¿CóMO TERRAFORMAMOS MARTE?

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Como parte de nuestra serie continua "Guía definitiva para la terraformación", Space Magazine se complace en presentar nuestra guía para terraformar Marte. En la actualidad, hay varios planes para poner astronautas y colonos en el planeta rojo. Pero si realmente queremos vivir allí algún día, necesitaremos una renovación planetaria completa. ¿Qué tomará?

A pesar de tener un clima muy frío y muy seco, sin mencionar la poca atmósfera para hablar, la Tierra y Marte tienen mucho en común. Estos incluyen similitudes en tamaño, inclinación, estructura, composición e incluso la presencia de agua en sus superficies. Debido a esto, Marte es considerado un candidato principal para el asentamiento humano; Una perspectiva que incluye transformar el entorno para que sea adecuado a las necesidades humanas (también conocido como terraformación).

Dicho esto, también hay muchas diferencias clave que harían vivir en Marte, una preocupación creciente entre muchos humanos (¡mirarte a ti, Elon Musk y Bas Lansdorp!), Un desafío significativo. Si viviéramos en el planeta, tendríamos que depender bastante de nuestra tecnología. Y si íbamos a alterar el planeta a través de la ingeniería ecológica, ¡tomaría mucho tiempo, esfuerzo y megatones de recursos!

Los desafíos de vivir en Marte son bastante numerosos. Para empezar, existe una atmósfera extremadamente delgada e irrespirable. Mientras que la atmósfera de la Tierra está compuesta de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y pequeñas cantidades de otros gases, la atmósfera de Marte está compuesta de 96% de dióxido de carbono, 1.93% de argón y 1.89% de nitrógeno, junto con pequeñas cantidades de oxígeno y agua.

La presión atmosférica de Marte también oscila entre 0,4 y 0,87 kPa, lo que equivale a aproximadamente el 1% de la Tierra al nivel del mar. La atmósfera delgada y la mayor distancia del Sol también contribuyen al ambiente frío de Marte, donde las temperaturas superficiales promedian 210 K (-63 ° C / -81.4 ° F). Agregue a esto el hecho de que Marte carece de una magnetosfera, y puede ver por qué la superficie está expuesta a una radiación significativamente mayor que la de la Tierra.

En la superficie marciana, la dosis promedio de radiación es de aproximadamente 0,67 milisieverts (mSv) por día, que es aproximadamente una quinta parte de lo que las personas están expuestas aquí en la Tierra en el transcurso de un año. Por lo tanto, si los humanos quisieran vivir en Marte sin la necesidad de blindaje contra la radiación, cúpulas presurizadas, oxígeno embotellado y trajes protectores, habría que hacer algunos cambios serios. Básicamente, tendríamos que calentar el planeta, espesar la atmósfera y alterar la composición de dicha atmósfera.

Ejemplos en ficción:

En 1951, Arthur C. Clarke escribió la primera novela en la que la terraformación de Marte se presentó en la ficción. Noble Las arenas de Marte la historia involucra a colonos marcianos que calientan el planeta convirtiendo la luna de Marte, Fobos, en un segundo sol, y cultivando plantas que descomponen las arenas marcianas para liberar oxígeno.

En 1984, James Lovelock y Michael Allaby escribieron lo que muchos consideran uno de los libros más influyentes sobre terraformación. Noble El reverdecimiento de Marte, la novela explora la formación y evolución de los planetas, el origen de la vida y la biosfera de la Tierra. Los modelos de terraformación presentados en el libro en realidad presagiaron futuros debates sobre los objetivos de la terraformación.

En 1992, el autor Frederik Pohl lanzó Minería El Oort, Una historia de ciencia ficción donde Marte está siendo terraformado usando cometas desviados de la Nube de Oort. A lo largo de la década de 1990, Kim Stanley Robinson lanzó su famoso Trilogía de Marte – Marte rojo, Marte verde, Marte azul - que se centra en la transformación de Marte en el transcurso de muchas generaciones en una próspera civilización humana.

