L'idea di terraformare Marte - alias "Earth’s Twin" - è un'idea affascinante. Tra lo scioglimento delle calotte polari, la creazione di un'atmosfera e la progettazione dell'ambiente per avere fogliame, fiumi e corpi idrici in piedi, c'è abbastanza da ispirare praticamente chiunque! Ma quanto tempo richiederebbe tale sforzo, quanto ci costerebbe ed è davvero un uso efficace del nostro tempo ed energia?
Tali erano le domande trattate da due articoli presentati al "Planetary Science Vision 2050 Workshop" della scorsa settimana (lunedì 27 febbraio - mercoledì 1 marzo). Il primo, intitolato "The Terraforming Timeline", presenta un piano astratto per trasformare il Pianeta Rosso in qualcosa di verde e abitabile. Il secondo, intitolato "Mars Terraforming - the Wrong Way", respinge del tutto l'idea di terraformare e presenta un'alternativa.
Il precedente documento è stato prodotto da Aaron Berliner dell'Università della California, Berkeley e Chris McKay della divisione di scienze spaziali presso il Centro di ricerca Ames della NASA. Nel loro articolo, i due ricercatori presentano una linea temporale per la terraformazione di Marte che include una fase di riscaldamento e una fase di ossigenazione, nonché tutte le fasi necessarie che precedono e seguono.
Come affermano nell'Introduzione del loro articolo:
“Terraforming Mars può essere diviso in due fasi. La prima fase sta riscaldando il pianeta dall'attuale temperatura superficiale media di -60 ° C a un valore vicino alla temperatura media della Terra a + 15 ° C, e ricrea una densa atmosfera di CO². Questa fase di riscaldamento è relativamente facile e veloce e potrebbe richiedere ~ 100 anni. La seconda fase sta producendo livelli di O² nell'atmosfera che consentirebbero all'uomo e ad altri grandi mammiferi di respirare normalmente. Questa fase di ossigenazione è relativamente difficile e richiederebbe 100.000 anni o più, a meno che non si postuli una svolta tecnologica ".
Prima che questi possano iniziare, Berliner e McKay riconoscono che è necessario prendere alcune misure di "pre-terraformazione". Questi includono lo studio dell'ambiente di Marte per determinare i livelli di acqua sulla superficie, il livello di anidride carbonica nell'atmosfera e in forma di ghiaccio nelle regioni polari e la quantità di nitrati nel suolo marziano. Come spiegano, tutti questi sono fondamentali per la praticità di creare una biosfera su Marte.
Finora, le prove disponibili indicano tutti e tre gli elementi esistenti in abbondanza su Marte. Mentre la maggior parte dell'acqua di Marte è attualmente sotto forma di ghiaccio nelle regioni polari e nelle calotte polari, c'è abbastanza lì per supportare un ciclo dell'acqua - completo di nuvole, pioggia, fiumi e laghi. Nel frattempo, alcune stime sostengono che ci sia abbastanza CO² sotto forma di ghiaccio nelle regioni polari per creare un'atmosfera pari alla pressione del livello del mare sulla Terra.
L'azoto è anche un requisito fondamentale per la vita e il componente necessario di un'atmosfera respirabile, nonché i dati recenti del Curiosità Rover indicano che i nitrati rappresentano circa lo 0,03% in massa del suolo su Marte, il che è incoraggiante per la terraformazione. Inoltre, gli scienziati dovranno affrontare alcune questioni etiche relative al modo in cui la terraformazione potrebbe avere un impatto su Marte.
Ad esempio, se al momento esiste una vita su Marte (o una vita che potrebbe essere rianimata), ciò rappresenterebbe un innegabile dilemma etico per i coloni umani, specialmente se questa vita è correlata alla vita sulla Terra. Come spiegano:
“Se la vita marziana è correlata alla vita terrestre - probabilmente a causa dello scambio di meteoriti - allora la situazione è familiare e le questioni su quali altri tipi di vita terrestre introdurre e quando devono essere affrontate. Tuttavia, se la vita marziana non è correlata alla vita terrestre e rappresenta chiaramente una seconda genesi della vita, allora vengono sollevati importanti problemi tecnici ed etici. "
Per interrompere la Fase 1 - "La fase di riscaldamento" - in modo succinto, gli autori affrontano un problema che ci è familiare oggi. In sostanza, stiamo modificando il nostro clima qui sulla Terra introducendo CO² e "super gas a effetto serra" nell'atmosfera, che sta aumentando la temperatura media della Terra ad un tasso di molti gradi centigradi al secolo. E mentre questo è stato involontario sulla Terra, su Marte potrebbe essere riutilizzato per riscaldare deliberatamente l'ambiente.
