Hoće li prvi kolonizatori Marsa živjeti u tunelima?

Tuneli koji nastaju djelovanjem lave formiraju se kada lava otječe od centralne točke erupcije vulkana, stvarajući pritom svojevrsne odvodne kanale. Kako se lava na rubnim dijelovima takvih kanala hladi brže od one u centralnom dijelu, od ohlađene lave postepeno se stvaraju bočni zidovi. Ako je kanal dovoljno dubok, s vremenom će nastati i strop, zatvarajući tako u potpunosti cijev ili tunel. U njegovom središtu i dalje slobodno teče lava. Nakon što vulkan počne smanjivati količinu materijala kojeg izbacuje, lava postepeno otječe iz tog centralnog dijela, ostavljajući za sobom prazan prostor. S obzirom na teren i količinu lave koja otječe iz vulkana, moguće je formiranje više tunela u istoj ravnini, ali također i na više razina. Zbog načina na koji su formirani te vulkanskog materijala od kojeg su građeni, ovakvi tuneli predstavljaju idealno prirodno sklonište.

Tunele nastale djelovanjem lave pronalazimo na Zemlji i Mjesecu, ali i na drugim nebeskim tijelima. Stoga ni Mars nije nikakav izuzetak. Marsovski tuneli ovog tipa zapravo su bitno uvećane verzije onih koje imamo u ‘vlastitom dvorištu’. Prvi razlog tome su prvenstveno vulkani koji su za red veličine veći od onih na Zemlji (npr. vulkan Olympus Mons visok je 21 kilometar, a cijela Tharsis vulkanska izbočina proteže se na površinu od 25 milijuna kvadratnih kilometara). Drugi razlog je gravitacija, koja na Marsu doseže tek 38% Zemljine i koja dodatno pogoduje formiranju većih, stabilnijih tunela. Treći razlog su atmosferske prilike koje tamo vladaju – rijetka atmosfera i velike varijacije u površinskim temperaturama dodatno pospješuju procese stvaranja takvih tunela zbog bržeg hlađenja rubnih dijelova. Pojedini marsovski tuneli nastali djelovanjem lave tako imaju unutarnje promjere veće od 100 metara i protežu se stotinama kilometara u dužinu.

Lovci na otvore tunela

Jedna skupina takvih tunela pronađena je i blizu marsovskog vulkana Pavonis Mons 2010. godine. Tuneli su locirani zahvaljujući otvoru koji se pojavio nakon što se dio stropa tunela urušio pod svojom vlastitom težinom. Od samog otkrića otvora tunela zanimljivije je jedino tko ga je otkrio. Radi se o grupi osnovnoškolaca iz SAD-a koji su sudjelovali u MSIP (Mars Student Imaging Project) programu. Projektom je omogućeno učenicima da ‘preuzmu kontrolu’ nad 2001 Mars Odyssey letjelicom i odrede koje će sljedeće područje letjelica fotografirati. Učenici nisu slučajno pronašli otvor tunela. Prvo su detaljno proučili 200 fotografija koje je napravio THEMIS (Thermal Emission Imaging System) i odredili dva područja koja su im se činila kao najbolji kandidati za daljnje istraživanje. Tek nakon toga predali su i službeni zahtjev za detaljnijim fotografiranjem. Trud se isplatio. U jednom od odabranih područja nalazio se i spomenuti otvor tunela.

Pokazalo se da je taj otvor prosječnog promjera 175 metara te dubine čak 115 metara. Otkriće je, dakako, podiglo veliku prašinu u stručnim krugovima. Otvorila su se mnogobrojna pitanja oko mogućnosti da upravo takvi tuneli postanu dom budućim ljudskim osvajačima Marsa. Istovremeno, postalo je očito kako MSIP i ostali slični programi polučuju odlične rezultate. Projekti koji uključuju građane-znanstvenike nisu dakako nova stvar. No pravi pomak paradigme takvih programa dogodio se u trenutku kada je građanima omogućeno aktivno sudjelovanje u stvaranju novih, a ne samo u analizi postojećih podataka. Transfer svemirskih tehnologija iz znanstvenih krugova prema široj javnosti i entuzijastima takvim je proaktivnim pristupom zakoračio u posve novo doba.

