Mars’a Gidecek miyiz? Gideceksek Neden ve Nasıl?

NASA’nın 1976’da Mars yüzeyine inen Viking uzay araçlarının amacı Kızıl Gezegen’de yaşam izleri aramaktı. Aradan geçen 40 yılı aşkın sürede, bilimciler bu keşifle elde edilen bulguları hala tartışıyorken, insanlığın Mars’da koloni kurma ihtimali giderek daha da kesinleşiyor. Özellikle küresel ısınma ve çevre kirliliğinin Mavi Gezegen’i yaşanmaz bir yer yapabilme potansiyeli hesaba katılınca, komşu gezegende insan hayatı kurmak hiç de mantıksız görünmüyor.

1976’da Mars’a inen Viking uzay keşfi araçlarının hayat tespit deneylerinde baş müfettiş olan Gilbert Levin, iki iniş sahasında elde edilen pozitif sonuçların başta NASA olmak üzere, astrobiyoloji çevreleri tarafından ciddiye alınmadığını söylüyor ve onca yıl sonra bile hala Mars’ta yaşam olduğunu iddia ediyor. Sonraki keşif araçları da Mars’da yaşam izlerine rastladı ama bilimciler arasında bulguların kesinliği konusunda görüş ayrılıkları bulunuyor.

Mars’da yaşam olasılığı, Dünya’ya yakınlığı ve benzerliği dolayısıyla astrobiyoloji çevrelerinin ilgi alanları arasında önemli bir yere sahip. Mars’da yaşam bulunduğuna dair şu ana kadar herhangi kesin bir kanıt yok. Günümüze kadar toplanan tüm bilgiler, Noaçyan devrinde Mars yüzeyinde su bulunduğunu ve mikro organizmaların varlığı için uygun bir çevre bulunduğunu gösteriyor. Tabi bu bulgular gene de yaşamın gerçekleşmiş olduğunu kanıtlamıyor.

Geçmişte veya şu anda Mars’da yaşam bulunmuş olsun veya olmasın, insanların her ihtimale karşı bir başka gezegende koloni kurma hayalinin gerçekleşmesi için güneş sisteminde Mars’dan daha uygun bir yer bulunmuyor. Başka bir gezegende koloni kurmak, özellikle klasik bilim kurgu eserlerinde en çok işlenen temalardan biriydi. Teknoloji ilerledikçe ve insanlığın Dünya’daki geleceği hakkındaki endişeleri arttıkça uzay kolonileşmesi fikirleri de o ölçüde ivme kazanıyor.

Başka bir gezegende koloni kurma gereksiniminin nedenleri arasında ekonomik hedefler, bilimsel araştırmalar ve keşifler de yer alıyor. Bu yönde araştırmalar ve keşif gezileri yapan ajanslar arasında NASA, ESA, Roscosmos ve Çin Ulusal Uzay Dairesi bulunuyor. Bu konuda çalışan ve büyük yatırımlar yapan özel kuruluşların başını ise SpaceX, Lockheed Martin ve Boeing çekiyor. 

Neden Mars?

Venüs’ün gövde bileşimi, boyutu ve yüzey çekimi Dünya’ya daha çok benziyor ama kolonileşme açısından değerlendirildiğinde, Mars’ın Dünya ile paylaştığı benzerlikler daha cazip görünüyor. İnsanların ve canlıların bu çorak gezegende hayatta kalabilmesi için öncelikle geniş bir bilgi arşivine sahip olması gerekiyor.

Benzerlikler

• Bir Mars günü Dünya günlerine çok benziyor. Mars’da bir gün 24 saat 39 dakika ve 35,244 saniye sürüyor.
• Mars’ın yüzey alanı, Dünya’nın sahip olduğunun sadece %28,4’ü kadar bir yer kaplıyor. Bu oran aynı zamanda Dünya’nın sahip olduğu %29,2’lik kara yüzeyine de oldukça yakın. Mars’ın yarıçapı Dünya’nın yarısı kadar ve kütlesi de Dünya’nın sahip olduğunun onda biri kadar. Yani Kızıl Gezegen daha ufak bir hacme (%15~) ve daha düşük bir özkütle ortalamasına sahip.
• Mars’ın 25,19° olan eksen eğimi, Dünya’nın 23,44 derecelik açısına çok benziyor. Bu yüzden de Mars’ın tıpkı Dünya’daki gibi mevsimleri bulunuyor. Fakat bu mevsimler Dünya’dakinden neredeyse iki kat daha uzun sürüyor çünkü bir Mars yılı, 1,88 Dünya yılına denk geliyor. Mars’ın kuzey kutbu şu an Kuğu takım yıldızına işaret ediyor, Dünya ise Küçük Ayı’ya.
• NASA’nın Mars Recon yörünge keşif aracından, ESA’nın Mars Express aracından ve gene NASA’nın Phoenix yüzey keşif aracından elde edilen son bilgiler, Mars’da su buzunun varlığını kanıtladı.

Farklılıklar

Atmosferik basınç karşılaştırması

• Her ne kadar bazı ekstremofil organizmalar Dünya’daki zor koşullarda ve Mars simülasyonlarında hayatta kalabiliyor olsa da, bitki ve hayvan gibi canlıların Mars yüzeyindeki çevresel koşullarda yaşayabilme olasılığı neredeyse yok gibi.
• Mars yüzeyinin yer çekimi (veya kütle çekimi), Dünya’dakinin %38’i kadar. Mikro yer çekiminin, kas kaybı ve kemik erimesi gibi sağlık problemlerine neden olduğu bilinse de, Mars yer çekiminin aynı etkiyi göstereceği bilinmiyor. Mars Yer Çekimi Uydusu projesi, Mars’ın düşük yüzey yer çekiminin insanlar üzerinde ne tür etkiler yapabileceğini araştırmak üzere tasarlanmıştı fakat bütçe yokluğu nedeniyle bu projeden vazgeçildi.
• 87 ve -5 santigrat dereceleri arasında değişen yüzey sıcaklığına sahip olan Mars, Dünya’dan çok daha soğuk bir yer. Dünya’da en düşük sıcaklık, -89,2 °C ile Antarktika’da kaydedildi.
• Mars’da su bulmak imkansız gibi. Spirit ve Opportunity keşif araçları, Dünya’nın en kuru çöllerinden bile daha az su bulunduğunu tespit etti. Mars’da anlık bir yüzey suyu bulunabiliyor ama bu sadece bazı belli koşullarda gerçekleşiyor.
• Mars’ın Güneş’den yaklaşık %52 kadar daha uzakta bulunması nedeniyle, gezegenin üst atmosferine alan başına (güneş enerjisi sabiti), Dünya’nın üst atmosferine düşen miktarın sadece %43,3 kadarı ulaşıyor. Fakat Mars’ın daha ince bir atmosfere sahip olmasından dolayı, yüzeye ulaşan Güneş ışınlarının miktarı daha fazla. En yüksek ışınım oranı Mars yüzeyinde 590 W/m² iken, bu oran ise Dünya’da 1000 W/m².
• Mars’da küresel toz fırtınalarına yılın her diliminde sık rastlanıyor. Gezegeni haftalarca çepeçevre saran bu fırtınalar güneş ışığının yüzeye ulaşmasını da engelliyor. Yapılan tespitlerde fırtına sonrasında ortalama sıcaklığın aylarca 4 derece kadar düşebileceği anlaşıldı. Karşılaştırma yapıldığında, buna benzer bir durum Dünya’da volkanik patlamalar sonucu oluşuyor. Krakatoa yanar dağının 1883’de patlaması sonucu atmosfere büyük oranlarda kül karışmış ve küresel sıcaklık yaklaşık 1 derece düşmüştü. Belki de en önemlisi, bu fırtınalar solar panellerin elektrik üretimini uzun süreler boyunca etkilemekle beraber aynı zamanda Dünya ile olan iletişimi de karıştırabiliyor.
• Mars’da yağmur yok ve neredeyse hiç bulut da yok. Bu yüzden de, ortam çok soğuk olsa da (fırtınalı günleri saymazsak) hava sürekli güneşli bulunuyor. Tani solar paneller tozsuz geçen her günde en yüksek verimlilikte çalışabilir.

• Mars’ın yörüngesi, Dünya yörüngesinden daha dış merkezli. Dolayısıyla sıcaklık ve güneş enerjisi sabiti, Mars yılı boyunca geniş ölçüde değişkenlik gösteriyor.
• Atmosferinde manyetosfer katmanı bulunmadığı için, güneş ışını parçacık faaliyetleri ve kozmik ışınlar kolayca Mars yüzeyine ulaşabiliyor.
• Mars’daki atmosferik basınç, Armstrong sınırından çok daha aşağıda. Bu yüzden insanlar basınç kostümleri giymeden hayatta kalabilir. Kısa vadede coğrafya biçimlendirmesi söz konusu olmadığında, Mars’d inşa edilecek binaların tıpkı uzay gemileri gibi basınç kazanlarıyla inşa edilmeleri gerekiyor. Böylece 30 ve 100 kPa arasında basınç sağlanabilir.
• Zehirli bir havaya sahip olan Mars’ın atmosferi %95 karbondioksitten, %3 nitrojenden, %1,6 argondan ve arasında oksijenin de bulunduğu %0,4 oranındaki çeşitli gaz zerrelerinden oluşuyor.
• İnce atmosferinden dolayı, Mars’dki gece ve gündüz sıcaklıkları arasındaki fark Dünya’dakinden çok daha geniş. Bu farklılık genelde kendini 70 derece civarında gösteriyor. Fakat gündüz ve gece sıcaklıkları arasındaki farklılık, çok az ışığın yüzeye ulaştığı kum fırtınaları sırasında çok daha ufak oranda gerçekleşiyor ve aksine orta atmosferi ısıtıyor.
• Görece yüksek klor ve benzer bileşim yoğunlukları nedeniyle Mars toprağı da atmosferi gibi bilinen tüm yaşam biçimleri için zehirli.

İnsan yerleşimi için koşullar

Mars yüzeyindeki koşullar, sıcaklık ve güneş ışığı açısından değerlendirildiğinde, diğer gezegenler arasında Dünya’ya en çok benzeyenini olma özelliği taşıyor. Fakat yüzey insanların ve bilinen çoğu yaşam biçiminin barınması için uygun değil. Bunun temel nedenleri arasında radyasyon, son derece düşük hava basıncı ve sadece %0,1 oranındaki oksijen bulunması yer alıyor.

2012’de, Alman Uzayhavacılığı Merkezi dahilindeki Mars Simülasyon Laboratuvarı’nda gerçekleştirilen deneyler sonucunda, bazı likenlerin ve siyanobakterilerin 34 gün sonra kayda değer bir fotosentez adaptasyon kapasitesi sergiledikleri görüldü. Bazı bilimciler, siyanobakterilerin, kendi kendini sürdürebilir bir mürettebat üssü kurmada rol üstlenebileceğini düşünüyor.

Bilim insanları, siyanobakterilerin çeşitli uygulamalar için doğrudan kullanılabileceği iddia ediyor. Bu uygulamalar içinde besin, yakıt ve oksijen üretme gibi temel kaynaklar bulunuyor. Buna ilaveten, siyanobakterilerin dolaylı olarak yan ürünler oluşturmada da yardımcı olacağı düşünülüyor. Bilimcilere göre bu sayede diğer organizmaların hayatta kalabilmesi için gerekli ortam oluşturulabileceği ve böylece Mars kaynaklarından faydalanarak yaşamı destekleyen geniş çeşitlilikte bir biyolojik sürecin önü açılabilir.

İnsanlar, Mars’da Dünya’ya en çok benzeyen koşulları bulmak için birden çok keşifler düzenledi. NASA’nın elde ettiği verilerde, Mars’daki sıcaklıklar (düşük enlemlerde), Antarktika’dakine benziyor. 38 kilometre yukarı çıkan pilotlu balonlar tarafından ulaşılan en yüksek boylamlardaki atmosferik basınç ile Mars yüzeyindeki atmosferik basınç değerleri birbirine benziyor. Tabi pilotlar, o yükseklikte öldürücü olan aşırı derecede düşük basınca maruz kalmadılar ve bir basınçlı kapsül içinde yolculuk yaptılar.

İnsanların Mars’da hayatta kalabilmeleri için, karmaşık yaşam destek sistemleriyle donatılmış yapay Mars yerleşkelerine ihtiyacı olacak. İnşa edilecek bu binalarda en önemli konu ise su idaresi sistemleri. Çoğunluğu sudan oluşan insan biyolojisi susuz kaldığı takdirde sadece birkaç günde yaşam fonksiyonlarını kaybeder. Toplam vücut suyundaki %5-8’lik bir düşüş bile yorgunluğa ve baş dönmesine yol açmakla beraber, fiziksel ve zihinsel verimlilikte %10’luk bir düşüşe de yol açar.

Dünya’daki bir kişi günde ortalama 70 litre ile 140 litre arasında bir miktarda su tüketir. Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki (ISS) astronotlar, deneyim ve eğitim sayesinde su tüketiminin çok daha ufak miktarlara düşürülebileceğini ve ISS’nin su arındırma sistemlerini kullanarak atık suyun yaklaşık %70’inin tekrar kullanılabilir yapılabileceğini gösterdiler.

Mars’da buna benzer sistemlere gerek duyulacak fakat çok daha etkili olmaları gerekecek. Aksi takdirde geriye sadece Mars’a uzay araçlarıyla düzenli biçimde su göndermek gibi son derece pahalı ve neredeyse imkansız bir seçenek kalıyor. Uluslararası uzay istasyonu yılda 4 kere su takviyesi gerektiriyor.

Bazı uzmanlar ise geleneksel görüşlerin dışına çıkarak özel inşaat metotları tavsiye ediyor. Bu fikirlerden de biri Mars yüzeyinin derinliklerinde, yer kabuğunun altında açık hava yaşam alanları oluşturmayı öneriyor. Böyle bir senaryoda hava basıncı katlanılabilir bir düzeyde olabilir ve Mars yolcularının bu bölgede basınç giysileri kullanmalarına gerek kalmayabilir. Ayrıca derinlerde su bulma ihtimali de o kadar düşük değil.

İnsan sağlığı etkileri

Mars gezegeni insan yaşamı için son derece tehlikeli bir çevreye sahip. Uzun vadeli uzay keşiflerinde yardımcı olması için zaman içinde geliştirilen farklı teknolojiler, Mars çevresi için kullanılmak üzere bağdaştırılabilir. En uzun ardışık uzay yolculuğu rekoruna 438 günle kozmonot Valeri Poliyakov sahip. Uzayda geçirilen en uzun süre rekorunun sahibi 878 günle Gennady Padalka. Dünya’nın Van Allen radyasyon kemeri koruması dışında geçirilen en uzun süre rekorunun sahibi ise 12 günle aya iniş yapan Apollo 17’nin mürettebatı oldu.

Her ne kadar bu rekorlar insan iradesinin varabileceği noktaları açıkça gösterse de, NASA’nın en erken 2028 gibi başlayacağı 1100 günlük Mars yolculuğunun yanında neredeyse önemsiz kalıyorlar. Çünkü, her şey planlandığı gibi giderse bu rekorların hepsi tek seferde kırılabilir.

Bilimciler böyle tehlikeli bir yolculuğun insan sağlığı üzerindeki etkilerinden oldukça endişeliler. Yüksek düzeylerdeki radyasyon miktarının yol açacağı fiziksel yan etkilerin hafifletilmesi gerekecek. Ayrıca Mars yüzeyindeki toprağın da insanlar için son derece zehirli olduğunu eklemekte fayda var.

