A por veszélyei a Marson
(Rovat: Emberes Mars-utazás?, Távoli világok kutatói , Űrszondák a Marsnál - 2018.03.13 07:15.)

A majdani marsi expedíciók számára súlyos, és jórészt egyelőre részleteiben ismeretlen veszélyforrás a por.

Fél évszázada az Apollo-űrhajósok beszámoltak a holdporra vonatkozó tapasztalataikról. A holdséták során felvert por beivódott a ruhájukba, és azzal bejutott a kabinba. Beszámoltak arról, hogy utána érezték a por szagát, a későbbi vizsgálatok pedig megállapították, hogy a szemcsék éles szélűek, hamar károsítják a mechanikai berendezéseket. Az egyik űrhajós az értékelő megbeszéléseken a port nevezte a holdi környezet jelentette legsúlyosabb problémának. A leghosszabb küldetés, az Apollo–17 űrhajósai 75 órát töltöttek a Holdon, ebből három holdsétájuk során összesen 22 óra 4 percet a kabinon kívül. A majdani marsi űrhajósok viszont akár 500 napot is kénytelenek lesznek eltölteni a Marson, ennek jelentős részét a szabadban. Milyen veszélyt jelent a marsi por a majdani expedíciókra?

A Marson a helyzetet súlyosbítja, hogy a bolygó légkörében nyomokban bár, de rengeteg különféle gáz fordul elő, amelyek mérgező vegyületeket hozhatnak létre, ezek pedig megtapadhatnak a marsi porszemcsék felületén. A Viking szondák már a múlt század 70-es éveiben felfedezték, hogy a Mars légkörében állandóan porszemek lebegnek, méretük az 1 mikrométernél kisebbtől a 10 mikrométernél nagyobbakig terjed. A légkörben lévő por csökkenti a légkör átlátszóságát, ennek tudható be a légkör halvány vöröses rózsaszín árnyalata. Az átlátszatlanságot jellemző τ (tau) érték a látható fény tartományában normál marsi körülmények közt néhány tized és 1 között lehet, porviharok idején meghaladhatja a 3-at, súlyosabb esetben az 5-öt, ilyenkor a napfény szokásos mennyiségének csupán 1%-a éri el a felszínt (a paraméter növekedésével exponenciálisan csökken a látótávolság).

A Hubble-űrtávcső 2001-ben néhány hónap különbséggel készített felvételpárja érzékelteti a marsi globális porvihar hatását. (Kép: NASA, J. Bell (Cornell), M. Wolff (SSI), és a Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

A Marson jól ismertek a felkavarodó por jelenségei, a globális porviharoktól a viszonylag kis porördögökig (más néven portölcsérekig). A Viking Orbiterek 1977-es mérése szerint egy regionális porvihar idején körülbelül 430 millió tonna por került a bolygó légkörébe. Egy másik, csak lokális porvihar (szintén a Viking mérései szerint) 13 millió tonna port kavart fel. Az eszközökre, elsősorban a napelemtáblákra leülepedő por csökkenti az elektromos teljesítményt, a jelenség a korábbi marsjáróknál kimutatható volt. A Spirit és az Opportunity csak egyetlen globális porvihart élt át a Marson (2007-ben), azonban akkor több hétre túlélő üzemmódba kellett kapcsolni a berendezéseket.

Porördög (portölcsér) a Marson a Mars Reconnaissance Orbiter felvételén. A porcsóva vastagsága több tíz méter lehet, a por több száz méter magasságig emelkedhet. (Kép: JPL / MSSS / NASA)

A jövő esetleges expedícióira tekintettel alaposan meg kell ismerni, milyen veszélyt vagy korlátokat jelent a por az emberi egészségre, a bolygó felszínén működő technikai eszközökre (űrruhák, lakóépületek, a visszatérést biztosító rakéták stb.), valamint a felszínen végrehajtandó tevékenységre, felderítő munkára (csökkent látótávolság, szabadban végzett tevékenység korlátozott időtartama, a lakóegységek rendszeres karbantartási igénye stb.). Az elmúlt évtizedben a Nemzeti Kutatási Tanács és a Marskutatási Programelemző Csoport egy-egy tanulmánya már foglalkozott ezekkel a veszélyekkel (a szakirodalmi hivatkozásokat lásd az eredeti cikkben). A tanulmányokban vizsgálták a marsi por egészségre gyakorolt hatását, különös tekintettel a Mars talajában (szakszerűbben: a felszíni törmeléktakaróban) és a légkörben lebegő porszemcsékben előforduló, súlyosan mérgező hat vegyértékű krómra, és a légkörben kis mennyiségben előforduló mérgező gázokra. A tanulmányok megjelenése után, 2008-ban a Phoenix leszállóegység perklorátokat (a perklórsav különböző fémekkel alkotott sóit) talált a Mars talajában, amit később a Curiosity is igazolt. A perklorátok szintén mérgező hatásúak, mert károsan befolyásolják a pajzsmirigy jódfelvételét.

A por jelentette, jórészt ismeretlen veszélyek számbavétele érdekében a NASA Műszaki és Biztonsági Központja (NESC, NASA Engineering and Safety Center) tavaly júniusban a houstoni Hold- és Bolygókutatási Intézetben konferenciát rendezett „A Mars légkörében található por, és annak hatása a bolygó emberes felderítésére” címmel (a konferencián elhangzott nyolc meghívott és két tucat további előadás teljes anyaga a lenti linkről elérhető). A rendezvényen áttekintették a marsi légköri por kémiai, fizikai és elektromos tulajdonságait, a lokális, regionális és globális porviharok előfordulását, kifejlődését és természetét. Megvizsgálták, mindez milyen hatással van az emberi egészségre, beleértve annak a lehetőségét, hogy a lakótérbe óhatatlanul bekerülő porszemcséket az űrhajósok belélegzik.

Fantáziarajz egy űreszköz felé közelítő, erős marsi porviharról. Villámok is előfordulhatnak, de erről csak a porszemek elektromos tulajdonságainak megismerése után lehet biztosat mondani. (Kép: NASA)

A workshop résztvevői összefoglalták, melyek a marsi légköri porra vonatkozó ismereteink legfőbb hiányosságai. Eszerint nem ismerjük (egyáltalán nem vagy nem eléggé) a részecskék méret szerinti eloszlását és sűrűségét „tiszta” időben, illetve porviharokban. Nem ismerjük a por kémiai összetételét, különös tekintettel a mérgező vegyületekre. Nem ismerjük a porszemek elektromos tulajdonságait és ennek a por viselkedésére gyakorolt hatását. Nem tudjuk előrejelezni a porviharok kialakulásának helyét, időtartamát és azok súlyosságát. Nem tudjuk, hogy a földinél kisebb felszíni nehézkedés mellett mennyi ideig lebegnek a porszemek, és milyen hatása lehet esetleges belélegzésüknek. Végül pontosan meg kellene ismerni, milyen szerepe lehet a porszemcséknek a Mars földi mikroorganizmusokkal történő beszennyezésében, illetve a visszaszennyezésben, azaz a Marson talán létező mikroorganizmusok Földre jutásában. A NESC számára készített jelentésben hangsúlyozzák, hogy a felsorolt problémákat robotokkal végzett helyszíni vizsgálatokkal, földi laboratóriumi kísérletekkel és számítógépes modellekkel megnyugtatóan tisztázni kellene, mielőtt emberek lépnének a Marsra.