Liệu chúng ta có thể thực sự cải tạo Sao Hỏa?

Trong bộ ba bộ tiểu thuyết Sao Hỏa (Mars Trilogy), Kim Stanley Robinson làm nổi bật rõ ràng những lợi ích và hạn chế của các nỗ lực biến đổi Sao Hỏa thành một hành tinh giống Trái Đất. Kể từ những năm 1970, khi Carl Sagan lần đầu đề xuất khả năng chúng ta có thể khiến Sao Hỏa trở nên giống Trái Đất hơn, quá trình này đã trở thành một chủ đề quen thuộc trong khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, luôn có một bộ phận đáng kể cho rằng chúng ta không nên làm điều đó. Một bài báo mới được đăng trên máy chủ đợi in arXiv bởi Edwin Kite của Đại học Chicago và các cộng sự đã tạm gác lại các câu hỏi đạo đức và luân lý về việc liệu chúng ta có nên làm hay không, và thay vào đó xem xét một cách nghiêm túc liệu chúng ta có thể làm được hay không.

Bài báo tập trung vào một quy trình gồm ba giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên có thể quen thuộc với bất kỳ ai sống ở những vùng lạnh trên Trái Đất: xây dựng các nhà kính. Tuy nhiên, đây không phải là những nhà kính thông thường như trên Trái Đất. Chúng sẽ được làm từ các vật liệu tiên tiến như silica aerogel, và có các mái che được thiết kế đặc biệt cho phép ánh sáng khả kiến đi vào nhưng giữ lại nhiệt (dưới dạng hồng ngoại) không cho thoát ra.

Việc triển khai các công nghệ này có thể cho phép chúng ta tạo ra những “ốc đảo” ấm áp cục bộ trên bề mặt. Và, ít nhất về mặt lý thuyết, có thể được mở rộng và kết hợp để xây dựng một “World House” - thuật ngữ do Isaac Arthur đề xuất - có thể bao phủ toàn bộ hành tinh. Bên dưới mỗi mái vòm như vậy, lớp băng ngầm vốn đã tồn tại trên Sao Hỏa có thể tan chảy, cung cấp nguồn nước quan trọng cho các căn cứ của con người và có khả năng hỗ trợ những khu vực biệt lập của sự sống có nguồn gốc từ Trái Đất - nếu có thể xử lý được các perchlorate (các hợp chất chứa ClO4) độc hại lan tràn trong đất.

Một bước tiến cao hơn so với nhà kính là tập trung nhiều năng lượng Mặt Trời hơn trực tiếp lên hành tinh. Lộ trình này đề cập đến việc chúng ta có thể thực hiện điều đó bằng các cánh buồm Mặt Trời khổng lồ hoạt động như những tấm gương quỹ đạo để phản chiếu thêm ánh sáng xuống bề mặt. Ban đầu, ánh sáng này có thể được hướng cụ thể tới các khu định cư của con người, nhưng theo thời gian có thể được sử dụng để làm ấm toàn bộ hành tinh. Cụ thể, các chùm ánh sáng này cũng có thể làm thăng hoa các trữ lượng CO₂ khổng lồ ở cực Nam của Sao Hỏa, làm dày đáng kể khí quyển.

Tuy nhiên, có một vấn đề, như hầu hết các dự án siêu kỹ thuật kiểu này. Các cánh buồm Mặt Trời hiện tại đơn giản là quá nặng để có thể khả thi về mặt chi phí - nếu “chi phí hợp lý” là một khái niệm phù hợp khi nói về việc thay đổi căn bản môi trường của cả một hành tinh. Bài báo tính toán rằng để kế hoạch này hoạt động, các kỹ sư sẽ phải chế tạo các cánh buồm có khối lượng dưới 20 gram trên mỗi mét vuông, tức là khoảng một phần ba so với công nghệ tốt nhất hiện nay. Nhưng ngay cả khi chúng ta có thể triển khai một tấm gương khổng lồ để phản chiếu thêm ánh sáng Mặt Trời, điều đó sẽ làm thay đổi căn bản bề mặt của Sao Hỏa, và chúng ta sẽ phải đối mặt với toàn bộ các hệ quả địa chất từ việc đó.

Một phương pháp còn mạnh mẽ hơn để làm tăng nhiệt độ của Sao Hỏa là sử dụng các aerosol được hiệu chỉnh phù hợp (giai đoạn thứ ba). Điều này không đơn giản chỉ là đưa bụi Sao Hỏa vào khí quyển. Nó đòi hỏi phải sản xuất các hạt nano rất cụ thể - như các thanh nano nhôm hoặc graphene pha tạp nitrogen - và chủ động giải phóng chúng vào bầu trời.

Hiện vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa hiểu rõ về cách thức chính xác mà phương pháp này sẽ hoạt động, vì chúng ta không biết các hạt này sẽ rơi trở lại bề mặt nhanh như thế nào, hay chúng sẽ kết tụ lại ra sao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ước tính rằng chúng ta sẽ cần khoảng 3 triệu tấn vật liệu như vậy để tạo ra tác động đáng kể đến khí hậu toàn cầu của Sao Hỏa. Với giả định trong bài báo rằng chi phí trong tương lai để đưa 1 kg vật chất lên bề mặt Sao Hỏa vào khoảng 2.000 USD, điều đó có nghĩa là chúng ta chắc chắn sẽ cần sản xuất vật liệu này ngay trên Sao Hỏa - một điều vẫn còn rất xa mới trở thành hiện thực.

Thực tế, chúng ta vẫn còn cách nhiều thập kỷ trước khi có thể thử làm ấm Sao Hỏa trên quy mô toàn cầu. Và vẫn còn rất nhiều rào cản khác trên con đường “cải tạo hành tinh” này. Tuy nhiên, hành tinh đỏ vẫn là ứng viên khả thi nhất cho mục tiêu đó. Và chừng nào chúng ta còn có kế hoạch mở rộng ra các hành tinh khác, nó cũng là lựa chọn khả thi nhất. Ý tưởng tạo ra một “Trái Đất thứ hai” sẽ còn tồn tại lâu dài trong trí tưởng tượng của chúng ta, nhưng bài báo này làm rõ một điều: không có gì là bất khả thi về mặt vật lý. Nó chỉ đòi hỏi một lượng thời gian, công sức và chi phí khổng lồ.

Lyr
Theo Universe Today