Fiziksel etkiler

Yer çekimindeki farklılık, kemiklerin ve kasların zayıflamasına neden olarak insan sağlığı üzerinde olumsuz etki edecek. Bunun yanında ayrıca osteoporoz ve kardiyovasküler problemleri riski de mevcut. ISS’deki güncel rotasyonlar ile astronotlar altı aylığına sıfır yer çekimine maruz kalıyor ve bu süre de tek gidişli bir Mars yolculuğu ile karşılaştırılabilecek bir uzunlukta. Bu, araştırmacılara, yolcuların Mars’a vardığında içinde bulunacakları fiziksel durumu daha iyi anlayabilme fırsatı veriyor.

Mars’a vardıklarında ise onları Dünya’nın sahip olduğunun sadece %38’i kadar bir yer çekimi kuvvet karşılayacak. Böyle bir seyahatten sonra Dünya’ya dönüldüğünde kemik kaybı ve atrofinin yarattığı olumsuz etkilerden kurtulmak için uzun bir süreç gerekecek ve hatta mikro yer çekiminin etkilerinden tamamen kurtulmak imkansız olabilecek.

Ayrıca Mars’daki ciddi radyasyon riskleri yolcuların zihinsel süreçlerini etkileyebilir, kan dolaşımı sistemini kötüleştirebilir, üremeyi engelleyebilir ve kansere yol açabilir.

Psikolojik etkiler

İletişimde yaşanacak gecikme nedeniyle, mürettebat üyelerinin psikolojik sağlığını değerlendirmek için yeni protokoller geliştirilmesi gerekecek. Araştırmacılar, HI-SEAS (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation) isimli bir Mars simülasyonu geliştirdiler.

Bu simülasyon sayesinde bilim insanları Mars koşullarını taklit eden bir laboratuvar oluşturarak, rutin görevler, diğer insanlarla kapalı bir kutu içinde yaşam ve yalıtım altında insan psikolojisinin tavrını gözlemliyorlar.

Bilimciler ayrıca, Dünya’daki profesyonellerle doğrudan iletişimin kesilmesi durumunda kişisel ve kişiler arası sorunların çözümünde mürettebata yardımcı olacak bilgisayar programları da geliştiriyor.

Mars’ın keşfi ve kolonileştirilmesi ile görevlendirilecek astronotlar yoğun bir psikolojik taramadan geçirilecek. Ayrıca geri gelen mürettebatın toplumla bir uyumsuzluk göstermemesi için çeşitli seanslar planlanıyor.

Gezegenler arası yolculuk

Venüs’ü hesaba katmazsak, en az hareket enerjisi (delta-v) gerektiren ve en kolay ulaşılabilecek komşu gezegenler arasında ilk sırada Mars yer alıyor. Hohmann transfer yörüngesi kullanılarak Mars’a ulaşmak yaklaşık 9 ay alıyor. Hohmann yolculuk yörüngesi ile karşılaştırıldığında, yolculuk süresini 4 ile 7 ay arasına indirebilen tekrar düzenlenmiş gidiş izleri, aşamalı olarak artan daha yüksek miktarlardaki enerji ve yakıt tüketimiyle daha makul bir ulaşım gerçekleştirilebilir. Bu yol haritaları robotik Mars görevlerinde zaten kullanılıyor.

Yolculuk süresini yaklaşık 6 aya indirmek için daha yüksek delta-v ve giderek artan yüksek miktarlarda yakıt gerekmesinden dolayı kimyasal roket kullanımı zor görünüyor. Kullanılacak uzay aracı için ileri düzey sevk gücü teknolojileri geliştirilerek bu problem çözülebilir.

Bu teknolojilerin bazıları test aşamasına girmiş bulunuyor. Buna örnek olarak Variable Specific Impulse Magnetoplasma roketi gösterilebilir. Bu teknoloji ile yolculuk süresi 40 gün gibi oldukça kısa bir süreye çekilebilir. Nükleer roketler ise teorik olarak yolculuk süresini 2 hafta gibi çok daha kısa bir süreye düşürebiliyor.

