L'idea di rendere in qualche modo terra Marte per renderlo più abitabile è un sogno visionario e fantascientifico. Ma ora, un materiale chiamato aerogel di silice potrebbe rendere leggermente meno impossibile l'idea di formare Marte.
Notevoli personaggi da Carl Sagan a Elon Musk hanno proposto di riscaldare Marte e dargli un'atmosfera, e il trucco sta nel congelamento di CO2 e acqua nelle calotte polari del pianeta. Sagan ha detto che se quei tappi potessero essere vaporizzati in qualche modo, allora l'effetto serra CO2 farebbe il resto. Musk disse, con disinvoltura e in modo scherzoso, che le bombe atomiche sganciate sui poli avrebbero funzionato.
C'è un serio lavoro scientifico in corso per esplorare l'idea, almeno in teoria. La domanda centrale è: Marte ha abbastanza CO2 e acqua per creare una densità atmosferica simile alla Terra?
Nel 2018, gli scienziati dell'Università del Colorado hanno studiato la domanda. La loro conclusione? Terraformare Marte non è possibile con la nostra attuale tecnologia, qualcosa che la maggior parte delle persone già riteneva fosse vero.
"I nostri risultati suggeriscono che non c'è abbastanza CO2 rimanendo su Marte per fornire un significativo riscaldamento in serra, dovevano essere immessi i gas nell'atmosfera; inoltre, la maggior parte delle emissioni di CO2 il gas non è accessibile e non può essere facilmente mobilitato. Di conseguenza, la terraformazione di Marte non è possibile utilizzando la tecnologia odierna ", ha affermato Bruce Jakosky, professore presso il Laboratory of Atmosphere and Space Physics dell'Università del Colorado, Boulder.
Ma è stato un anno fa e la tecnologia è in continua evoluzione.
In un nuovo studio su Nature Astronomy, un trio di ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA, dell'Università di Harvard e dell'Università di Edimburgo, suggeriscono che Marte potrebbe essere reso abitabile se cambiamo il nostro modo di pensare e utilizziamo le nuove tecnologie. Piuttosto che grandi sogni di rendere abitabile l'intero pianeta rosso, che cosa gli scienziati chiamano Modificazione atmosferica globale (GAM) e se le piccole regioni potessero essere trasformate?
La chiave dietro la loro linea di pensiero è l'aerogel di silice.
"Questo approccio regionale per rendere abitabile Marte è molto più realizzabile della modifica atmosferica globale."
Robin Wordsworth, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
L'aerogel di silice non è quello che potresti pensare che sia. Piuttosto che un vero gel, è un materiale solido, rigido e asciutto. Viene creato estraendo il liquido da un gel con un processo chiamato essiccazione supercritica, lo stesso processo utilizzato per preparare il caffè decaffeinato.
I ricercatori dietro questo nuovo studio hanno usato modelli ed esperimenti per dimostrare che un sottile strato di aerogel da 2 a 3 cm (da 0,8 a 1,2 pollici) potrebbe consentire alla luce solare di penetrare, ma intrappolerebbe il calore. Il gel consentirebbe anche una luce solare sufficiente per la fotosintesi e riscalderebbe permanentemente l'area coperta, permettendo al ghiaccio d'acqua e alla CO2 congelata di sciogliersi. Forse la cosa migliore, non sarebbe necessaria una fonte di calore affamata di energia per farlo.
"Questo approccio regionale a rendere Marte abitabile è molto più realizzabile della modifica atmosferica globale", ha affermato Robin Wordsworth, assistente professore di scienze ambientali e ingegneria presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e il Dipartimento della Terra e scienza planetaria. "A differenza delle idee precedenti per rendere Marte abitabile, questo è qualcosa che può essere sviluppato e testato sistematicamente con materiali e tecnologia che già abbiamo", ha detto in un comunicato stampa.
“Piccole isole dell'abitabilità”
"Marte è il pianeta più abitabile del nostro Sistema Solare oltre alla Terra", ha dichiarato Laura Kerber, ricercatrice presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Ma rimane un mondo ostile per molti tipi di vita. Un sistema per creare piccole isole di abitabilità ci permetterebbe di trasformare Marte in modo controllato e scalabile. "
L'aerogel di silice, isola dell'idea di abitabilità, è stato ispirato da qualcosa che si verifica già ai poli di Marte.
