Terveisiä maan alta

12.6.2018 klo 15.37, kirjoittaja
Kategoriat: Astrobiologia

Viime viikolla olin vierailemassa Pyhäsalmen kaivoksella, Callio lab (https://calliolab.com/ järjestön , tai tarkemmin sanottuna: Callio Space Lab) nimisen toimijan järjestämässä kokoontumisessa. Callio Lab on Oulun yliopistoon ja Kerttu Saalasti Instituuttiin assosioituva järjestö, joka pyrkii löytämään uusia ja innovatiivisia tutkimustoimintoja Pyhäsalmen 1444 metriä syvän kaivoksen luolastoihin. Erityisesti, tuo ”Space lab” painotus syntyy oivalluksesta että kaivos voisi toimia erinomaisena testipaikkana mahdollisille maanalaisille asumisjärjestelyille Marsissa. Pyhäsalmen syvissä kallioluolissa olisi siis nyt mahdollista tehdä monenlaista Mars-asutukseen liittyvää tutkimusta, edellyttäen että tutkimuksille löytyisi jostakin myös rahoitusta.

Viime viikon tapaamiseen oli kutsuttu edustajia hyvinkin monenlaisilta aloilta, jotka kaikki jotenkin liittyivät tuollaisen maanalaisen asumisen haasteisiin. Paikalla oli mm. edustaja Suomen luonnonvarakeskuksen tutkimusryhmästä, joka jo testaa kasvien kasvattamista (tälle hetkellä humalaa) vesiviljelmissä kaivostunnelissa. Hyvinhän se näyttää siellä kasvavan, ihan samoin kuin missä tahansa kasvihuonetiloissa. Itse esittelin kokouksessa syanobakteerien merkittävää roolia hapen ja biomassan primäärituottajana Marsin haastavissa olosuhteissa; syanobakteerit pitäisi kuitenkin mieluummin kasvatettaa katetuissa altaissa Marsin pinnalla, missä energialähteenä toimisi auringonvalo.

Eläinproteiinien tuottamisen mahdollisuuksia palaverissa edusti Robert Nemlande Entocube yhtiöstä; eri lajiset sirkat ja toukat ovat sellaisia eläimiä jotka mahdollisimman tehokkaasti ja ekologisesti, vähällä vedellä, jalostaisivat  kaikenlaisen biomassan syötäväksi eläinproteiiniksi.

Noita Marsin pinnalla toteutettavia ihmisen elossapitosysteemejä on toki mietitty paljon  isoissa avaruusjärjestöissä, kuten myös eri tahojen tutkimusprojekteissa, ja niiden suunnitelmissa. Ilmeisestikin Marsin paikallisten luonnvarojen varaan olisi mahdollista rakentaa jonkinlaisia minimaalisia suljettuja ekosystemejä, joissa kaikkia ravinteita voisi kierrättää täysin suljetuissa kierroissa.  Levien ja kasvien fotosynteesin ja yksinkertaisten eläintuotteiden kautta ne voisivat jalostua myös pienen ihmismäärän ravinnoksi ja hapeksi.

Jotkut kaupalliset tahot uskovat että Marsiin on mahdollista perustaa suuriakin, jopa miljoonan ihmisen yhdyskuntia https:/www.telegraph.co.uk/science/2017/06/21/elon-musk-create-city-mars-million-inhabitants/%20). Hurjimmissa kuvitelmissaan jotkut jopa kuvittelevat että koko punainen planeetta voitaisiin lämmittää niin että sen napajäätiköt, hiilidioksidijää ja maanalaiset jäätiköt sulavat, ja koko planeetta  muuttuisi (ainakin hiukan) asuinkelpoiseksi; tällaista prosessia kutsuttaisiin Marsin maankaltaistamiseksi (https://en.wikipedia.org/wiki/Terraforming_of_Mars).

Kuitenkin,  se ihmisten tai muiden eliöiden määrä mitä Marsin biologinen perustuotanto voisi pitää yllä, olisi välttämättä hyvin pieni. Näin ainakin nykyisin tunnettujen ja käytettävissä olevien luonnonvarojen varassa.

Marsin ilmakehä koostuu lähes kokonaan hiilidioksidioksidista, ja yleisesti ajattelemme että se olisi riittävä hiilen lähden fotosynteesin käyttöaineeksi. Ja niin olisikin aluksi: vastaisihan tuo 7 mbarin CO2 ilmakehä peräti 0,7 % CO2 pitoisuutta jos se esiintyisi osana 1 baarin ilmakehää. Verrattakoon tätä maan hiilidioksidipitoisuuteen, 400 ppm, joka siis muodostaa vain 0,4 promillea maan 1 baarin ilmakehästä.