Her ne kadar bilimciler arasında tartışmalar yaşanmasına neden olsa da, daha alternatif sistemlerin kullanılabileceğini dair çeşitli fikirler de ortaya çıkıyor. 2016’da California Üniversitesi’nden bir bilimci, robotik bir aracın yolculuk süresinin “72 saat gibi ufak” bir süreye indirilebileceğini söyledi. Bilim insanı, bunu başarmak için yakıt tabanlı roket sevk gücü sistemleri yerine bir “fotonlu sev gücü” sistemi kullanılabileceğini söylüyor.

Öte yandan yolculuğu tehdit eden asıl tehlikeyi radyasyon maruziyeti oluşturuyor. Astronotları, yolculuk boyunca maruz kalacakları radyasyondan korumak da çözülmesi gereken bir başka problem. Kozmik radyasyon ve solar rüzgarlar DNA hasarına yol açarlar ve kanser riskini önemli düzeyde artırırlar. Gezegenler arası uzun yolculukların etkileri hakkında hala bilinmesi gereken çok şey var.

Bilimcilerin hesaplamalarına göre, Mars’a gidip gelen yetişkin bir erkeğin ek kanser riski %1 ile %19 arasında değişiyor (ortalama %3,4). Bu tahmin, genellikle daha büyük bez dokusuna sahip olduklarından dolayı kadınlar için daha da yüksek.

Mars’a iniş ve kalış

Mars’ın yüzey yer çekimi, Dünya’nın sahip olduğundan 0,38 kat daha zayıf. Atmosferinin yoğunluğu ise Dünya’dakinin %0,6’sı kadar. Görece güçlü yer çekimi ve aerodinamik etkilerin varlığı yüzünden ağır, mürettebat içerek uzay araçlarının Apollo Ay inişlerinde olduğu gibi sadece itiş gücüyle indirilmesi kolay değil. Ayrıca atmosfer de aerodinamik manevralar yapabilmek için fazla ince. Bu yüzden Mars’a inmek, daha önce kullanılan iniş uygulamalarından daha farklı çözümler gerektiriyor.

Sorunun ciddiyeti yüzünden alternatif iniş çözümleri ciddi bir şekilde değerlendiriliyor. Bu çözümlerden birini de asansör yöntemi oluşturuyor. Daha önce ISS ile Dünya arasında taşımacılığı kolaylaştırmak üzere düşünülmüş olan böyle bir teknolojiyle iniş problemi çözülebilir. Fakat bunun için 130 GPa gücünce bir karbon nanotüp materyali gerekecek. Bir Mars uydusu olan Phobos üzerinde uzay asansörü kurulması fikrine de sıcak bakılıyor.

Koloni için gerekli malzemeler

Mars’ın kolonileştirilmesi için geniş çeşitlikte ekipmanlar gerekiyor. Bu ekipmanlar insanlara doğrudan hizmet sunarak besin üretiminden enerji üretimine; sudan tüketilebilir oksijene kadar pek çok görev üstlenecek. Bu araçlar arasında en önemlileri ise şunlar:

• Temel uygulayıcılar (oksijen, yerel iletişim, atık yönetimi, temizlik ve su geri dönüştürme)
• Barınaklar
• Depolama tesisleri
• Çalışma alanları
• Toz ve basınç yönetimi için hava kilidi
• Kaynak edinme ekipmanı (başta su ve oksijen için, sonrasında çeşitli mineraller ve inşa materyalleri için)
• Enerji üretimi ve depolaması ekipmanı (bazı solar ve belki nükleer olabilir)
• Besin üretim alanları ve ekipmanı
• Yakıt üretim ekipmanı (bunun içinde Sebatier reaksiyonu ile hidrojen ve metan elde etme ile kimyasal roket motorları için oksijen oksitleyici düşünülüyor)
• Yüzeyde ulaşımı gerçekleştirmek için gerekecek yakıt veya enerji için karbonmonoksit/oksijen motorları düşünülüyor
• Gezegenler arası iletişim ekipmanı
• Yüzey üzerinde yolculuk yapabilmek için Mars giysileri, rover araçları ve hatta belki bir Mars uçağı bile geliştirilebilir