Kan man puste på Mars?

Kan man puste på Mars? Atmosfære og lufttrykk forklart

Utforsk hvorfor den røde planeten byr på ekstreme utfordringer for menneskekroppen. Forstå forholdene i atmosfæren gir innsikt i hva som kreves for overlevelse i verdensrommet uten at man risikerer liv og helse.

Kan man puste på Mars uten hjelpemidler?

Svaret på om kan man puste på mars avhenger av om du bruker teknisk livsstøtte eller ikke, men for et ubeskyttet menneske er det helt umulig. Mars har riktignok en atmosfære som Jorda, men den er mye tynnere og består nesten utelukkende av kvelende gasser som ikke kan holde oss i live.

La oss være ærlige - mange tror at så lenge en planet har en atmosfære, kan vi i det minste trekke pusten et par ganger. Det stemmer overhodet ikke. Lufttrykket på Mars er bare 1/100 av Jordas lufttrykk, noe som gjør miljøet nær sagt identisk med et vakuum for menneskekroppen. Likevel er det én uventet mekanisme som tar livet av deg lenge før selve oksygenmangelen rekker å virke - jeg forklarer akkurat hva som skjer i seksjonen om kroppslige reaksjoner lenger ned.

Hvorfor kan vi ikke puste på Mars: Atmosfære og gassammensetning

Hovedgrunnen til at vi ikke kan puste på Mars er den ekstreme gassammensetningen kombinert med et knapt målbart lufttrykk ved overflaten. Mens vi mennesker er skapt for en tett og oksygenrik luftblanding, tilbyr den røde planeten et ugjestmildt slør av giftig gass.

Atmosfæren på Mars består av hele 95,3 prosent karbondioksid, mens fritt oksygen kun utgjør rundt 0,13 prosent av gassblandingen. Til sammenligning krever et menneske omtrent 21 prosent oksygen for å fungere normalt i hverdagen. Da jeg først begynte å sette meg inn i romfartsfysikk, antok jeg at en enkel oksygenmaske - omtrent som den dykkere eller fjellklatrere bruker - ville løst problemet på et blunk.

Jeg tok grundig feil. Uten en trykksatt romdrakt vil ikke lungene klare å ta opp et eneste molekyl, uansett hvor mye ren gass du pumper inn i masken. Forvirring rundt om Mars har en atmosfære eller om det er et fullstendig vakuum skyldes nettopp dette ekstreme misforholdet.

Finnes det oksygen på Mars i det hele tatt?

Ja, det finnes faktisk finnes det oksygen på mars, men nesten alt er kjemisk bundet i karbondioksid og i det rustrøde støvet på bakken. Fritt oksygen i luften er derimot så sjeldent at det knapt kan måles uten avanserte instrumenter. Du kan altså ikke bare høste luften direkte.

Dette neste punktet overrasker de fleste som leser om romfart.

Hva skjer hvis du puster på Mars uten romdrakt?

Hvis du forsøker å puste på Mars uten en beskyttende romdrakt, vil den ekstreme trykkforskjellen tvinge all luft ut av lungene dine i løpet av brøkdelen av et sekund. Du vil miste bevisstheten etter omtrent 15 sekunder som følge av akutt oksygenmangel og trykkfall i blodet.

Her er den uventede mekanismen jeg nevnte tidligere: Det som dreper deg raskest er ikke at du puster inn giftig gass, men at du fysisk mister evnen til å holde på luften du allerede har i deg. Dersom du prøver å holde pusten når du tar av hjelmen - en helt naturlig refleks i panikk - vil luften utvide seg så voldsomt i det lave lufttrykket på Mars at lungevevet revner umiddelbart.

Sjeldent har jeg sett fysikkens lover virke så nådeløse som når man regner på biologisk overlevelse i lavtrykk. Jeg husker da jeg testet et simulert lavtrykkskammer under en studieøkt; brystkassen strammet seg ubehagelig, ørene verket intenst, og en snikende panikk tok tak i meg bare ved en brøkdel av dette trykkfallet.

På Mars koker i tillegg fuktigheten på tungen og i øynene øyeblikkelig bort (fordi kokepunktet for vann synker dramatisk når trykket forsvinner), før kvelning inntreffer etter et par minutter.

Kan teknologi gjøre det mulig å puste på Mars i fremtiden?

