چرا سفر به مریخ بی بازگشت است؟

رفتن به مریخ به دلایل علمی، بقا و کنجکاوی انسانی ضروری است. از نظر علمی، مریخ مانند یک «کپسول زمان» است که تاریخ اولیه منظومه شمسی را در خود حفظ کرده و می‌تواند رازهای شکل‌گیری حیات را فاش کند. از نظر بقا، زمین در معرض خطراتی مانند برخورد شهاب‌سنگ‌ها یا تغییرات اقلیمی شدید است؛ ایجاد یک مستعمره در مریخ به عنوان سیاره پشتیبان، شانس بقای تمدن بشری را افزایش می‌دهد. همچنین، چالش‌های فنی سفر به مریخ، نوآوری در فناوری، پزشکی و کشاورزی را تسریع می‌کند. کاوش مریخ الهام‌بخش نسل‌هاست و پاسخ به این پرسش بنیادین را ممکن می‌سازد: «آیا ما در جهان تنها هستیم؟»

مریخ به دلیل ترکیبی از عوامل کشنده، برای زندگی بدون تجهیزات پیشرفته غیرقابل سکونت است. جو آن بسیار نازک است و 95% دی‌اکسید کربن است، به طوری که فشار سطحی آن تنها 0.6% فشار زمین است. این جو نازک نمی‌تواند دمای سطح را حفظ کند؛ میانگین دما حدود -60 درجه سانتی‌گراد است و می‌تواند تا -125 درجه سقوط کند. همچنین، مریخ میدان مغناطیسی سراسری ندارد، بنابراین تشعشعات کیهانی و خورشیدی مستقیماً به سطح می‌رسند و DNA را تخریب می‌کنند. آب مایع روی سطح وجود ندارد (فقط یخ منجمد) و خاک آن سمی است و دارای نمک‌های پرکلرات است که برای غده تیروئید انسان خطرناک می‌باشد.

مریخ به دلیل وجود مقدار زیادی اکسید آهن (زنگ‌زدگی) در خاک و غبار سطحی خود، به رنگ قرمز دیده می‌شود. هنگامی که نور خورشید به سطح مریخ برخورد می‌کند، این ترکیبات آهنی نور آبی و سبز را جذب کرده و نور قرمز را به شدت بازتاب می‌دهند. علاوه بر این، طوفان‌های عظیم گرد و غبار که گاهی کل سیاره را می‌پوشانند، ذرات ریز غبار قرمز را به ارتفاع زیادی پرتاب می‌کنند. این ذرات در جو پراکنده می‌شوند و نور خورشید را نیز به سمت قرمز متمایل می‌کنند. از دیدگاه تلسکوپ‌های زمینی نیز همین رنگ قرمز قابل مشاهده است، به همین دلیل تمدن‌های باستانی آن را با آتش و خون مرتبط می‌دانستند و نام «مریخ» (بهرام) را بر آن نهادند.

خیر، در مریخ امروزی هرگز باران (آب مایع) نمی‌بارد. دلیل اصلی آن جو بسیار نازک و سرد مریخ است. فشار اتمسفر آنقدر کم است (کمتر از یک صدم زمین) که آب مایع نمی‌تواند به صورت پایدار روی سطح وجود داشته باشد؛ اگر یخ ذوب شود یا باران تشکیل گردد، بلافاصله تصعید می‌شود (از حالت جامد یا مایع مستقیماً به بخار تبدیل می‌شود). با این حال، در گذشته‌های دور که جو مریخ ضخیم‌تر و گرمتر بود، شواهد قوی از وجود رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و احتمالاً بارندگی وجود دارد. امروزه تنها پدیده مشابه، برف‌های نادر دی‌اکسید کربن (یخ خشک) یا بلورهای یخ آب در مناطق قطبی است که به آرامی فرو می‌نشینند، نه باران.