"La tempistica per il riscaldamento di Marte dopo uno sforzo mirato di produzione di gas serra super è breve, solo circa 100 anni", affermano. “Se tutto l'incidente solare su Marte fosse catturato con un'efficienza del 100%, allora Marte si riscalderebbe a temperature simili alla Terra in circa 10 anni. Tuttavia, l'efficienza dell'effetto serra è plausibilmente circa del 10%, quindi il tempo necessario per riscaldare Marte sarebbe di circa 100 anni. "
Una volta creata questa densa atmosfera, il passo successivo consiste nel convertirla in qualcosa di traspirante per l'uomo - dove i livelli di O² sarebbero l'equivalente di circa il 13% della pressione dell'aria a livello del mare qui sulla Terra e i livelli di CO² sarebbero inferiori all'1%. Questa fase, nota come "Fase di ossigenazione", richiederebbe molto più tempo. Ancora una volta, si rivolgono a un esempio terrestre per mostrare come un tale processo potrebbe funzionare.
Qui sulla Terra, affermano, gli alti livelli di ossigeno gassoso (O²) e bassi livelli di CO² sono dovuti alla fotosintesi. Queste reazioni si basano sull'energia del sole per convertire l'acqua e l'anidride carbonica in biomassa, che è rappresentata dall'equazione H²O + CO² = CH²O + O². Come dimostrano, questo processo richiederebbe tra 100.000 e 170.000 anni:
"Se tutta la luce solare su Marte fosse sfruttata con il 100% di efficienza per eseguire questa trasformazione chimica, occorrerebbero solo 17 anni per produrre alti livelli di O². Tuttavia, la probabile efficienza di qualsiasi processo che può trasformare H²O e CO² in biomassa e O² è molto inferiore al 100%. L'unico esempio che abbiamo di un processo che può alterare globalmente CO² e O² di un'intera pianta è la biologia globale. Sulla Terra l'efficienza della biosfera globale nell'uso della luce solare per produrre biomassa e O2 è dello 0,01%. Pertanto, la tempistica per la produzione di un'atmosfera ricca di O² su Marte è di 10.000 x 17 anni, ovvero circa 170.000 anni. "
Tuttavia, tengono conto della biologia sintetica e di altre biotecnologie, che secondo loro potrebbero aumentare l'efficienza e ridurre i tempi a ben 100.000 anni. Inoltre, se gli esseri umani potessero utilizzare la fotosintesi naturale (che ha un'efficienza relativamente elevata del 5%) su tutto il pianeta - ovvero piantare fogliame su tutto Marte - la scala temporale potrebbe ridursi anche di pochi secoli.
Infine, descrivono i passi che devono essere fatti per far rotolare la palla. Questi passaggi includono l'adattamento delle missioni robotiche attuali e future per valutare le risorse marziane, i modelli matematici e informatici che potrebbero esaminare i processi coinvolti, un'iniziativa per creare organismi sintetici per Marte, un mezzo per testare le tecniche di terraformazione in un ambiente limitato e un accordo planetario che stabilirebbe restrizioni e protezioni.
Citando Kim Stanley Robinson, autore della Red Mars Trilogy, (il lavoro fondamentale della fantascienza sulla terraformazione di Marte), lanciano un invito all'azione. Affrontando quanto tempo impiegherà il processo di terraformazione di Marte, affermano che "potremmo anche iniziare ora".
Per questo, Valeriy Yakovlev - un astrofisico e idrogeologo del Laboratory of Water Quality di Kharkov, Ucraina - offre una visione dissenziente. Nel suo articolo, "Mars Terraforming - the Wrong Way", sostiene la creazione di biosfere spaziali nell'orbita terrestre bassa che farebbero affidamento sulla gravità artificiale (come un cilindro O'Neill) per consentire agli umani di abituarsi alla vita in spazio.
Guardando a una delle maggiori sfide della colonizzazione spaziale, Yakovlev indica come la vita su corpi come la Luna o Marte possa essere pericolosa per i coloni umani. Oltre ad essere vulnerabili alle radiazioni solari e cosmiche, i coloni dovrebbero avere a che fare con una gravità sostanzialmente inferiore. Nel caso della Luna, questo sarebbe circa 0,165 volte quello che gli umani sperimentano qui sulla Terra (aka 1 g), mentre su Marte sarebbe circa 0,376 volte.
Gli effetti a lungo termine di questo non sono noti, ma è chiaro che includerebbe la degenerazione muscolare e la perdita ossea. Guardando oltre, non è del tutto chiaro quali sarebbero gli effetti per quei bambini nati in entrambi gli ambienti. Affrontando i modi in cui questi potrebbero essere mitigati (che includono medicine e centrifughe), Yakovlev sottolinea come molto probabilmente sarebbero inefficaci:
“La speranza per lo sviluppo della medicina non annullerà il degrado fisico dei muscoli, delle ossa e dell'intero organismo. La riabilitazione nelle centrifughe è una soluzione meno conveniente rispetto alla biosfera della nave, dove è possibile fornire un'imitazione sostanzialmente costante della gravità normale e del complesso di protezione da eventuali influenze dannose dell'ambiente spaziale. Se il percorso dell'esplorazione spaziale è quello di creare una colonia su Marte e inoltre i successivi tentativi di terraformazione del pianeta, ciò porterà alla perdita ingiustificata di tempo e denaro e aumenterà i rischi noti della civiltà umana ".
Inoltre, sottolinea le sfide della creazione dell'ambiente ideale per le persone che vivono nello spazio. Oltre a creare veicoli migliori e sviluppare i mezzi per procurarsi le risorse necessarie, esiste anche la necessità di creare l'ambiente spaziale ideale per le famiglie. In sostanza, ciò richiede lo sviluppo di alloggi ottimali in termini di dimensioni, stabilità e comfort.
Alla luce di ciò, Yakolev presenta quelle che considera le prospettive più probabili per l'uscita dell'umanità nello spazio tra oggi e il 2030. Ciò includerà la creazione delle prime biosfere spaziali con gravità artificiale, che porterà a sviluppi chiave in termini di materiali tecnologia, sistemi di supporto vitale e sistemi e infrastrutture robotici necessari per installare e riparare gli habitat nell'orbita terrestre bassa (LEO).
Questi habitat potrebbero essere serviti grazie alla creazione di veicoli spaziali robotici che potrebbero raccogliere risorse da corpi vicini - come gli oggetti Luna e Near-Earth (NEO). Questo concetto non solo eliminerebbe la necessità di protezioni planetarie - vale a dire preoccupazioni per la contaminazione della biosfera di Marte (supponendo la presenza della vita batterica), ma permetterebbe anche agli esseri umani di abituarsi allo spazio più gradualmente.
Come Yakovlev ha detto a Space Magazine via e-mail, i vantaggi per gli habitat spaziali possono essere suddivisi in quattro punti:
“1. Questo è un modo universale di dominare gli spazi infiniti del Cosmo, sia nel Sistema Solare che all'esterno. Non abbiamo bisogno di superfici per l'installazione di case, ma di risorse che i robot forniranno da pianeti e satelliti. 2. La possibilità di creare un habitat il più vicino possibile alla culla della terra consente di sfuggire all'inevitabile degrado fisico sotto una gravità diversa. È più facile creare un campo magnetico protettivo.
“3. Il trasferimento tra mondi e fonti di risorse non sarà una spedizione pericolosa, ma una vita normale. È buono per i marinai senza le loro famiglie? 4. La probabilità di morte o degrado dell'umanità a causa della catastrofe globale è significativamente ridotta, poiché la colonizzazione dei pianeti include ricognizione, consegna di merci, trasporto di navetta di persone - e questo è molto più lungo della costruzione della biosfera nell'orbita della luna. Il dottor Stephen William Hawking ha ragione, una persona non ha molto tempo. "
E con gli habitat spaziali in atto, potrebbero iniziare alcune ricerche cruciali, tra cui la ricerca medica e biologica che coinvolgerebbe i primi bambini nati nello spazio. Faciliterebbe anche lo sviluppo di navette spaziali affidabili e tecnologie di estrazione delle risorse, utili per l'insediamento di altri corpi - come la Luna, Marte e persino gli esopianeti.
In definitiva, Yakolev pensa che le biosfere spaziali potrebbero anche essere realizzate entro un ragionevole lasso di tempo - cioè tra il 2030 e il 2050 - che semplicemente non è possibile con la terraformazione. Citando la crescente presenza e potenza del settore dello spazio commerciale, Yakolev credeva anche che molte delle infrastrutture necessarie fossero già in atto (o in fase di sviluppo).
“Dopo aver superato l'inerzia del pensiero +20 anni, la biosfera sperimentale (come l'insediamento in Antartide con orologi), in 50 anni crescerà la prima generazione di bambini nati nel Cosmo e la Terra diminuirà, perché entrerà nel leggende nel loro insieme ... Di conseguenza, la terraformazione sarà annullata. E la conferenza successiva aprirà la strada alla vera esplorazione del Cosmo. Sono orgoglioso di essere sullo stesso pianeta di Elon Reeve Musk. I suoi missili saranno utili per sollevare i progetti per la prima biosfera dalle fabbriche lunari. Questo è un modo diretto e diretto per conquistare il Cosmo. "
Con scienziati e imprenditori della NASA come Elon Musk e Bas Landorp che cercano di colonizzare Marte nel prossimo futuro e altre società aerospaziali commerciali che sviluppano LEO, è difficile prevedere le dimensioni e la forma del futuro dell'umanità nello spazio. Forse decideremo insieme un percorso che ci porta sulla Luna, su Marte e oltre. Forse vedremo i nostri migliori sforzi diretti nello spazio vicino alla Terra.
O forse ci vedremo andare in più direzioni contemporaneamente. Mentre alcuni gruppi promuoveranno la creazione di habitat spaziali nel LEO (e successivamente, altrove nel Sistema Solare) che si basano sulla gravità artificiale e le astronavi robotiche che estraggono asteroidi per materiali, altri si concentreranno sulla creazione di avamposti su corpi planetari, con l'obiettivo di trasformarli in "Nuove terre".
Tra di loro, possiamo aspettarci che gli esseri umani inizieranno a sviluppare un certo grado di "competenza spaziale" in questo secolo, che tornerà sicuramente utile quando inizieremo a spingere ulteriormente i confini dell'esplorazione e della colonizzazione!