A differenza della Terra, la CO2 su Marte è congelata, intrappolata ai poli. Mentre qui sulla Terra i poli sono ghiaccio d'acqua, i poli marziani sono una combinazione di ghiaccio d'acqua e ghiaccio CO2. Ma anche se è congelato, quella CO2 consente comunque alla luce solare di penetrare intrappolando il calore.
Le immagini dei poli di Marte mostrano come ciò avvenga.
In questa immagine di ghiaccio su Marte, la CO2 ha intrappolato il calore del Sole. Questo crea piccole sacche di calore in estate, che si presentano come punti neri sciolti nel ghiaccio.
"Abbiamo iniziato a pensare a questo effetto serra a stato solido e al modo in cui potrebbe essere invocato per creare ambienti abitabili su Marte in futuro", ha detto Wordsworth. "Abbiamo iniziato a pensare a quale tipo di materiali potesse minimizzare la conduttività termica ma trasmettere comunque quanta più luce possibile".
A quanto pare, l'aerogel di silice si adatta al conto. È stato inventato per la prima volta nel 1931 ed è uno dei materiali più altamente isolanti mai realizzati. Questo perché è un materiale molto poroso quasi completamente fatto di aria. È circa il 99,8% di aria, un po 'come una finestra termica.
Gli aerogel di silice sono porosi al 97%, il che significa che la luce si muove attraverso il materiale ma i nanostrati di interconnessione del biossido di silicio intrappolano le radiazioni infrarosse e rallentano notevolmente la conduzione del calore. Questi aerogel sono oggi utilizzati in diverse applicazioni di ingegneria, tra cui Mars Exploration Rovers della NASA. Sono usati per tenere al caldo l'elettronica sensibile.
"L'aerogel di silice è un materiale promettente perché il suo effetto è passivo", ha affermato Kerber. "Non richiederebbe grandi quantità di energia o manutenzione di parti in movimento per mantenere un'area calda per lunghi periodi di tempo."
I ricercatori hanno organizzato esperimenti per imitare le condizioni su Marte. Hanno sperimentato due tipi di aerogel di silice: particelle e piastrelle. Hanno scoperto che entrambi erano efficaci nell'aumentare la temperatura. Entrambi sono stati efficaci anche nel bloccare le radiazioni UV pericolose.
I loro risultati mostrano che uno strato di 2 cm o più di aerogel ha ridotto la radiazione UVC a meno dello 0,5%. L'UVC è una radiazione UV ad alta energia e può essere particolarmente dannoso. Sulla Terra, quasi nessuna radiazione UVC misurabile raggiunge la superficie a causa dell'ozono, dell'ossigeno molecolare e del vapore acqueo nell'atmosfera superiore.
"Distribuito su un'area abbastanza ampia, non avresti bisogno di altre tecnologie o fisica, ti basterebbe uno strato di queste cose in superficie e sotto avresti acqua liquida permanente", ha detto Wordsworth. "C'è tutta una serie di affascinanti domande di ingegneria che emergono da questo."
È abbastanza facile immaginare una sorta di struttura a cupola fatta di aerogel di silice. Sarebbe abbastanza caldo da essere abitabile e bloccherebbe anche i raggi UV. Potrebbe essere un po 'come una serra sulla Terra, dove l'acqua è rimasta liquida e le piante potrebbero essere coltivate.
C'è molto più lavoro e ricerca da fare, ovviamente. Wordsworth e gli altri ricercatori intendono testare gli aerogel di silice in località simili a Marte qui sulla Terra. Stanno prendendo di mira la valle asciutta in Cile e Antartide.
Wordsworth è chiaro su una cosa: ingegnerizzare il clima di Marte non è solo una questione tecnica e ingegneristica. È anche una domanda etica e filosofica.
Se ci sono già dei microbi che vivono su Marte, forse sotto la superficie da qualche parte, che ne dici di loro? Dovremmo farlo? Abbiamo il diritto?
"Se hai intenzione di abilitare la vita sulla superficie marziana, sei sicuro che non ci sia già vita lì? Se c'è, come lo facciamo navigare ”, ha chiesto Wordsworth. "Nel momento in cui decidiamo di impegnarci ad avere umani su Marte, queste domande sono inevitabili."
Fonti:
- Research Paper: Abilitazione dell'abitabilità marziana con aerogel di silice attraverso l'effetto serra a stato solido
- Comunicato stampa: un modo materiale per rendere abitabile Marte
- Comunicato stampa: la terraformazione del Marte non è possibile utilizzando la tecnologia odierna
- Wikipedia: Airgel
- Space Magazine: dovremmo Terraformo Marte?