En 2011, Yu Sasuga y Kenichi Tachibana produjeron la serie manga Terra Formars, Una serie que tiene lugar en el siglo XXI, donde los científicos intentan calentar lentamente Marte. Y en 2012, Kim Stanley Robinson lanzó 2312, una historia que tiene lugar en un Sistema Solar donde se han terraformado múltiples planetas, que incluye Marte (que tiene océanos).

Métodos propuestos:

En las últimas décadas, se han hecho varias propuestas sobre cómo Marte podría modificarse para adaptarse a los colonos humanos. En 1964, Dandridge M. Cole lanzó "Islas en el espacio: el desafío de los planetoides, el trabajo pionero", en el que abogó por provocar un efecto invernadero en Marte. Esto consistía en importar helados de amoníaco del Sistema Solar exterior y luego impactarlos en la superficie.

Dado que el amoníaco (NH³) es un poderoso gas de efecto invernadero, su introducción en la atmósfera marciana tendría el efecto de espesar la atmósfera y elevar las temperaturas globales. Como el amoniaco es principalmente nitrógeno en peso, también podría proporcionar el gas amortiguador necesario que, cuando se combina con gas oxígeno, crearía una atmósfera respirable para los humanos.

Otro método tiene que ver con la reducción del albedo, donde la superficie de Marte estaría cubierta con materiales oscuros para aumentar la cantidad de luz solar que absorbe. Esto podría ser cualquier cosa, desde el polvo de Phobos y Deimos (dos de los cuerpos más oscuros del Sistema Solar) hasta líquenes extremófilos y plantas de color oscuro. Uno de los mayores defensores de esto fue el famoso autor y científico Carl Sagan.

En 1973, Sagan publicó un artículo en la revista Icarus titulado "Ingeniería planetaria en Marte", donde propuso dos escenarios para oscurecer la superficie de Marte. Esto incluía transportar material con bajo contenido de albedo y / o plantar plantas oscuras en los casquetes polares para garantizar que absorbieran más calor, se derritieran y convirtieran el planeta en más "condiciones similares a la Tierra".

En 1976, la NASA abordó oficialmente el tema de la ingeniería planetaria en un estudio titulado "Sobre la habitabilidad de Marte: un enfoque para la ecosíntesis planetaria". El estudio concluyó que los organismos fotosintéticos, el derretimiento de los casquetes polares y la introducción de gases de efecto invernadero podrían usarse para crear una atmósfera más cálida, rica en oxígeno y ozono.

En 1982, el planetólogo Christopher McKay escribió "Terraforming Mars", un artículo para el Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica. En él, McKay discutió las perspectivas de una biosfera marciana autorregulada, que incluía tanto los métodos necesarios para hacerlo como la ética de la misma. Esta fue la primera vez que la palabra terraformación se usó en el título de un artículo publicado, y en adelante se convertiría en el término preferido.

Esto fue seguido en 1984 por el libro de James Lovelock y Michael Allaby, El reverdecimiento de Marte. En él, Lovelock y Allaby describieron cómo se podría calentar Marte mediante la importación de clorofluorocarbonos (CFC) para provocar el calentamiento global.

En 1993, el fundador de la Sociedad de Marte, Dr. Robert M. Zubrin, y Christopher P. McKay, del Centro de Investigación Ames de la NASA, escribieron "Requisitos tecnológicos para terraformar Marte". En él, propusieron usar espejos orbitales para calentar la superficie marciana directamente. Colocados cerca de los polos, estos espejos podrían sublimar el CO₂ capa de hielo y contribuir al calentamiento global.

En el mismo documento, argumentaron la posibilidad de usar asteroides cosechados del Sistema Solar, que serían redirigidos para impactar la superficie, levantando polvo y calentando la atmósfera. En ambos escenarios, abogan por el uso de cohetes nucleares eléctricos o nucleares térmicos para transportar todos los materiales / asteroides necesarios a la órbita.

También se ha recomendado el uso de compuestos de flúor (“gases súper invernadero” que producen un efecto invernadero miles de veces más fuerte que el CO²) como estabilizador climático a largo plazo. En 2001, un equipo de científicos de la División de Ciencias Geológicas y Planetarias de Caltech hizo estas recomendaciones en "Mantener caliente a Marte con nuevos super gases de efecto invernadero".

Cuando este estudio indicó que las cargas útiles iniciales de flúor tendrían que venir de la Tierra (y reponerse regularmente), afirmó que los minerales que contienen flúor también podrían extraerse en Marte. Esto se basa en la suposición de que tales minerales son tan comunes en Marte (siendo un planeta terrestre) que permitirían un proceso autosustentable una vez que se establecieran las colonias.

También se ha sugerido importar metano y otros hidrocarburos del Sistema Solar exterior, que abundan en la luna Titán de Saturno. También existe la posibilidad de utilizar los recursos in situ, gracias al descubrimiento del rover Curiosity de un "pico de diez veces" de metano que apuntaba a una fuente subterránea. Si se pudieran extraer estas fuentes, es posible que ni siquiera sea necesario importar metano.

Las propuestas más recientes incluyen la creación de biodomos sellados que emplearían colonias de cianobacterias y algas productoras de oxígeno en el suelo marciano. En 2014, el programa del Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA (NAIC, por sus siglas en inglés) y Techshot Inc. comenzaron a trabajar en este concepto, que se denominó "Banco de pruebas de ecopoyesis de Marte". En el futuro, el proyecto pretende enviar pequeñas latas de algas fotosintéticas extremófilas y cianobacterias a bordo de una misión móvil para probar el proceso en un entorno marciano.

Si esto tiene éxito, la NASA y Techshot tienen la intención de construir varios biodomos grandes para producir y cosechar oxígeno para futuras misiones humanas a Marte, lo que reduciría los costos y ampliaría las misiones al reducir la cantidad de oxígeno que debe transportarse. Si bien estos planes no constituyen ingeniería ecológica o planetaria, Eugene Boland (científico jefe de Techshot Inc.) ha declarado que es un paso en esa dirección:

“La ecopoyesis es el concepto de iniciar la vida en un lugar nuevo; Más precisamente, la creación de un ecosistema capaz de soportar la vida. Es el concepto de iniciar la "terraformación" utilizando medios físicos, químicos y biológicos, incluida la introducción de organismos pioneros en la construcción de ecosistemas ... Este será el primer gran salto de los estudios de laboratorio a la implementación de in situ planetario experimental (en lugar de analítico) investigación de gran interés para la biología planetaria, la ecopoyesis y la terraformación ".

Beneficios potenciales:

Más allá de la posibilidad de aventura y la idea de que la humanidad se embarque nuevamente en una era de audaz exploración espacial, hay varias razones por las cuales se propone la terraformación de Marte. Para empezar, existe la preocupación de que el impacto de la humanidad en el planeta Tierra sea insostenible, y que tendremos que expandirnos y crear una "ubicación de respaldo" si pretendemos sobrevivir a largo plazo.

Sin embargo, esta escuela cita cosas como la creciente población de la Tierra, que se espera que alcance los 9.600 millones para mediados de siglo, así como el hecho de que para 2050, se espera que aproximadamente dos tercios de la población mundial vivan en las principales ciudades. Además de eso, existe la posibilidad de un cambio climático severo que, según una serie de escenarios calculados por la NASA, podría provocar que la vida se vuelva insostenible en ciertas partes del planeta para 2100.

Otras razones enfatizan cómo Marte se encuentra dentro de la "Zona Ricitos de Oro" de nuestro Sol (también conocida como "zona habitable), y que alguna vez fue un planeta habitable. En las últimas décadas, misiones de superficie como el Mars Science Laboratory (MSL) de la NASA y sus Curiosidad Rover ha descubierto una gran cantidad de evidencia que apunta al flujo de agua existente en Marte en el pasado profundo (así como a la existencia de moléculas orgánicas).

Además, la NASA Atmósfera de Marte y misión de evolución volátil (MAVEN) (y otros orbitadores) han proporcionado información extensa sobre la atmósfera pasada de Marte. Lo que han concluido es que hace aproximadamente 4 mil millones de años, Marte tenía abundante agua superficial y una atmósfera más espesa. Sin embargo, debido a la pérdida de la magnetosfera de Marte, que puede haber sido causada por un gran impacto o un rápido enfriamiento del interior del planeta, la atmósfera se fue despojando lentamente.

