Hur koloniserar vi Merkurius?

Människan har länge drömt om att etablera sig på andra världar, redan innan vi började åka ut i rymden. Vi har talat om att kolonisera månen, Mars och till och med etablera oss på exoplaneter i avlägsna stjärnsystem. Men hur är det med de andra planeterna i vår egen bakgård? När det gäller solsystemet finns det många potentiella fastigheter där ute som vi inte riktigt tänker på.

Tänk på Merkurius. Även om de flesta människor inte skulle misstänka det är den närmaste planeten till vår sol faktiskt en potentiell kandidat för bosättning. Medan den upplever extrema temperaturer – den pendlar mellan värme som omedelbart skulle kunna koka en människa och kyla som skulle kunna frysa kött på några sekunder – har den faktiskt potential som startkoloni.

Exempel i fiktion:

Tanken på att kolonisera Merkurius har utforskats av science fiction-författare i nästan ett sekel. Det är dock först sedan mitten av 1900-talet som kolonisering har behandlats på ett vetenskapligt sätt. Några av de tidigaste kända exemplen på detta är Leigh Bracketts och Isaac Asimovs noveller under 1940- och 50-talen.

I den förstnämndes verk är Merkurius en tidelagrad planet (vilket var vad astronomerna trodde på den tiden) som har ett ”skymningsbälte” som kännetecknas av extremer i form av värme, kyla och solstormar. En del av Asimovs tidiga verk innehöll noveller där ett liknande tidvattenlåst Merkurius utgjorde miljön, eller där karaktärerna kom från en koloni belägen på planeten.

Dessa inkluderade ”Runaround” (skriven 1942 och senare inkluderad i I, Robot), som kretsar kring en robot som är speciellt utformad för att klara av den intensiva strålningen på Merkurius. I Asimovs mordmysteriehistoria ”The Dying Night” (1956) – där de tre misstänkta kommer från Merkurius, månen och Ceres – är förhållandena på varje plats avgörande för att man ska kunna ta reda på vem mördaren är.

År 1946 publicerade Ray Bradbury ”Frost and Fire”, en novell som utspelar sig på en planet som beskrivs som en planet som ligger bredvid solen. Förhållandena på denna värld anspelar på Merkurius, där dagarna är extremt varma, nätterna extremt kalla och människorna bara lever i åtta dagar. Arthur C. Clarkes Islands in the Sky (1952) innehåller en beskrivning av en varelse som lever på vad man vid den tiden trodde var Merkurius permanent mörka sida och som ibland besöker skymningsområdet.

I sin senare roman Rendezvous med Rama (1973) beskriver Clarke ett koloniserat solsystem som inkluderar Hermianerna, en härdad gren av mänskligheten som lever på Merkurius och som frodas genom export av metaller och energi. Samma miljö och planetära identiteter används i hans roman Imperial Earth från 1976.

I Kurt Vonneguts roman The Sirens of Titan (1959) utspelar sig en del av berättelsen i grottor som ligger på den mörka sidan av planeten. Larry Nivens novell ”The Coldest Place” (1964) retar läsaren genom att presentera en värld som sägs vara den kallaste platsen i solsystemet, för att sedan avslöja att det är den mörka sidan av Merkurius (och inte Pluto, som allmänt antas).

Merkurius fungerar också som en plats i många av Kim Stanley Robinsons romaner och noveller. Dessa inkluderar The Memory of Whiteness (1985), Blue Mars (1996) och 2312 (2012), där Merkurius är hemvist för en enorm stad som kallas Terminator. För att undvika den skadliga strålningen och värmen rullar staden runt planetens ekvator på skenor och håller jämna steg med planetens rotation så att den håller sig före solen.

År 2005 publicerade Ben Bova Mercury (en del av hans Grand Tour-serie) som handlar om utforskandet av Merkurius och koloniseringen av den i syfte att utnyttja solenergi. Charles Stross roman Saturn’s Children från 2008 innehåller ett liknande koncept som Robinsons 2312, där en stad kallad Terminator färdas på räls över ytan och håller jämna steg med planetens rotation.

Föreslagna metoder:

Det finns ett antal möjligheter för en koloni på Merkurius, på grund av dess rotation, omloppsbana, sammansättning och geologiska historia. Merkurius långsamma rotationsperiod innebär till exempel att den ena sidan av planeten är vänd mot solen under långa perioder – med temperaturer på upp till 427 °C (800 °F) – medan den sida som är vänd bort från solen upplever extrem kyla (-193 °C; -315 °F).

Den snabba omloppstiden på 88 dagar, i kombination med den sideriska rotationsperioden på 58,6 dagar, innebär dessutom att det tar ungefär 176 jorddagar för solen att återvända till samma plats på himlen (dvs. en soldag). Detta innebär i princip att en enda dag på Merkurius varar lika länge som två av dess år. Så om en stad placerades på nattsidan och hade spårhjul så att den kunde fortsätta att röra sig för att ligga före solen, skulle människorna kunna leva utan att vara rädda för att brinna upp.

Den mycket låga axiella lutningen på Merkurius (0,034°) innebär dessutom att dess polarregioner är permanent skuggade och tillräckligt kalla för att innehålla vattenis. I den norra regionen observerades ett antal kratrar av NASA:s MESSENGER-sond 2012 som bekräftade förekomsten av vattenis och organiska molekyler. Forskarna tror att Merkurius sydpol också kan ha is, och hävdar att uppskattningsvis 100 miljarder till 1 biljon ton vattenis kan finnas vid båda polerna, som på vissa ställen kan vara upp till 20 meter tjock.

I dessa regioner skulle en koloni kunna byggas med hjälp av en process som kallas ”paraterraforming” – ett begrepp som uppfanns av den brittiske matematikern Richard Taylor 1992. I en artikel med titeln ”Paraterraforming – The Worldhouse Concept” beskrev Taylor hur ett trycksatt hölje skulle kunna placeras över den användbara ytan på en planet för att skapa en självständig atmosfär. Med tiden skulle ekologin inuti denna kupol kunna förändras för att tillgodose människans behov.

I fallet Merkurius skulle detta innefatta att pumpa in en andningsbar atmosfär och sedan smälta isen för att skapa vattenånga och naturlig bevattning. Så småningom skulle regionen innanför kupolen bli en beboelig livsmiljö, komplett med sin egen vattencykel och kolcykel. Alternativt skulle vattnet kunna förångas och syrgas skapas genom att utsätta det för solstrålning (en process som kallas fotolys).

En annan möjlighet skulle vara att bygga under jord. NASA har i åratal lekt med tanken på att bygga kolonier i stabila, underjordiska lavatunnlar som man vet finns på månen. Och de geologiska data som sonden MESSENGER fick fram under de förbiflygningar som den genomförde mellan 2008 och 2012 ledde till spekulationer om att det skulle kunna finnas stabila lavatunnlar även på Merkurius.

Detta inkluderar information som erhölls under sondens förbiflygning av Merkurius 2009, som avslöjade att planeten var mycket mer geologiskt aktiv i det förflutna än vad man tidigare trott. Dessutom började MESSENGER upptäcka märkliga schweiziska ostliknande drag på ytan 2011. Dessa hål, som kallas ”hålor”, kan vara en indikation på att det finns underjordiska rör även på Merkurius.

Kolonier som byggs inuti stabila lavatunnlar skulle vara naturligt skyddade mot kosmisk strålning och solstrålning, extrema temperaturer och skulle kunna sättas under tryck för att skapa andningsbara atmosfärer. Dessutom upplever Merkurius på detta djup mycket mindre temperaturvariationer och skulle vara tillräckligt varmt för att vara beboeligt.

Potentiella fördelar:

Vid en första anblick liknar Merkurius jordens måne, så om man skulle bosätta sig på den skulle man använda sig av många av samma strategier för att etablera en månbas. Den har också rikligt med mineraler att erbjuda, vilket skulle kunna bidra till att föra mänskligheten mot en ekonomi efter knapphet. Precis som jorden är det en jordplanet, vilket innebär att den består av silikatstenar och metaller som är differentierade mellan en järnkärna och en silikatskorpa och mantel.

Mercury består dock av 70 % metaller medan jordens sammansättning är 40 % metall. Dessutom har Merkurius en särskilt stor kärna av järn och nickel som utgör 42 % av dess volym. Som jämförelse kan nämnas att jordens kärna endast utgör 17 % av dess volym. Om Merkurius skulle brytas skulle därför tillräckligt med mineraler kunna produceras för att försörja mänskligheten i all oändlighet.

Närheten till solen innebär också att den skulle kunna utnyttja en enorm mängd energi. Detta skulle kunna samlas in av solcellsanläggningar i omloppsbana, som skulle kunna samla in energi hela tiden och stråla ut den till ytan. Denna energi skulle sedan kunna strålas till andra planeter i solsystemet med hjälp av en serie överföringsstationer placerade vid Lagrangepunkter.

Det finns också frågan om Merkurius gravitation, som är 38 procent av jordens normala. Detta är mer än dubbelt så mycket som månen upplever, vilket innebär att kolonisatörer skulle ha lättare att anpassa sig till den. Samtidigt är den också tillräckligt låg för att innebära fördelar när det gäller export av mineraler, eftersom fartyg som avgår från dess yta skulle behöva mindre energi för att uppnå flykthastighet.

Sist har vi avståndet till själva Merkurius. Med ett genomsnittligt avstånd på cirka 93 miljoner km varierar Merkurius mellan 77,3 miljoner km (48 miljoner mi) och 222 miljoner km (138 miljoner mi) från jorden. Därmed är den mycket närmare än andra möjliga resursrika områden som asteroidbältet (329 – 478 miljoner km bort), Jupiter och dess system av månar (628,7 – 928 miljoner km) eller Saturnus (1,2 – 1,67 miljarder km).

Merkurius uppnår också en sämre konjunktion – den punkt där den är närmast jorden – var 116:e dag, vilket är betydligt kortare än Venus eller Mars. I princip skulle uppdrag som är avsedda för Merkurius kunna skjutas upp nästan vart fjärde år, medan uppskjutningsfönster till Venus och Merkurius skulle behöva äga rum vart 1,6:e år respektive var 26:e månad.

När det gäller restid har flera uppdrag monterats till Merkurius som kan ge oss en ungefärlig uppskattning av hur lång tid det skulle kunna ta. Till exempel tog den första rymdsonden som reste till Merkurius, NASA:s rymdsond Mariner 10 (som sköts upp 1973), ungefär 147 dagar för att komma dit.

Nyligen sköts NASA:s rymdsond MESSENGER upp den 3 augusti 2004 för att studera Merkurius i omloppsbana, och gjorde sin första förbiflygning den 14 januari 2008. Det är totalt 1 260 dagar för att ta sig från jorden till Merkurius. Den förlängda restiden berodde på att ingenjörerna ville placera sonden i en omloppsbana runt planeten, så den behövde fortsätta med lägre hastighet.

Utmaningar:

En koloni på Merkurius skulle naturligtvis fortfarande vara en enorm utmaning, både ekonomiskt och tekniskt. Kostnaden för att etablera en koloni var som helst på planeten skulle vara enorm, och skulle kräva att rikligt med material skulle skeppas från jorden eller brytas på plats. I vilket fall som helst skulle en sådan verksamhet kräva en stor flotta av rymdskepp som kan göra resan på en respektabel tid.

En sådan flotta finns ännu inte, och kostnaden för att utveckla den (och den tillhörande infrastrukturen för att transportera alla nödvändiga resurser och förnödenheter till Merkurius) skulle vara enorm. Att förlita sig på robotar och resursutnyttjande på plats (ISRU) skulle säkert sänka kostnaderna och minska mängden material som skulle behöva skeppas. Men dessa robotar och deras verksamhet skulle behöva skyddas från strålning och solutbrott tills de får jobbet gjort.

Situationen är i princip som att försöka upprätta ett skyddsrum mitt i ett åskväder. När det väl är klart kan man ta skydd. Men under tiden kommer du sannolikt att bli blöt och smutsig! Och även när kolonin väl är färdig skulle kolonisterna själva behöva hantera de ständigt närvarande riskerna med strålningsexponering, dekompression och extrem värme och kyla.

Som sådan skulle en koloni, om den etablerades på Merkurius, vara starkt beroende av dess teknik (som skulle behöva vara ganska avancerad). Fram till dess att kolonin blir självförsörjande skulle de som bor där också vara beroende av leveranser av förnödenheter som regelbundet måste komma från jorden (återigen, fraktkostnader!)

När den nödvändiga tekniken väl hade utvecklats och vi kunde komma på ett kostnadseffektivt sätt att skapa en eller flera bosättningar och skeppa till Merkurius, skulle vi ändå kunna se fram emot att ha en koloni som skulle kunna förse oss med obegränsad energi och mineraler. Och vi skulle ha en grupp mänskliga grannar kända som Hermians!

Som med allt annat som rör kolonisering och terraforming, när vi väl har fastställt att det faktiskt är möjligt, är den enda återstående frågan ”hur mycket är vi villiga att spendera?”.