مفهوم الدرع المغناطيسي للمريخ عند نقطة لاغرانج L1 ، والتي تقع على مسافة 320 شعاع من المريخ. توضيح: وكالة ناسا / جي جرين

اقترح Elon Musk (مدير SpaceX) على حسابه على تويتر حماية المستعمرين على كوكب المريخ باستخدام مولدات المجال الكهرومغناطيسي المحلية. رمى هذه العبارة ردا على ملاحظة انتقادية أنه من المستحيل تطوير تسوية مع الناس على هذا الكوكب بدون غلاف مغناطيسي. ثم قال إيلون ماسك عن المولدات.

على الفور نشأ نقاش حول الجدوى الفنية لمثل هذا الحل.

تذكر أحدهم أنه في السابق تم اقتراح فكرة مماثلة من قبل خبراء وكالة ناسا ، ولكن فقط لحماية المريخ بأكمله. تمت مناقشة مفهوم مولد المجال المغناطيسي في مؤتمر ورشة عمل رؤية الكواكب 2050 ، الذي نظمه قسم علوم الكواكب في وكالة ناسا في فبراير-مارس 2017.

الدرع المغناطيسي

يتضمن المفهوم تركيب درع مغناطيسي عند نقطة لاغرانج L1 لحماية الغلاف الجوي للمريخ من الرياح الشمسية والإشعاع الكوني.



وفقًا للإجماع العلمي ، كان للمريخ مجالًا مغناطيسيًا يحمي الغلاف الجوي. قبل حوالي 4.2 مليار سنة ، اختفى المجال المغناطيسي فجأة ، مما تسبب في تشتت بطيء للغلاف الجوي للمريخ. على مدى الـ 500 مليون سنة التالية ، تحول المريخ من بيئة دافئة ورطبة إلى مكان بارد وغير صالح للسكن ، معروف لنا اليوم.

تدعم هذه النظرية المركبات المدارية مثل Mars Express من ESA و Mars Atmosphere و Volatile EvolutioN Mission (MAVEN) من وكالة ناسا ، التي تدرس الغلاف الجوي للمريخ منذ 2004 و 2014 على التوالي. جمعوا أدلة على أن الرياح الشمسية هي المسؤولة عن فقدان الغلاف الجوي للمريخ - وقياس السرعة التي لا يزال يتم فقدان الغلاف الجوي بها الآن. الآن تبلغ كثافة الغلاف الجوي للمريخ حوالي 1 ٪ من الأرض ، ويقابل فقدان الأيونات جزئيًا النشاط البركاني.

من الواضح أنه بدون الغلاف الجوي ، سيبقى المريخ كوكبًا باردًا وجافًا ، وسيكون من الصعب تطوير حياة طبيعية هناك. بالإضافة إلى ذلك ، سيواجه المستعمرون الأوائل الذين يخططون لإرسالهم إلى هناك في 2030s مخاطر خطيرة. بادئ ذي بدء ، هذا هو التعرض للإشعاع وخطر الاختناق في غياب الأكسجين.

قدم المؤلف الرئيسي للعمل العلمي جيم جرين ، مدير قسم علوم الكواكب في وكالة ناسا ، مع زملائه فكرة طموحة في المؤتمر. في الواقع ، يقترحون وضع درع ثنائي القطب المغناطيسي عند نقطة Lagrange L1. سيشكل غلافًا مغناطيسيًا اصطناعيًا يغطي الكوكب بأكمله ، ويحميه من الرياح الشمسية والإشعاع الكوني.

يعترف غرين وزملاؤه بأن الفكرة تبدو "غريبة" بعض الشيء ، ولكن تم تأكيدها من خلال الدراسات الحديثة عن الغلاف المغناطيسي المصغر (لحماية المركبات الفضائية وأطقمها). يعتقد المؤلفون أنه في المستقبل من الممكن بناء "هيكل قابل للنفخ" من شأنه أن يحفز ثنائي القطب المغناطيسي على مستوى 1 أو 2 تسلا (من 10000 إلى 20000 غاوس) كدرع نشط ضد الرياح الشمسية. للمقارنة ، فإن أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي الحديثة في المستشفيات على الأرض تولد مجالًا مغناطيسيًا من 1.5 إلى 3 تسلا ، أي أن هذا الدرع ليس خياليًا.