Konja za utrku sada ima i ESA

Prošli tjedan konačno su počele pristizati i prve fotografije marsovske površine napravljene pomoću CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) instrumenata u sklopu ESA-ine TGO (Trace Gas Orbiter) letjelice. TGO se trenutno nalazi u širokoj eliptičnoj orbiti i za obilaženje Marsa potrebno mu je 4 dana. Najveća udaljenost između TGO-a i Marsa tako trenutno iznosi 100.000, a najmanja tek 250 kilometara. Kada se orbita stabilizira, za što će biti potrebno između 9 do 12 mjeseci, orbiter će se pozicionirati na visinu od 400 kilometara unutar kružne putanje oko planete. TGO se trenutno nalazi u fazi aktivnog testiranja svih sustava, a testiranje CaSSIS-a obavljeno je u dva navrata tijekom prilaženja Marsu. Dosad smo od TGO-a primili ukupno 11 fotografija, ali već i one premašuju sva očekivanja.

Najzanimljivija je fotografija područja Arsia Chasmata u sklopu vulkana Arsia Mons. Na snimljenoj površini od približno 900 kvadratnih kilometara jasno su vidljivi tuneli nastali djelovanjem lave. Ako pogledate fotografiju, uvjeren sam da ćete i sami uspjeti uočiti pojedinačne otvore koji bi potencijalno mogli omogućiti pristup tim tunelima. Iako primarni ciljevi TGO misije ne obuhvaćaju potragu za tunelima nastalim djelovanjem lave i potencijalnim pristupnim otvorima, napredni sustavi poput CaSSIS-a u nadolazećim godinama će nam sigurno omogućiti još bolji uvid u iste. Tko zna, možda i ESA u budućnosti pokrene program sličan američkom MSIP-u te tako omogući da europski učenici pronađu nove lokacije tunela pogodne za daljnja istraživanja.

Povratak korijenima

Zbog čega se pridaje tolika važnost marsovskim tunelima nastalima djelovanjem lave? Naši preci na Zemlji koristili su prirodne pećine i tunele kao sigurna skloništa od grabežljivaca i nepovoljnih životnih uvjeta. Na Marsu, barem koliko nam je poznato, grabežljivaca nema. No zato su životni uvjeti daleko opasniji od onih na Zemlji. Marsovski tuneli koje je stvorila lava mogli bi zbog toga za ljudsko preživljavanje biti čak i važniji od njihovih ekvivalenata iz davne ljudske prošlosti na Zemlji. Zahvaljujući debelim stjenkama, astronautima bi pružili odličnu prirodnu zaštitu od radijacije. Ako bismo ljudsku bazu smjestili u neki od njih, u potpunosti bismo eliminirati potrebu za teškim i skupim antiradijacijskim štitovima. To bi posljedično ostavilo više mjesta na misijama za znanstvenu opremu ili čak pokoji luksuzni predmet za astronaute.

Tuneli ovog tipa također bi eliminirali utjecaj temperaturnih varijacija koje postoje na površini planete. Temperatura u ovakvim tunelima je konstantna u odnosu na okolinu. Baza smještena u njima tako ne bi trebala aktivne termoštitove ni komplicirane sustave grijanja i hlađenja. Pojednostavljivanjem sustava za održavanje temperature oslobodili bismo još više korisnog volumnog prostora na misijama. Ne bismo imali problema sa smještajem viška dostavljene opreme u marsovske tunele nastale djelovanjem lave. Oni su dovoljno prostrani da možemo izgraditi sve strukture potrebne za život i rad astronauta. Tuneli također pružaju i izvrsnu zaštitu od negativnih utjecaja prašine i regolita.

Kao što su nam iskustva s ranijih robotskih misija pokazala, fina prašina zavlači se u sve moguće pore opreme i najbolje ju je izbjegavati ako je to moguće. Isto vrijedi i za elektrostatske izboje koji nastaju kao posljedica pješčanih oluja. Ljudska baza smještena u tunelima nastalim djelovanjem lave ne bi se nikada morala suočavati s problemima tog tipa. U unutrašnjosti ne postoje ekstremne vremenske (ne)prilike. Ako kao vrsta želimo u potpunosti zakoračiti u novo doba i postati međuplanetarna vrsta, možda ćemo se prvo morati (u prenesenom značenju) vratiti daleko u našu pećinsku prošlost. U tom smislu, postoji nešto vrlo iskonski u ideji da i ljudsku kolonizaciju Marsa započnemo upravo u ovakvim tunelima.