Mutta verrataanpa kuitenkin näiden planeettojen kokonaishiilivarantoja ja hiilen saatavuutta biologisiin prosesseihin: Marsissa lähes kaikki tunnetut hiilivarannot ovat ilmakehässä, ja hiukan, hiilidioksidijäinä napajäätiköiden sisällä. Meillä maassa taas hiilidioksidia on paitsi ilmakehässä, myös suunnilleen yhtä paljon sitoutuneena biomassaan, noin 3 x enemmän sitoutuneena maaperään, noin 50 x enemmän liuenneena meriin, noin 10 x enemmän syvän meren sedimenteissä, ja samoin, n. 10 x enemmän sitoutuneena fossiilisiin hiilivarastoihin. Lisäksi hiili kiertää sujuvasti kaikkien näiden reservien välillä; joidenkin välillä jopa päivittäin (biomassa ja ilmakehä), ja joidenkin välillä vuosimiljoonien kuluessa. Nämä tasapainotilat säätelevät sitä että hiilen pitoisuus ilmakehässä säilyy suunnilleen vakioisena https://earthobservatory.nasa.gov/Features/CarbonCycle/.

Jos Marsissa koetettaisiin kasvattaa merkittäviä määriä biomassaa, se  sitoisi merkittävän osan ilmakehän hiilidioksidia, ja ilmakehää. Biomassaan sitoutunutta hiiltä voitaisiin periaatteessa kierrättää takaisin ilmakehään, mutta vain polttamalla sitä hapessa, esimerkiksi eliöiden hapettavasssa aineenvaihdunnassa. Happi tähän tarkoitukseen pitäisi taas irrottaa vedestä. Tämä saataisiin tehtyä fotosynteesireaktion avulla, eli samassa reaktiossa joka sitoo hiilidioksidin biomassaan.

Veden saatavuus on Marsissa vielä rajallisempaa kuin hiilidioksidin. Sitä tarvitaan paitsi hapen tuotantoon,  myös elävän biomassan rakennusaineeksi. Eliöiden biomassasta noin reilu puolet on vettä (keskimäärin). Näiden molempien luonnonvarojen rajoittamana luontaisen biomassan määrä Marsissa rajoittuisi jonkinlaisiin yksisoluisten mikrobien mattoihin.

Ihminen pystyy teknologian avulla rikastamaan niukkoja luonnonvaroja omiin tarpeisiinsa, mutta niitä ei pystytä tuottamaan tyhjästä lisää. Kun niitä on vain hyvin vähän olemassa, niistä ei voida mitään kovin ihmeellistä ekosysteemiä rakentaa. Oleellista tulisi olemaan se, että kaikki käyttöön otettavat luonnovarat, eli vesi, hiili, typpi ja muut ravinteet, pitäisi kierrättää täysin suljetuissa kierroissa.

Marsissa ihmiset siis eläisivät paineistetuissa, suljetuissa tiloissa ja kierrätettäisivät hiiltä ja vettä niin että ne ovat vuorotellen hapettuneessa ja pelkistyneessa muodossa. Hengitettävä happi saataisiin vettä hajottavista fotosynteesireaktioista, ja sama happi muuttuisi takaisin vedeksi kun biomassa hapettuisi hengitysreaktioissa. Miniatyyri-ekosysteemi kierrättäisi loputtomasti samaa pientä happimäärää, samaa vettä, ja samaa hiiltä, loputtomasti. Tällaisen yhtälön tasapainottaminen pienessä mittakaavassa olisi varmasti perin haasteellista.

Marsissa ihmiset joutuisivat myös suojautumaan ankaralta UV- ja kosmiselta säteilyltä. Parhaana säteilysuojana toimii kallioperästä rakennetut paksut kuvut tai rakennelmat. Liquifer-yhtiön edustjilta kuulimme että tuollaisia voidaan nyt tuottaa jo automaattisesti, 3D-printtaustekniikalla, auringonvalolla sulatetusta hiekasta (http://www.liquifer.com/).

Ja sitten on vielä olemassa se syvällä planeetan pinnan alla asumisen vaihtoehto.

Tämän yhtenä ongelmana on psykologinen luonnottomuus: suljetun ja täysin pimeän ympäristön aiheuttama ahdistus. Viime viikon tapaamisessa oli paikalla sisustusarkkitehtejä jotka miettivät miten nämä mielen ongelmat ratkaistaan sisustuksen ja valaistuksen avulla. Sanotaan, että kaikkeen ihminen tottuu.

Marsia pidetään myös ihmiskunnan viimeisenä mahdollisena turvapaikkana niissä katastrofiskenaarioissa missä ajatellaan että olemassaolon mahdollisuudet täällä kotiplaneetalla tuhoutuvat. Itse olisin sitä mieltä että jos niin kävisi, niin se olisi sitten kyllä ihmisen kannalta ”menetetty peli”. Ei meillä ole oikeasti muuta mahdollisuutta kuin koettaa pitää tämä pieni kotiplaneetta elinkelpoisena. Olosuhteet täällä ovat aivan ylettömän ylelliset, kaikkiin muihin vaihtoehtoihin verrattuna.

Ja alkuaineiden suuret kierrot toimivat täällä hienossa tasapainossa, globaalissa mittakaavassa. Kunhan emme sekoita yhtälöä liian perusteellisesti.

7 kommenttia “Terveisiä maan alta”

  1. Erkki Tietäväinen sanoo:

    Yhdyn täysin hyvin kiteytettyyn sanomaasi, joka kuuluu:

    ”Ei meillä ole oikeasti muuta mahdollisuutta kuin koettaa pitää tämä pieni kotiplaneetta elinkelpoisena. Olosuhteet täällä ovat aivan ylettömän ylelliset, kaikkiin muihin vaihtoehtoihin verrattuna”.

    Vaikka avaruustutkimus onkin monella tavalla tärkeää, on vaikea hyväksyä niitä miljardeja, joita uhrataan avaruuden matkailun ja asuttamisen tutkimukseen niin kauan kuin maapallon ilmasto-, luonto- ja ylikansoitusongelmat ovat ratkaisematta. Oman pesän ongelmien kimppuun tulee käydä paljon nykyistä ponnekkaammin ja, jos rahoituksesta on pulaa, lopettaa rahan käyttö lähinnä tutkijoita kiinnostaviin (ja työllistäviin!), huikean kalliisiin ikuisuushankkeisiin.

    1. Kirsi Lehto sanoo:

      Ehkä pitäisi ensin oivaltaa millä keinoin tämä planeetta pelastetaan. Luulisin että ei ainakaan loputtoman taloudellisen kasvun ja kulutuksen periaatteella.

  2. Vaan yksi Marsilta puuttuu ja se mukana kaikki, nimittäin yhden geen painovoima, jota ihmislapsi todennäköisesti tarvitsee kasvaakseen terveeksi aikuiseksi. Lisäksi Mars on Maata pienempi planeetta, joten elintilamielessä sen merkitys voi tuskin olla ratkaiseva.

    Vaihtoehto asumiselle planeetoilla on kilometrien kokoisten pyörivien habitaattien rakentaminen asteroidien raaka-aineista. Raaka-aineiden prosessointia ja siirtelyä tarvitaan enemmän kuin Marsissa, mutta mikään luonnonlaki ei tule vastaan. Aurinkokunnassamme on niin paljon pienkappaleita raaka-aineeksi että habitaattien yhteenlaskettu pinta-ala voisi lopulta ylittää planeettojen pinta-alan moninkertaisesti. Olen kirjoittamassa habitaateista paperia jossa mm. esitellään ratkaisu joka tuottaa maankaltaiset valosyklit (lähes) ilman liikkuvia osia.

    1. Kirsi Lehto sanoo:

      Siis ehkä kuitenkin ihminen vielä keksii, noiden ajatusten myötä , miten rakennetaan uusi koti taivaalle… Hieno visio!

  3. Juhani Harjunharja sanoo:

    Hyvä kirjoitus Kirsiltä jälleen. Toki nämä ihmiskunnan akuutit ja kärjistyvät ongelmat on syytä rakaista niin pitkälle kuin se vain on mahdollista – siihen meillä olisi ilmeisesti vielä kohtuulliset mahdollisuudet. Vaan se iso paha raha… ?

    1. Kirsi Lehto sanoo:

      Siis ehkä kuitenkin ihminen vielä keksii, noiden ajatusten myötä , miten rakennetaan uusi koti taivaalle… Hieno visio!

    2. Kirsi Lehto sanoo:

      Pitäisi varmaan laittaa jotenkin asioita uuteen arvojärjestykseen. Esim. että tosi arvokkaita asioita olisivat puhdas vesi, puhdas ilma, elintila, empaattisuus, vihreä luonto, muuttolinnut ja muut kauniit elukat, lasten luovuutta ja yksilöllisyyttä arvostava opetus … lähellä tuotettu puhdas ruoka, lähellä tuotetut kaikki muutkin välttämättömät tarvikkeet, paljon vapaa-aikaa ja sosiaalisia toimintoja, ihmisille jonkinlainen turvattu toimeentulo, ja mitä kaikkea siihen laadukkaaseen ja kestävän kehityksen mukaiseen elämään sitten tarvittaisiinkaan?

Vastaa käyttäjälle Kirsi Lehto Peruuta vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *