Mars’ skitne lille hemmelighet

Støvet som finnes overalt på Mars kan potensielt true hele koloniprosjektet

Er støvet på Mars farlig?

Støv er ørsmå partikler som svever i atmosfæren og dekker bakken på Mars. I motsetning til jordisk støv, som er en blanding av mineraler, organisk materiale og ulike typer forurensing, består Mars-støvet bare av mineralpartikler. Erfaringer fra Apollo-ferdene til Månen, som også er dekket av finkornet mineralstøv, tyder på at det er helseskadelig og sliter på romdrakter og annet utstyr. I 2018 er det uklart hvor skadelig Mars-støv er for mennesker, men funn av tungmetaller og giftige perklorater i jordsmonnet gir grunn til bekymring. Det må forskes mer på dette før vi sender mennesker dit for å bli boende.

 

Bakgrunn

Støv er svært vanlig i universet. Sola og resten av Solsystemet oppsto i en sky av kosmiske støvpartikler for mer enn 4,5 milliarder år siden, for eksempel. På Jorda finnes det støvkorn – definert som partikler som måler under 500 mikrometer eller 0,5 mm – overalt. Vi puster, drikker, spiser og vasser i støv hver eneste dag. Støvet på Jorda stammer fra ulike kilder, blant annet vulkaner, ørkenområder, planter og sopp, verdensrommet og ikke minst et utall menneskelige aktiviteter. Hver gang du tråkker på bremsen i bilen din rives det løs ørsmå partikler fra bremseskivene som blir en del av det store støvhavet på Jorda.

Den eneste andre kloden vi har direkte erfaring med er Månen, som ble besøkt av 12 amerikanske astronauter fra 1969 til 1972. Apollo-astronautene oppdaget at månestøvet ikke bare var overalt, men at det også var svært plagsomt. Fordi det var elektrisk ladd klistret det seg nesten til alt. Under Apollo 17-ferden opplevde en astronaut at støvet nesten slet seg gjennom tre lag med kevlar i månestøvlene. Det ripet opp glasset på i romhjelmene og gjorde urskiver og andre måleapparater vanskelige å lese. Støvet eroderte vekk håndtaket på en hammer, og gjorde det nesten umulig å bruke teip. Batteriene på månebilen ble varmere enn godt var på grunn av et lag med isolerende, gråsvart støv.

Disse bildene av Apollo 17-astronaut Eugene Cernan i 1972 viser månestøv på romdrakt og astronaut (kilde: NASA)

Da fartøyet kom i vektløshet etter oppskytning fra Månen lettet støvet fra gulvet og dannet skyer som ga tett hals og allergiske reaksjoner («moon hay fever»). Apollo 17-astronautene var ikke i tvil om at støvet var et så stort problem at man ikke kunne bygge permanente månebaser før det var løst.  Siden har forskere funnet årsakene til at månestøvet er så skadelig. Først og fremst handler det om at Månen er lufttom. Uten en atmosfære til å bremse ned og brenne opp små meteoritter, er Månen utsatte for et konstant bombardement fra rommet. Hver gang en meteoritt, pulveriseres overflaten og forvandles til bl.a. støv.

Slike støvkorn er gjerne glassaktige, kantete strukturer som forblir uforandret fordi det ikke finnes luft eller vann som sliper dem ned eller forandrer dem kjemisk (se bildet øverst på siden). Den kantete formen er grunnen til at støvet fungerte som sandpapir. De skarpe kantene kan også skade sårbart lungevev, og NASA frykter at astronauter på Månen over tid kan utvikle lungesykdommen silikose, som ellers er kjent for å ramme gruvearbeidere. Mangelen på atmosfære gjør også at Månen bombarderes av elementærpartikler fra rommet. Denne kosmiske strålingen river elektroner løs fra overflaten til støvkornene, det gir dem en elektrisk ladning som fører til at de klistrer seg så godt fast til ting.

 

Er Mars-støv annerledes?

Selv om vi aldri har analysert Mars-støv direkte, dreier det seg om mineralkorn uten spor av organisk materiale (Mars har ikke liv) som gjerne er mindre enn 50 mikrometer (0,05 mm).  Mesteparten stammer fra vulkanutbrudd for milliarder av år siden, eller fra meteorittnedslag. Den tynne atmosfæren gjør at de minste meteorittene brenner opp før de treffer bakken, så bombardementet blir mindre kraftig enn på Månen. Støvet på Mars blåses rundt, dermed blir skarpe kanter slipt ned over tid.

Dette bildet av en «cleaning event» på Opportunity viser at støv på Mars ikke «limer» seg til maskineri som på Månen (gradvis mindre støvete fra venstre mot høyre). Den svake vinden klarer uten problemer å blåse støvkorn vekk i løpet av noen dager (kilde: NASA)

Atmosfæren gjør også at støvkorn blir elektrisk utladet, det betyr at de ikke klistrer seg så lett til flater som på Månen. Dette forklarer hvorfor NASA har observert en rekke «cleaning events» på robotbilene «Spirit» og «Opportunity», der støv som har dekket solceller og redusert energiproduksjonen er blitt blåst bort av vind i løpet av noen dager. Uten slike hendelser ville bilene hatt betylig kortere levetid på Mars’ overflate. Dette bekrefter inntrykket av at Mars-støv ligger et sted mellom månestøv og jordisk støv på en skala for skadevirkning. 

 

Støv demper lyset

Den røde himmelen på Mars avslører at det er svevestøv i atmosfæren. Støvet demper sollys som i utgangspunktet er 42% av jordisk styrke på det sterkeste. Som regel er dempingen på noen få prosent, men under støvstormer kan sollyset nesten forsvinne helt. Støvstormer oppstår ofte når Mars står nærmest Sola, det som kalles perihel. Takket være planetens avlange bane er sollyset 40 % sterkere enn normalt ved perihel, og det gir nok varmeenergi til at det dannes vinder som løfter støv opp i atmosfæren. Støvet frakter varmeenergi fra overflaten opp i høyere luftlag, der den blir «motoren» i støvstormen. Store stormer kan vare i måneder, her bidrar også den lave tyngdekraften til å holde støvet svevende.

På bakken får man lavere temperatur, kraftige vinder og dempet sollys. Hvor mørkt det blir ses på bildesekvensen over, som er tatt i løpet av en måned av «Opportunity» under en storm. Da det var på det verste var sollyset redusert med 99% og bilen måtte settes i dvalemodus for å spare strøm. De fleste stormer er lokale, men ca hvert tredje år rammes Mars av en global støvstorm som dekker det meste av planeten. Dette får selvsagt stor betydning for energiproduksjon og plantedyrking. I praksis innebærer det at kjernekraft blir uunnværlig på Mars, siden solenergi er det eneste andre alternativet.

Planter må dyrkes under kunstig belysning, og all aktivitet utendørs vil begrenses når lyset er som svakest. Mars er farlig nok om ikke man skal snuble over steiner i mørket! Støvstormer vil også påvirke landingsforholdene for romskip fra Jorda, som er avhengige av fri sikt ned til landingsstedet. Og selv om en støvstorm ikke har kraft nok til å velte et romskip slik det skildres i filmen «The Martian», legger den igjen mye støv. Etter stormer må kolonister på Mars sette av mye tid til å rense solcellepaneler, biler, roboter og annet utstyr for støv.

 

Nærbilde av et av hjulene til marsbilen «Curiosity» viser at det legger seg lite støv på kjøretøyet. Skadene og slitasjen på hjulet skyldes kontakt med steiner på overflaten (kilde: NASA)

Støv kan skade maskineri

De tre robotbilene som har kjørt rundt på Mars, «Spirit», «Opportunity» og «Curiosity», har vært gode prøvekaniner for støvpåvirkning. Selv om alle har klart seg lengre enn romforskerne oppinnelig forventet, viser de også tegn til slitasje på grunn av støv. Særlig kulelagre ser ut til å være utsatt, og støv antas å være den direkte årsaken til at hjulene på «Spirit» sluttet å rotere i 2010.

Alle planer for langtidsopphold på Mars forutsetter at man produserer oksygen og brennstoff av atmosfæren. Det betyr at store mengder gass skal pumpes gjennom et anlegg som spalter CO2 til oksygen og karbon. Svevestøv vil naturligvis følge med, og for å unngå at det tetter til anlegget eller påvirker den kjemiske prosessen må det filtreres vekk. Det vil i det hele tatt være mange luftfiltre på Mars.

