آیا می‌توان هوای مریخ را تنفس کرد؟

تصویر کنید که فضانوردی روی سطح مریخ فرود آمده است. او برای زنده‌ماندن در سیاره‌ی سرخ به چه چیزی نیاز دارد؟ همین ابتدای کار می‌توانیم فهرستی کوتاه تهیه کنیم: آب، غذا، سرپناه و البته اکسیژن. ما روی زمین مشکلی برای نفس‌کشیدن نداریم؛ چراکه اتمسفر زمین حاوی اکسیژن کافی برای تنفس ما و بسیاری دیگر از جانداران متنوع است. گیاهان و برخی از انواع باکتری‌ها این اکسیژن را برای ما تأمین می‌کنند.

همچنین، احتمالاً همه می‌دانیم که اکسیژن، تنها گاز موجود در اتمسفر زمین نیست و حتی باید بگوییم بیشتر اتمسفر زمین از گازهای دیگر تشکیل شده است. درواقع، ۲۱ درصد هوای زمین از اکسیژن و تقریباً بقیه‌ی آن از نیتروژن (با ۷۸ درصد) تشکیل شده است. گازهای دیگری هم به نسبت‌های کمتری در جوّ زمین وجود دارند؛ از‌جمله دی‌اکسید‌کربن.

شاید این پرسش در ذهنتان پیش آمده باشد که اگر نیتروژن هوای اتمسفر زمین بیشتر از اکسیژن است، چرا برای نفس‌کشیدن به اکسیژن نیاز داریم؟ چرا بدن ما به‌عنوان مثال به نیتروژنی که در جوّ با درصدی بیشتری موجود است، چنین نیاز استراتژیک و تعیین‌کننده‌ای ندارد؟ برای داشتن برداشت بهتر از تعامل میان بدن انسان و اکسیژن، باید اندکی روی تنفس انسان دقیق‌تر شویم.

وقتی عمل دم انجام می‌شود، تمام گازهای موجود در هوا وارد ریه‌ها می‌شوند؛ اما بدن ما فقط از اکسیژن استفاده می‌کند و بقیه‌ی آن هنگام بازدم به اتمسفر برمی‌گردد. اکسیژن برای سلول‌های بدن ما به‌منزله‌ی سوخت تلقی می‌شود. این ماده به تأمین بلوک‌های ساختمانی اساسی مورد‌نیاز بدن انسان برای بقا کمک می‌کند. سلول‌های بدن انسان اکسیژن را به‌منظور تولید پروتئین‌های مختلف برای ساخته‌شدن سلول‌های جدید در بدن با نیتروژن و هیدروژن ترکیب می‌کنند.

با ترکیب‌شدن اکسیژن با کربن و هیدروژن، کربوهیدرات‌ها ساخته می‌شوند. کربوهیدارت‌ها انرژی مورد‌نیاز ارگان‌های مختلف بدن برای فعالیت‌های روزمره را تأمین می‌کنند. گفتنی است اکسیژن برای ساخت سلول‌های جایگزین در بدن ما ضروری است. هر‌روز حدود ۷۰۰ میلیارد سلول در بدن ما فرسوده می‌شوند و این سلول‌ها طبعاً باید جایگزین شوند. بدن ما بدون اکسیژن نمی‌تواند این سلول‌های جدید را بسازد. با این مقدمه، مقاله را با پرداختن به وضعیت اکسیژن در مریخ ادامه می‌دهیم.

یکی از تصاویری که مریخ‌نورد پرسویرنس ناسا از سطح مریخ و سنگ‌های موجود در کف آن تهیه کرده است.

هوای مریخ

اتمسفر مریخ نازک و حجم آن تنها ۱ درصد حجم اتمسفر زمین است. به‌بیان دیگر، مریخ درمقایسه‌با زمین ۹۹ درصد هوای کمتری دارد. نباید فراموش کنیم که اندازه‌ی مریخ هم تقریباً نصف زمین است؛ از‌این‌رو، نیروی گرانش مریخ قدرت کافی برای جلوگیری از فرار گازها به فضا را ندارد. فراوان‌ترین گاز اتمسفر مریخ دی‌اکسیدکربن است. برای انسان‌هایی که روی زمین زندگی می‌کنند، دُز زیاد دی‌اکسیدکربن‌ می‌تواند سمّی باشد.

خوشبختانه دی‌اکسیدکربن تنها یک درصد از اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد؛ اما در مریخ این رقم ۹۶ درصد است. جامعه‌ی بشری در‌حال‌حاضر با همین مقدار ۱ درصدی دی‌اکسید‌کربن موجود در جوّ زمین هم میانه‌ی خوبی ندارد و در حال دست‌وپنجه نرم‌کردن با یکی از مشکلات مهم‌ تاریخ بشر درزمینه‌ی کنترل میزان گاز دی‌اکسید‌کربن منتشرشده در جوّ هستیم. با کمی اغماض می‌توان گفت اتمسفر مریخ فاقد اکسیژن است. درواقع، تنها ۰/۱ درصد اتمسفر مریخ از اکسیژن تشکیل شده و این میزان اکسیژن برای تنفس انسان به‌هیچ‌وجه کافی نیست.

