Eingänge zu Marshöhlen können den perfekten Strahlenschutz für menschliche Siedlungen bieten

Eingänge zu Marshöhlen können den perfekten Strahlenschutz für menschliche Siedlungen bieten

Der Eingang zu einer Marshöhle. Kredit: NASA, JPL und University of Arizona.

Es gibt sehr gute Gründe, warum der Mars eine so desolate und karge Landschaft ist. Ohne dicke Atmosphäre oder Magnetfeld wird die Oberfläche des Roten Planeten täglich mit einer bis zu 900-mal höheren Strahlung als auf der Erde beobachtet. Einige Orte sind jedoch geschützt. Neue Forschungen haben gezeigt, dass Höhleneingänge vor der schädlichen Strahlung geschützt sind, die normalerweise auf den Mars trifft. Dies kann sie sowohl als Standorte für zukünftige Kolonien als auch als Robotermissionen zur Suche nach Anzeichen von außerirdischem Leben ideal machen.

Trotz der unglaublichen Fortschritte in der Weltraumforschung in den letzten zehn Jahren müssen wir viele Herausforderungen meistern, wenn wir die Idee, den Mars in diesem Jahrhundert zu installieren, ernst nehmen wollen. Es sei denn, wir geben uns mit einseitigen Selbstmordmissionen zufrieden.

Es gibt keinen Mangel an Umweltgefahren, um jeden Astronauten zu töten, der es wagt, einen Fuß auf den Mars zu setzen. Einerseits hat der Planet nur 0,7% des Drucks auf Meereshöhe der Erde, was bedeutet, dass jeder Mensch auf dem Mars einen vollen Druckanzug tragen oder darin verbarrikadiert bleiben muss in den Blutkreislauf fließen und der Körper kann anschwellen und bluten.

Dann ist da noch das Thema Strahlung. Der Mars ist weiter von der Sonne entfernt als die Erde und erhält etwa 60% der Energie pro Quadratmeter, die an einem ähnlichen Ort auf der Erde zu sehen ist. Da der Mars jedoch kein Magnetfeld hat, um energiereiche Teilchen abzulenken, ist seine Oberfläche in Verbindung mit einer papierdünnen Atmosphäre einer viel höheren Strahlung ausgesetzt als die Erde. Darüber hinaus erhält es neben der regelmäßigen Exposition gegenüber kosmischer Strahlung und Sonnenwind gelegentlich tödliche Strahlungsstöße von starken Sonneneruptionen.

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Messungen der Sonde Mars Odyssey deuten darauf hin, dass die derzeitige Strahlung auf dem Mars mindestens 2,5-mal höher ist als die von Astronauten auf der Internationalen Raumstation empfundene. Das sind etwa 22 Millirad pro Tag, was 8.000 Millirad (8 Rad) pro Jahr entspricht. Zum Vergleich: Menschen in den Vereinigten Staaten sind im Durchschnitt etwa 0,62 Rad pro Jahr ausgesetzt.

Jeder Versuch, den Roten Planeten zu besiedeln, erfordert Maßnahmen, um sicherzustellen, dass die Strahlenbelastung minimiert wird. Einige der bisher vorgeschlagenen Ideen beziehen sich auf direkt in den Boden eingebaute Lebensräume oder sogar auf Lufthabitate mit keramikbeschichteten aufblasbaren Modulen.

Aber eine bessere Idee könnte es sein, die bereits vorhandenen natürlichen Schutzräume zu nutzen. Der Mars ist übersät mit tiefen Gruben, Höhlen und Lavaröhrenstrukturen auf seiner Oberfläche. Laut einer neuen Studie von Forschern unter der Leitung von Daniel Viúdez-Moreiras am Spanischen Nationalen Institut für Luft- und Raumfahrttechnologie könnten viele dieser Höhlen menschlichen Siedlern ausreichenden Schutz bieten.

„Die Höhlen und ihre Eingänge wurden als Umgebungen und bewohnbare Regionen vorgeschlagen, die Beweise für Leben hätten bewahren können, hauptsächlich aufgrund ihres natürlichen Schutzes vor schädlicher ionisierender und nicht ionisierender Strahlung an der Oberfläche. Bisher hat jedoch keine Studie die Abschirmung dieser Hohlräume auf dem Mars quantitativ bestimmt “, schrieben die Forscher in der Zeitschrift. Ikarus.

Die Forscher fanden heraus, dass die UV-Strahlung in den Höhlen des Mars in einigen Fällen etwa 2% der auf der Oberfläche gefundenen Werte betrug.

„Numerische Simulationen von Höhleneingängen zeigen eine Reduzierung der UV-Strahlung um mehr als zwei Größenordnungen sowohl bei der momentanen als auch bei der maximalen kumulativen Dosis das ganze Jahr und an jedem Ort der Welt. Planeten“, stellten die Forscher fest.

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Außerdem ist die Menge an aktiver Strahlung immer größer als das für die erdähnliche Photosynthese erforderliche Minimum. Mit anderen Worten, Höhleneingänge könnten sowohl Menschen als auch ihre pflanzliche Nahrungsquelle beherbergen. Es ist jedoch nicht klar, ob ionisierende Strahlung – die mit Krebs assoziierte elektromagnetische Strahlung – genauso wie UV-Strahlung blockiert wird.

„Ionisierende Strahlung zeigt nicht genau das gleiche Verhalten wie UV-Strahlen“, sagt Viúdez-Moreiras. Erzählen Neuer Wissenschaftler. “Allerdings wird auch in Grubenkratern und Höhlengauben eine starke Abschwächung der ionisierenden Strahlung erwartet.”

Höhlen von Tharsis aus Katalog MGC3. Kredit: G. Cushing und USGS.

Im Jahr 2009 haben Forscher unter der Leitung von Dr. Armando Azua-Bustos, Wissenschaftler am Department of Planetology and Habitability Center of Astrobiology (CSIC-INTA) in Madrid, beschreibt das Verhalten von einer Einzelperson Cyanidium Eukaryotische Rotalgen wachsen in der marsähnlichen Atacama-Wüste. Diese Mikroorganismen haben in scheinbar unwirtlichen Küstenhöhlen Biofilme gebildet, in denen es wenig Licht gibt, aber gerade genug, um das Leben zu unterstützen. Wenn die Höhlen des Mars denen in der kargen Atacama-Wüste, dem trockensten Ort der Erde, ähneln, könnte das Leben auch dort gedeihen, haben Azua-Bustos und seine Kollegen vorgeschlagen.

Hochauflösende Oberflächenbilddaten, die in den letzten zwei Jahrzehnten mit Instrumenten wie dem Mars-Aufklärungsorbiter Pop-up-Kamerasystem (CTX), mit Die Odyssee des Mars Thermal Emission Imaging System (THEMIS), legen nahe, dass der Tharsis-Bulge die beste Region für Kandidatenhöhlen auf dem Mars sein könnte. Mehr als 1.000 angepasste Höhlen wurden in dieser Region identifiziert, die auch drei riesige Schildvulkane enthält, Arsia Mons, Pavonis Mons und Ascraeus Mons.

Die Stadt Tharsis klingt wie ein brillanter Name für die erste menschliche Siedlung auf dem Mars. Merk dir den Namen.

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UPDATE (30. August 2021): Der Artikel wurde aktualisiert, um die Ergebnisse von Azua-Bustos et al. in der Atacama-Wüste, die die Quantifizierung der Strahlung in Marshöhlen vervollständigen.

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