 

Klor (kjemisk forkortelse Cl) i Mars-regolitt målt med gammaspektrometeret i Mars Odyssey-sonden gir en antydning om hvor mye perklorat (ClO4) som finnes i støv. Bokstavene indikerer landingsstedet til sonder (kilde: Davila et al. 2013/Keller et al. 2007)

Støv kan gi helseproblemer

Som alt annet finkornet støv kan Mars-varianten skape irritasjon på huden og i luftveiene, og hoste og kløe er noe kolonistene må regne med. I større mengder kan støvet utløse allergiske reaksjoner eller astmaanfall hos sårbare kolonister, og over tid kan det tenkes at pusting av støvholdig luft kan skade lungene. Ikke minst hvis det viser seg at Mars-støv inneholder tungmetallene og perkloratene som er funnet i Mars-jord av sonder på overflaten.

Et miljø med mye tungmetaller kan gi kreft og genetiske skader, mens perklorat (ClO4) er kjent for å skade skjoldbruskkjertelen. Det kan påvirke menneskers vekst og utvikling og øker også sjansen for ufruktbarhet. Med tanke på at nærmeste store sykehus vil være millioner av kilometer unna og at kolonistene ønsker å få barn på Mars, er det åpenbart at støv må tas høyst alvorlig.

 

Denne konsepttegningen av kunstneren Sam Taylor viser SpaceX-romskip som lander på Mars en gang i fremtiden. Men takket være støvproblemet vil det sansynligvis ikke se slik ut. Romskipene vil ikke ha åpninger som slipper inn luft, isteden vil de bruke et komplisert slusesystem. Og svært få astronauter vil bevege seg under åpen himmel.

Hva kan vi gjøre med støvet?

Kolonistene kan redusere problemet ved å bosette seg på et sted med færre støvstormer enn normalt, som slettelandet nord for 45 grader. Men støv fins overalt, så man må uansett hindre det i å komme i direkte kontakt med mennesker. Romdrakter må blåses rene for støv og vaskes etter turer på overflaten. Kanskje vil man ha en separat støvsluse i tillegg til luftslusen ut mot overflaten fra habitatet. Et drastisk tiltak er såkalte «suiports», romdrakter som er festet til ytterveggen når de ikke er i bruk. Herfra kan astronauter krype inn i dem gjennom en åpning i ryggen fra innsiden av habitatet. Utendørs aktivitet på Mars vil i så fall minne mer om dokking av et romskip enn å ta på seg klær.

«Suitport»-drakter koblet til et testhabitat på Jorda. Fordelen med løsnignen er at man reduserer støvproblemet til et minimum, ulempen er at systemet erlite fleksibelt og mekanisk komplisert (kilde: NASA)

Lufttrykket i kolonien vil være mye større enn trykket på Mars, og det gjøre mye for å hindre støv i å lekke inn. Men helt støvfritt blir det aldri, og derfor trenger ventilasjonsanlegget gode filtre. Hver 26 måned vil det ankomme romskip fra Jorda, og for dem er støv en større fare fordi det vil lette og danne skyer når skipet er i vektløshet. Mars-støv inneholder mye jern og er altså elektrisk ledende – det er ikke noe man ønsker å ha svevende inne i et trangt romskip!

Forskere har aldri hatt sjansen til å analysere en prøve av Mars-atmosfære med virkelige støvpartikler, og det meste av det vi vet om kjemisk sammensetning og egenskaper er basert på observasjoner fra verdensrommet. Når sonder på overflaten finner perklorater og tungmetaller i jordprøver, er det ikke sikkert at disse stoffene er like vanlige overalt i atmosfæren. Det eneste som er sikkert idag er at vi bør studere støvproblemet grundig før det sendes mennesker til Mars. Dette er nok en årsak til at romselskapet SpaceX’ planer om å sende mennesker til Mars innen 2026 virker urealistiske akkurat nå.

 

Eksterne pekere

Et fint bildegalleri av månestøvkorn
En god artikkel om hvor alvorlig støvproblemet på Månen viste seg å være
New Scientist om støvfaren på Mars
NASA-studie av Mars-støvets virkning på mennesker
Scientific American om perklorater i drikkevann
Wikipedia om «suitports»

2 Comments on “Mars’ skitne lille hemmelighet”

  1. Uten tvil! Og du vil nok heller aldri se så mange skip på overflaten til Mars samtidig. Skal dette lønne seg økonomisk må flåten være i drift, skip som bare står der er pengesluk. 🙂

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *