-76b har enligt upptäckarna kraftiga jetströmmar som transporterar värme kring planeten.