لباس فضانوردان می‌تواند اکسیژن لازم برای تنفس آن‌ها را تأمین کند؛ اما اگر فضانوردی بخواهد لباس خود را درآورد و در هوای مریخ نفس بکشد، بلافاصله جانش را از دست خواهد داد. در چنین وضعیت ناخوشایندی که حتی شاید تصورش هم آزاردهنده باشد، فضانورد نه‌تنها به‌‌دلیل نرسیدن اکسیژن دچار خفگی می‌شود؛ بلکه به‌‌دلیل کم‌بودن فشار اتمسفر در سطح مریخ، تقریباً به‌طور هم‌زمان خونش نیز به‌معنی واقعی کلمه به‌جوش خواهد آمد.

زندگی بدون اکسیژن

تاکنون، دانشمندان نتوانسته‌اند اثری از حیات در مریخ پیدا کنند و اغلب پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه در حد گمانه‌زمانی‌هایی درباره‌ی گذشته‌های دورودراز با اماواگرهای فراوان بوده است. بااین‌حال، کار جست‌وجوی دانشمندان تازه شروع شده است و در آغاز مسیر پژوهشی طولانی هستیم. شاید بتوان گفت کاوشگرهای رباتیک، تنها توانسته‌اند سطح سیاره‌ی سرخ را به‌تعبیری خراش بدهند و هنوز چیزهای بسیار زیادی برای بررسی دست‌نخورده باقی مانده است.

هیچ شکی در این نیست که طبیعت مریخ برای انسان‌ها غیرعادی و عجیب می‌کند. درواقع، موضوع صرفاً مربوط به هوا یا غلظت آن نیست. ما با مسئله‌ی بزرگ دیگری هم مواجه هستیم: مقدار بسیار ناچیزی از آب مایع در سطح مریخ وجود دارد. به‌ تمام مشکلات یادشده باید این نکته را هم اضافه کنیم که هوای مریخ اغلب سرد است و شب‌ها تا منفی ۷۳ درجه‌ی سلسیوس هم کاهش پیدا می‌کند.

بسیاری از ارگانیسم‌های موجود در زمین می‌توانند شرایط سخت را تحمل کنند. ما توانسته‌ایم حیات را در جنوبگان و عمیق‌ترین نقطه‌ی اقیانوس‌ها و کیلومتر‌ها زیر سطح زمین پیدا کنیم. بسیاری از این نواحی دماهای به‌شدت زیاد یا کم دارند و تقریباً فاقد اکسیژن و آب هستند.

حتی اگر اکنون در مریخ حیات وجود نداشته باشد، شاید میلیاردها سال پیش شرایط به‌گونه‌ی دیگری بوده است. در گذشته‌های بسیار دور که اتمسفر مریخ ضخیم‌تر بوده، اکسیژن بیشتری هم در آن وجود داشته است و دمای اتمسفر هم بیشتر بوده و حجم زیادی آب مایع نیز در سطح آن یافت می‌شده است.

یکی از اهداف مأموریت مریخ‌نورد پرسویرنس یا استقامت که ناسا به مریخ فرستاده است، جست‌وجو برای یافتن نشانه‌هایی از حیات باستانی در این سیاره است. به‌همین‌دلیل، این ربات فضایی در داخل سنگ‌های مریخ به‌دنبال فسیل‌ ارگانیسم‌ها می‌گردد؛ ارگانیسم‌هایی مانند میکروب‌های مریخی که به‌‌احتمال زیاد در زمان‌های دور و به‌‌شکل‌ اولیه‌ی حیات وجود داشته‌اند.

مریخ‌نورد پرسویرنس ناسا در روز نودوهشتم مأموریت خود این سلفی را گرفته است.

تولید اکسیژن در مریخ

یکی از تجهیزات مریخ‌نورد پرسویرنس MOXIE نام دارد؛ وسیله‌ای شگفت‌انگیز که با جمع‌آوری دی‌اکسیدکربن موجود در جوّ مریخ آن‌ را به اکسیژن تبدیل می‌کند. اگر فناوری به‌کار‌رفته در MOXIE مطابق انتظار دانشمندان کار کند، فضانوردان آتی مریخ نه‌تنها می‌توانند اکسیژن مورد‌نیاز خود را تولید کنند؛ بلکه از اکسیژن تولیدشده به‌عنوان یکی از مواد تشکیل‌دهنده‌ی سوخت موشک برای مأموریت بازگشت به زمین نیز می‌توانند استفاده کنند.

هرچه اکسیژن بیشتری در مریخ تولید شود، به همان میزان به حمل اکسیژن کمتری از زمین به مریخ نیاز خواهد بود و درنتیجه، سفر به سیاره‌ی سرخ راحت‌تر خواهد شد. بااین‌حال، حتی درصورت تولید اکسیژن از جوّ مریخ نیز، فضانوردان مریخی همچنان به لباس فضانوردی خود نیاز خواهند داشت. هم‌اکنون ناسا مشغول کار روی فناوری‌های جدید برای ممکن‌کردن سفر انسان به مریخ است. مأموریت‌های سرنشین‌دار به مریخ ممکن است ده سال بعد یعنی، اواخر دهه‌ی ۲۰۳۰، شروع شود. شاید شما یکی از افرادی خوش‌اقبالی باشید که برای سفر به مریخ و برداشتن اولین گام روی سیاره‌ای دیگر انتخاب شوند.