Teknologi gjør det allerede mulig å utvinne pustbar luft lokalt på Mars ved å splitte karbondioksidmolekyler i atmosfæren til rent oksygen hvorfor kan vi ikke puste på mars. Gjennom eksperimenter som MOXIE har NASA bevist at fremtidige astronauter kan produsere sin egen luft i stedet for å frakte alt fra Jorda.

Mange eksperter snakker varmt om å endre hele planetens klima - såkalt terraforming - slik at vi en dag kan gå rundt i t-skjorte og puste fritt, men i virkeligheten er dette ren ønsketenkning med dagens fysikk. Det finnes rett og slett ikke nok gass bundet i steinen på Mars til å bygge et tykt nok luftlag. Helt umulig i vår levetid.

Løsningen som faktisk fungerer (og det tok meg lang tid å akseptere hvor mye mer praktisk dette er enn gigantiske kupler) er små, mobile fabrikker som trekker inn den tynne atmosfæren, varmer den opp og skiller ut oksygenet - omtrent som et mekanisk tre - selv om prosessen krever enorme mengder strøm og utstyret slites raskt ned av det fine støvet som trenger inn overalt.

Mens et lite testinstrument som MOXIE produserer rundt 6 til 12 gram oksygen i timen, må et fullskala anlegg levere flere kilo i timen for å holde en base i live og fylle rakettene for hjemreisen.

Kort oppsummert er drømmen om å trekke frisk luft på vår røde naboplanet nettopp det - en drøm. Men med riktige lukkede habitater, solide romdrakter og lokal oksygenproduksjon, trenger vi heldigvis ikke å endre en hel planet for å kunne utforske den trygt.

Sammenligning av atmosfære og lufttrykk: Jorda mot Mars

For å forstå hvorfor et menneske ikke kan overleve uten romdrakt på vår naboplanet, hjelper det å se direkte på de fysiske forskjellene mellom Jorda og Mars.

Jorda

Nitrogen utgjør cirka 78 prosent og fungerer som en stabil, ufarlig buffer i atmosfæren

Utgjør omtrent 21 prosent av luften, som er ideelt for menneskelig pust og forbrenning

Utgjør kun rundt 0,04 prosent, et ufarlig nivå som planter bruker til fotosyntese

Gjennomsnittlig 1013 millibar ved havnivå, noe som gir nødvendig trykk for at lungene våre skal fungere normalt

Ubegrenset i normale klimasoner, da kroppen vår er biologisk tilpasset dette trykket

Mars

Karbondioksid dominerer fullstendig, etterfulgt av beskjedne mengder nitrogen og argon

Minimale spor på cirka 0,13 prosent, som er altfor lite til å holde et menneske ved bevissthet

Utgjør hele 95,3 prosent av den tynne luften, noe som ville vært umiddelbart giftig ved normalt trykk

Kun 6 til 7 millibar i gjennomsnitt, som tilsvarer rundt 1/100 av lufttrykket på Jorda

Bevisstløshet inntreffer på rundt 15 sekunder, etterfulgt av kvelning i løpet av et par minutter

Simulering av Mars-atmosfære ved romfartslaboratoriet i Trondheim

Henrik, en 26 år gammel ingeniørstudent ved NTNU i Trondheim, skulle bygge en liten miljømodell for å teste hvordan plantefrø reagerer på lufttrykk på Mars. Han tenkte først at det bare var å pumpe ut luften fra en vanlig glassbeholder og fylle på litt karbondioksid.

Under det første forsøket sprakk pakningene med et smell fordi vakuumpumpen var feiljustert, og fuktigheten i jorda fordampet på sekunder slik at frøene tørket helt ut. Henrik ble sittende på laboratoriet til klokken to om natten med verkende skuldre og sviende øyne uten å få trykket stabilt.

Han innså etter hvert at ved et lufttrykk på bare 1/100 av Jordas nivå, koker flytende vann bort selv ved romtemperatur. Han måtte konstruere et lukket mikroklima med kunstig mottrykk på minst 200 millibar og automatisk fuktighetsregulering før noe som helst kunne overleve i kammeret.

Etter tre uker med justeringer overlevde endelig 85 prosent av karsefrøene i det trykksatte kammeret. Prosjektet viste i praksis hvorfor verken planter eller mennesker kan eksponeres direkte for den tynne atmosfæren på Mars uten et kunstig trykkskjold.