سيوفر موقع هذا الدرع المغناطيسي تدريعًا لمنطقتين حيث يتم فقدان الجزء الأكبر من الغلاف الجوي للمريخ: فوق القطب الشمالي وفي المنطقة الاستوائية مع خسارة موسمية من أيونات الأكسجين تصل إلى 0.1 كجم / ثانية. وقد أكدت سلسلة من المحاكاة في مركز نمذجة المجتمع المنسق (CCMC) أن الفكرة قابلة للتطبيق.

تأثير الدرع

مثل هذا الدرع يسمح للغلاف الجوي بالتراكم مع زيادة في متوسط ​​درجة حرارته بنحو 4 درجات مئوية. هذا يكفي لإذابة جليد ثاني أكسيد الكربون في الغطاء الجليدي في القطب الشمالي. وستكون النتيجة تأثير الاحتباس الحراري الذي سيزيد من تدفئة الغلاف الجوي ويؤدي إلى ذوبان الجليد المائي في أغطية قطبية. وفقًا لحسابات جرين مع زملائه ، ستكون نتيجة العملية هي استعادة 1/7 من محيطات المريخ - تلك التي غطتها قبل مليارات السنين.

من المثير للدهشة أن تأثير الدرع المغناطيسي يتزامن مع تأثير التضخيم الكامل للمريخ.


كوكب المريخ بعد إجراء عمليات الإصلاح. الصورة: Ittiz / Wikimedia Commons

سيسمح لك هذا التحول بعد 2040s بزراعة النباتات في الهواء الطلق ، ووضع المزيد من المعدات على السطح ، وتسهيل إنتاج الأكسجين ، وما إلى ذلك. في المستقبل ، يفتح الطريق لاستعمار المريخ بالكامل. يعمل العلماء الآن على محاكاة جديدة لإعطاء تقدير أكثر دقة للمدة التي ستستغرقها التغييرات المتوقعة. من المنطقي أيضًا حساب تكلفة مثل هذا الدرع المغناطيسي.

ربما هذه هي بالضبط الفكرة التي كان يفكر فيها إيلون ماسك عندما تحدث عن مولدات المجال الكهرومغناطيسي المحلية. أم أنه يقصد مولد مجال مغناطيسي محمول يتم تركيبه مباشرة على سطح المريخ أو في المدار لحماية مستعمرة محلية فقط؟ الفكرة هي نفسها ، أقل طموحًا فقط.

بالإضافة إلى مولد المجال المغناطيسي في نقطة لاغرانج ، عبّر العلماء عن فكرة أخرى (انظر العمل العلمي لعام 2008 ): إحاطة الكوكب بكابلات فائقة التوصيل. يوضح الرسم التوضيحي أدناه رسمًا تخطيطيًا لمثل هذا المشروع للأرض.



أطول كبلات طولها 40.000 كم تزن 15 مليون طن مع تبريد النيتروجين السائل ستولد 7.1 حقل تسلا المغناطيسي.

ومع ذلك ، يبدو هذا المشروع أكثر غرابة ويصعب تنفيذه.

الجدوى

في الواقع ، للحماية من الرياح الشمسية ، يكفي وجود مجال مغناطيسي ضعيف للغاية ، كما هو الحال على الأرض (25-65 μT على السطح ، ترتيب أقل من حجم الثلاجة).

كما لوحظ من قبل ، فإن إحداث 1-2 تسلا في منطقة الدرع المريخي ليس مشكلة كبيرة. لكن السؤال الذي يطرح نفسه: ما مصدر الطاقة لاستخدامه كدرع مغناطيسي؟ ربما لوضع عدة أقمار صناعية مع مولدات نووية في نقطة لاغرانج؟ مرة أخرى ، بالمقارنة مع أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي ، فإن استهلاك الطاقة في التصوير بالرنين المغناطيسي عالي المجال مع مغناطيس فائق التوصيل يصل إلى 35 كيلو واط. على الأرجح ، هناك حاجة إلى مزيد من الوقود لمحركات التحويل ، بحيث تحافظ المحطة مع الدرع على موقعها الدقيق عند النقطة L1.

سيحتاج المولد المحلي إلى قدر أقل من الحث واستهلاك أقل للطاقة ، لذا يبدو أن اقتراح Elon Mask ممكن تمامًا.