زمین به طور قابل توجهی بزرگتر از مریخ است. قطر زمین حدود ۱۲,۷۴۲ کیلومتر است، در حالی که قطر مریخ حدود ۶,۷۷۹ کیلومتر است؛ یعنی مریخ تقریباً نصف زمین پهنا دارد. از نظر جرم، زمین حدود ۱۰ برابر مریخ جرم دارد (زمین ۵.۹۷ × ۱۰²⁴ کیلوگرم، مریخ ۶.۴۲ × ۱۰²³ کیلوگرم). حجم زمین نیز حدود ۶.۵ برابر مریخ است. در نتیجه، اگر مریخ را مانند یک توپ تنیس و زمین را مانند یک توپ بیسبال تصور کنید، تفاوت اندازه کاملاً محسوس است. این اختلاف اندازه دلیل اصلی تفاوت در حفظ جو، میدان مغناطیسی و فعالیت زمین‌شناسی بین دو سیاره است.

بله، مریخ جاذبه دارد، اما جاذبه آن بسیار ضعیف‌تر از زمین است. شتاب گرانش در سطح مریخ حدود ۳.۷ متر بر مجذور ثانیه است، یعنی تنها ۳۸٪ جاذبه زمین (۹.۸ متر بر مجذور ثانیه). این بدان معناست که اگر روی زمین ۱۰۰ کیلوگرم وزن داشته باشید، روی مریخ فقط ۳۸ کیلوگرم وزن خواهید داشت. این جاذبه ضعیف به دلیل جرم کوچکتر مریخ است. هرچند جاذبه مریخ برای نگه داشتن سفینه‌ها و فضانوردان در مدار کافی است، اما برای حفظ جو غلیظ بسیار ضعیف است (به همین دلیل جو مریخ نازک است). همچنین، جاذبه کم مشکلاتی برای سلامتی فضانوردان (مانند پوکی استخوان و آتروفی عضلانی) ایجاد می‌کند و زندگی بلندمدت روی مریخ را چالش‌برانگیز می‌سازد.

بله، اما نه به شکل قابل استفاده برای انسان. جو مریخ بسیار نازک است و ۹۵٪ آن دی‌اکسید کربن (CO₂) است، حدود ۳٪ نیتروژن و ۱.۶٪ آرگون دارد. اکسیژن (O₂) تنها ۰.۱۳٪ جو مریخ را تشکیل می‌دهد (در مقابل ۲۱٪ در زمین). این مقدار برای تنفس انسان کاملاً ناکافی و کشنده است. با این حال، اکسیژن در مریخ به شکل شیمیایی در مواد معدنی (مانند اکسید آهن که باعث قرمزی خاک می‌شود) و در یخ‌های آب (H₂O) وجود دارد. ماموریت‌هایی مانند «MOXIE» (ابزار تولید اکسیژن در مریخ) روی مریخ‌نورد استقامت نشان داده‌اند که می‌توان از طریق الکترولیز، اکسیژن را از دی‌اکسید کربن جو جدا کرد تا برای تنفس و سوخت موشک استفاده شود.

خیر، مریخ در شرایط طبیعی خود برای زندگی بدون تجهیزات پیشرفته مناسب نیست. انسان‌ها بدون لباس فضایی ضخیم در عرض چند ثانیه بر اثر سرما، خلاء و تشعشعات می‌میرند. با این حال، مریخ «مناسب‌ترین» سیاره نزدیک به زمین محسوب می‌شود. طول روز آن ۲۴.۵ ساعت است (بسیار شبیه زمین)، دارای یخ آب در قطب‌ها و زیرسطح است و دمای آن (گرچه سرد) در مناطق استوایی گاهی به ۲۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. با ساخت زیستگاه‌های زیرزمینی، تولید اکسیژن از جو، و گرمایش مصنوعی، می‌توان مریخ را برای سکونت موقت مناسب کرد. اما «تراریختی» (زمین‌مانند کردن کامل) قرن‌ها طول خواهد کشید.