Predpripremne radnje

Marsovski tuneli nastali djelovanjem lave danas su još uvijek obavijeni debelim velom tajne. Sve pretpostavke koje imamo o njima nastale su na osnovi satelitskih fotografija i znanju koje smo o takvim tunelima stekli proučavajući slične formacije ovdje na Zemlji. Ako želimo biti sigurni da ćemo doista moći smjestiti trajnu ljudsku bazu u neki od njih, prethodi nam nekoliko važnih koraka.

Prvi na popisu je isključivanje potencijalnog marsovskog života iz jednadžbe. Zbog svoje strukture i temperaturnih faktora, marsovski tuneli predstavljaju vrlo dobre kandidate za lokacije na kojima bi se mogla pronaći voda. Potencijalno čak i u tekućem obliku. A tamo gdje ima vode – ima i života. Iz tog razloga morat ćemo u takve tunele prvo poslati robotske misije. One će morati nedvosmisleno utvrditi postoji li u takvim tunelima (makar primitivan) marsovski život koji bi svojim djelovanjem mogli kontaminirati ili uništiti. Jednako tako, sve misije koje ćemo sa Zemlje slati na takva mjesta morat će biti potpuno dekontaminirane od bilo kakvih tragova zemaljskog života. Opasnost od međuplanetarnog prijenosa jednostavnih organizama iznimno je visoka. U povoljnim uvjetima tunela nastalih djelovanjem lave takvi organizmi mogli bi preživjeti i početi se razmnožavati. Takav scenarij zasad želimo izbjeći.

Ako potvrdimo da u tunelima ne postoji nikakav oblik života, preostaje nam riješiti još nekoliko izazova prije nego što pred ulaz marsovske baze postavimo otirač za noge. Prvi od njih je siguran pristup unutrašnjosti tunela. Najjednostavnije bi bilo iskoristiti spomenute otvore gdje se strop tunela već urušio. Na taj način štedimo resurse i vrijeme potrebno za probijanje vlastitih ulaza. Ali istovremeno otvaramo drugi set problema. Na dnu otvora koji su se urušili sami od sebe postoji velika količina odronjenog materijala. Bit će potrebno očistiti višak kamenja, prašine i stijena. Također moramo izgraditi odgovarajuće kranove za spuštanje na vrhu otvora, a na dnu pripadajuće prihvatne rampe. Srećom, sve tehnologije koje su nam potrebne za to već posjedujemo. Na tako velikoj skali ih dakako nismo imali priliku testirati nigdje drugdje osim na Zemlji. No negdje moramo započeti, zar ne?

Prvi koraci u istraživanju tunela

Početni dijelovi misije mogli bi se izvesti potpuno automatizirano. NASA-in LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) program na dobrom je tragu da dovrši dizajn adekvatnih robota za istraživanje unutrašnjosti tunela. Razne varijante njihovih LEMUR robota koriste Van der Waalsove sile i mikrokuke za prihvat na stjenovite površine. Na taj način mogu se slobodno penjati na zidove i stropove. U tunele nastale djelovanjem lave takvi roboti mogli bi ući bez potrebe za prethodnim postavljenjem kranova za spuštanje. Ako LEMUR-i ne pronađu marsovski život u njima, mogli bismo prijeći na daljnje korake. Korištenjem samoraspakiravajućih struktura podigli bismo potrebne kranove tik uz otvore tunela. Njima bismo potom spustili robote zadužene za otklanjanje neželjenih krhotina na dnu otvora.

Tehnologije razvijene u okviru NASA-ine ARM (Asteroid Redirect Mission) mogle bi se, uz određene prilagodbe, iskoristiti upravo za ovu svrhu. U kasnijim fazama raščišćavanja krhotina i izgradnji prihvatnih rampi korisnim bi se mogao pokazati čak i NASA-in R5 (Robonaut 5). Za njega već postoje planovi da na Marsu služi kao ispomoć ljudskim misijama. Nakon što se jednom uspostavi neometani transportni sustav između površine i dna otvora, preostaje nam samo pristupiti izgradnji prvih baza unutar tunela.

Iako bi za takve baze mogli iskoristiti čak i ELA Module strukture, zbog dovoljne prostranosti tunela otvara se mogućnost gradnje znatno većih modula za rad i život astronauta – LATUBA. Akronim LATUBA skovan je od Lava Tube Base i označava trajnu bazu smještenu unutar podzemnih tunela nastalih djelovanjem lave. Više o LATUBA konceptu pročitajte u sljedećem nastavku.