Ergo, si Marte alguna vez fue habitable y "parecido a la Tierra", es posible que pueda volver a serlo algún día. Y si de hecho la humanidad está buscando un nuevo mundo en el que asentarse, solo tiene sentido que sea en uno que tenga tanto en común con la Tierra como sea posible. Además, también se ha argumentado que nuestra experiencia con la alteración del clima de nuestro propio planeta podría aprovecharse en Marte.

Durante siglos, nuestra dependencia de maquinaria industrial, carbón y combustibles fósiles ha tenido un efecto medible en el medio ambiente de la Tierra. Y mientras que esto ha sido una consecuencia no deseada de la modernización y el desarrollo aquí en la Tierra; En Marte, la quema de combustibles fósiles y la liberación regular de contaminación en el aire tendrían un efecto positivo.

Otras razones incluyen expandir nuestra base de recursos y convertirnos en una sociedad "post-escasez". Una colonia en Marte podría permitir operaciones mineras en el Planeta Rojo, donde tanto los minerales como el hielo de agua son abundantes y podrían cosecharse. Una base en Marte también podría actuar como una puerta de entrada al Cinturón de Asteroides, lo que nos proporcionaría acceso a suficientes minerales para durarnos indefinidamente.

Desafíos:

Sin lugar a dudas, la perspectiva de terraformar Marte viene con su cuota de problemas, todos los cuales son particularmente desalentadores. Para empezar, existe la gran cantidad de recursos que se necesitarían para convertir el medio ambiente de Marte en algo sostenible para los humanos. En segundo lugar, existe la preocupación de que cualquier medida adoptada pueda tener consecuencias no deseadas. Y tercero, existe la cantidad de tiempo que tomaría.

Por ejemplo, cuando se trata de conceptos que requieren la introducción de gases de efecto invernadero para provocar el calentamiento, las cantidades requeridas son bastante asombrosas. El estudio de 2001 de Caltech, que pidió la introducción de compuestos de flúor, indicó que la sublimación de los glaciares de CO² del polo sur requeriría la introducción de aproximadamente 39 millones de toneladas métricas de CFC en la atmósfera de Marte, que es tres veces la cantidad producida en la Tierra entre 1972 y 1992.

La fotólisis también comenzaría a descomponer los CFC en el momento en que se introdujeron, lo que requeriría la adición de 170 kilotones adicionales cada año para reponer las pérdidas. Y, por último, la introducción de CFC también destruiría al marciano cualquier ozono producido, lo que socavaría los esfuerzos para proteger la superficie de la radiación.

Además, el estudio de factibilidad de la NASA de 1976 indicó que si bien la terraformación de Marte sería posible utilizando organismos terrestres, también reconoció que los plazos requeridos serían considerables. Como se afirma en el estudio:

“No se identifica ninguna limitación fundamental e insuperable de la capacidad de Marte para soportar una ecología terrestre. La falta de una atmósfera que contenga oxígeno evitaría que el hombre habitara Marte sin ayuda. La fuerte irradiación ultravioleta de la superficie actual es una barrera importante adicional. La creación de una atmósfera adecuada que contenga oxígeno y ozono en Marte puede ser factible mediante el uso de organismos fotosintéticos. Sin embargo, el tiempo necesario para generar esa atmósfera podría ser varios millones de años.”

El estudio continúa afirmando que esto podría reducirse drásticamente creando organismos extremófilos específicamente adaptados para el duro ambiente marciano, creando un efecto invernadero y derritiendo los casquetes polares. Sin embargo, la cantidad de tiempo que tomaría transformar a Marte todavía sería del orden de siglos o milenios.

Y, por supuesto, está el problema de la infraestructura. La recolección de recursos de otros planetas o lunas en el Sistema Solar requeriría una gran flota de transportistas espaciales, y necesitarían estar equipados con sistemas de conducción avanzados para realizar el viaje en un período de tiempo razonable. Actualmente, no existen tales sistemas de accionamiento, y los métodos convencionales, que van desde motores de iones hasta propulsores químicos, no son lo suficientemente rápidos ni económicos.

Para ilustrar, la NASA Nuevos horizontes La misión tardó más de 11 años en hacer su cita histórica con Plutón en el Cinturón de Kuiper, utilizando cohetes convencionales y el método de asistencia por gravedad. Mientras tanto, el Amanecer La misión, que dependía de la propulsión iónica, tardó casi cuatro años en llegar a Vesta en el Cinturón de Asteroides. Ninguno de los dos métodos es práctico para realizar viajes repetidos al Cinturón de Kuiper y transportar cometas y asteroides helados, y la humanidad no tiene cerca el número de barcos que necesitaríamos para hacer esto.

Por otro lado, seguir la ruta in situ, que implicaría fábricas u operaciones mineras en la superficie para liberar CO², metano o minerales que contienen CFC al aire, requeriría varios cohetes de carga pesada para llevar toda la maquinaria al Planeta rojo. El costo de esto disminuiría todos los programas espaciales hasta la fecha. Y una vez que fueron ensamblados en la superficie (ya sea por trabajadores robóticos o humanos), estas operaciones tendrían que ejecutarse continuamente durante siglos.

También hay varias preguntas sobre la ética de la terraformación. Básicamente, alterar otros planetas para hacerlos más adecuados a las necesidades humanas plantea la pregunta natural de qué pasaría con cualquier forma de vida que ya viva allí. Si, de hecho, Marte tiene vida microbiana autóctona (o formas de vida más complejas), que muchos científicos sospechan, alterar la ecología podría afectar o incluso eliminar estas formas de vida. En resumen, los futuros colonos e ingenieros terrestres estarían efectivamente cometiendo genocidio.

Dados todos estos argumentos, uno tiene que preguntarse cuáles serían los beneficios de terraformar Marte. Si bien la idea de utilizar los recursos del Sistema Solar tiene sentido a largo plazo, las ganancias a corto plazo son mucho menos tangibles. Básicamente, los recursos cosechados de otros mundos no son económicamente viables cuando puedes extraerlos aquí en casa por mucho menos. Y dado el peligro, ¿quién querría ir?

Pero como han demostrado empresas como MarsOne, hay muchos seres humanos que están dispuestos a hacer un viaje de ida a Marte y actuar como la "primera ola" de intrépidos exploradores de la Tierra. Además, la NASA y otras agencias espaciales han expresado su deseo de explorar el Planeta Rojo, que incluye misiones tripuladas para la década de 2030. Y como lo muestran varias encuestas, el apoyo público está detrás de estos esfuerzos, incluso si esto significa un aumento drástico de los presupuestos.

Entonces, ¿por qué hacerlo? ¿Por qué terraformar Marte para uso humano? ¿Porque está ahí? Por supuesto. Pero lo más importante, porque podríamos necesitarlo. Y el impulso y el deseo de colonizarlo también está ahí. Y a pesar de la dificultad inherente a cada uno, no faltan los métodos propuestos que han sido pesados y determinados factibles. Al final, todo lo que se necesita es mucho tiempo, mucho compromiso, muchos recursos y muchos nos aseguramos de no dañar irrevocablemente las formas de vida que ya existen.

Pero, por supuesto, si se cumplen nuestras peores predicciones, al final podemos encontrar que no tenemos más remedio que hacer un hogar en otro lugar del Sistema Solar. A medida que avanza este siglo, ¡bien puede ser Marte o el busto!

Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre terraformación aquí en Space Magazine. Aquí está la guía definitiva para la terraformación, ¿podríamos terraformar la luna ?, ¿deberíamos terraformar Marte ?, ¿cómo terraformar Venus ?, y el equipo de estudiantes quiere terraformar Marte usando cianobacterias.

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Astronomy Cast también tiene buenos episodios sobre el tema, como Episodio 96: Humans to Mar, Parte 3 - Terraforming Mars

Para obtener más información, ¡echa un vistazo a Terraforming Mars en NASA Quest! y Viaje de la NASA a Marte.

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