بله، مریخ جو دارد، اما بسیار نازک و رقیق. فشار اتمسفر سطح مریخ به طور متوسط تنها ۶ میلی‌بار است (۰.۶٪ فشار جو زمین در سطح دریا). این جو عمدتاً از دی‌اکسید کربن (۹۵٪)، نیتروژن (۳٪) و آرگون (۱.۶٪) تشکیل شده و مقدار بسیار کمی اکسیژن، بخار آب و متان نیز دارد. به دلیل نازکی جو، آسمان مریخ در روز به جای آبی، رنگی مایل به صورتی یا نارنجی دارد (به دلیل پراکندگی نور توسط غبار). همچنین این جو نمی‌تواند گرما را حفظ کند یا در برابر تشعشعات کیهانی محافظت ایجاد کند. با این حال، به اندازه کافی ضخیم است که باعث ایجاد طوفان‌های گرد و غبار عظیم و وزش باد شود.

مدت زمان سفر به مریخ به موقعیت مداری سیارات و فناوری فضاپیما بستگی دارد، اما به طور معمول بین ۶ تا ۹ ماه طول می‌کشد. کوتاه‌ترین مسافت بین مریخ و زمین حدود ۵۵ میلیون کیلومتر است (هنگامی که هر دو سیاره در یک سمت خورشید قرار می‌گیرند)، اما فضاپیماها نمی‌توانند مستقیماً به سمت مریخ بروند؛ آنها مسیری بیضوی به نام «مدار هوهمان» طی می‌کنند. سریع‌ترین ماموریت بدون سرنشین، ماموریت ماریندر ۷ (۱۹۶۹) بود که ۱۲۸ روز طول کشید، اما برای ماموریت‌های سرنشیندار به دلیل محدودیت وزن سوخت و سلامت فضانوردان، ۶-۷ ماه محتمل‌تر است. ماموریت‌های آینده با پیشرانه هسته‌ای ممکن است این زمان را به ۳-۴ ماه کاهش دهند.

در حال حاضر، هیچ سازمان دولتی یا خصوصی امکان ثبت‌نام عمومی برای سفر به مریخ را ارائه نمی‌دهد. برنامه‌هایی مانند «مارس وان» (که ادعای ثبت‌نام یک‌طرفه داشت) ورشکسته و کلاهبرداری تلقی می‌شوند. ناسا و اسپیس‌ایکس برنامه‌های جدی برای فرستادن انسان به مریخ در دهه ۲۰۳۰-۲۰۴۰ دارند، اما فضانوردان را از میان متخصصانی با سابقه علمی، پزشکی، مهندسی و صدها ساعت پرواز یا غواصی عمیق انتخاب می‌کنند. برای ثبت‌نام واقعی، باید ابتدا تحصیلات عالی (ترجیحاً دکترا) در رشته STEM، سلامت فوق‌العاده، تسلط به زبان انگلیسی و تجربه در محیط‌های ایزوله (مانند پایگاه‌های قطب جنوب) داشته باشید. مردم عادی احتمالاً تا اواخر قرن حاضر نمی‌توانند به مریخ سفر کنند.

مریخ به طور میانگین بسیار سردتر از زمین است. میانگین دمای سطح مریخ حدود -۶۰ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که میانگین دمای زمین حدود ۱۵ درجه سانتی‌گراد است. گرمترین نقطه مریخ در استوا در تابستان ممکن است به ۲۰ درجه سانتی‌گراد برسد، اما شب‌ها تا -۷۳ درجه سقوط می‌کند. سردترین نقاط قطب در زمستان به -۱۲۵ درجه می‌رسند. دلایل اصلی سردی مریخ عبارتند از: ۱) جو بسیار نازک که گرما را به دام نمی‌اندازد (اثر گلخانه‌ای بسیار ضعیف)، ۲) فاصله بیشتر از خورشید (حدود ۱.۵ برابر زمین)، ۳) نبود میدان مغناطیسی و فعالیت زمین‌شناسی که گرما تولید کند. در مقابل، جو ضخیم زمین و آب فراوان، گرما را تثبیت می‌کنند.