La idea de terraformar Marte, también conocido como "gemelo de la Tierra", es una idea fascinante. Entre derretir los casquetes polares, crear lentamente una atmósfera y luego diseñar el ambiente para que tenga follaje, ríos y cuerpos de agua, ¡hay suficiente para inspirar a casi cualquier persona! Pero, ¿cuánto tiempo llevaría tal esfuerzo, cuánto nos costaría y es realmente un uso efectivo de nuestro tiempo y energía?
Tales fueron las preguntas tratadas en dos documentos presentados en el "Taller de Visión de Ciencia Planetaria 2050" de la NASA. El primero, titulado "La línea de tiempo de terraformación", presenta un plan abstracto para convertir el planeta rojo en algo verde y habitable. El segundo, titulado "Terraformación de Marte: el camino equivocado", rechaza la idea de la terraformación por completo y presenta una alternativa.
El anterior artículo fue producido por Aaron Berliner de la Universidad de California, Berkeley, y Chris McKay de la División de Ciencias Espaciales del Centro de Investigación Ames de la NASA. En su artículo, los dos investigadores presentan una línea de tiempo para la terraformación de Marte que incluye una fase de calentamiento y una fase de oxigenación, así como todos los pasos necesarios que precederían y seguirían.
Como afirman en la Introducción de su artículo:
“Terraformar Marte se puede dividir en dos fases. La primera fase es calentar el planeta desde la temperatura de la superficie promedio actual de -60 ° C a un valor cercano a la temperatura promedio de la Tierra a + 15 ° C, y recrear una atmósfera espesa de CO². Esta fase de calentamiento es relativamente fácil y rápida, y podría tomar ~ 100 años. La segunda fase está produciendo niveles de O² en la atmósfera que permitirían a los humanos y otros mamíferos grandes respirar normalmente. Esta fase de oxigenación es relativamente difícil y tomaría 100,000 años o más, a menos que uno postule un avance tecnológico ”.
Impresión artística de la terraformación de Marte, desde su estado actual hasta un mundo habitable. - Crédito de la imagen: Daein Ballard
Como afirman en la Introducción de su artículo:
“Terraformar Marte se puede dividir en dos fases. La primera fase es calentar el planeta desde la temperatura de la superficie promedio actual de -60 ° C a un valor cercano a la temperatura promedio de la Tierra a + 15 ° C, y recrear una atmósfera espesa de CO². Esta fase de calentamiento es relativamente fácil y rápida, y podría tomar ~ 100 años. La segunda fase está produciendo niveles de O² en la atmósfera que permitirían a los humanos y otros mamíferos grandes respirar normalmente. Esta fase de oxigenación es relativamente difícil y tomaría 100,000 años o más, a menos que uno postule un avance tecnológico ”.
Antes de que esto pueda comenzar, Berliner y McKay reconocen que se deben tomar ciertos pasos de "preformatización". Esto incluye investigar el entorno de Marte para determinar los niveles de agua en la superficie, el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera y en forma de hielo en las regiones polares, y la cantidad de nitratos en el suelo marciano. Como explican, todo esto es clave para la practicidad de hacer una biosfera en Marte.
Hasta ahora, la evidencia disponible apunta a los tres elementos que existen en abundancia en Marte. Si bien la mayor parte del agua de Marte se encuentra actualmente en forma de hielo en las regiones polares y los casquetes polares, allí hay suficiente para soportar un ciclo del agua, completo con nubes, lluvia, ríos y lagos. Mientras tanto, algunas estimaciones afirman que hay suficiente CO² en forma de hielo en las regiones polares para crear una atmósfera igual a la presión del nivel del mar en la Tierra.
El nitrógeno también es un requisito fundamental para la vida y constituyente necesario de una atmósfera respirable, y los datos recientes del Curiosity Rover indican que los nitratos representan ~ 0.03% en masa del suelo en Marte, lo que es alentador para la terraformación. Además de eso, los científicos deberán abordar ciertas cuestiones éticas relacionadas con la forma en que la terraformación podría afectar a Marte.
Por ejemplo, si actualmente hay vida en Marte (o vida que podría revivirse), esto presentaría un dilema ético innegable para los colonos humanos, especialmente si esta vida está relacionada con la vida en la Tierra. Como explican:
“Si la vida marciana se relaciona con la vida terrestre, posiblemente debido al intercambio de meteoritos, entonces la situación es familiar y se trata de qué otros tipos de vida terrestre introducir y cuándo deben abordarse. Sin embargo, si la vida marciana no está relacionada con la vida en la Tierra y representa claramente una segunda génesis de la vida, entonces se plantean importantes problemas técnicos y éticos ".
Para desglosar la Fase Uno - "La Fase de Calentamiento" - de manera sucinta, los autores abordan un tema que nos es familiar hoy. Esencialmente, estamos alterando nuestro propio clima aquí en la Tierra al introducir CO² y "super gases de efecto invernadero" a la atmósfera, lo que aumenta la temperatura promedio de la Tierra a una tasa de muchos grados centígrados por siglo. Y aunque esto no ha sido intencional en la Tierra, en Marte se podría cambiar el propósito de calentar deliberadamente el medio ambiente.
"La escala de tiempo para calentar Marte después de un esfuerzo enfocado en la producción de súper gases de efecto invernadero es corta, solo 100 años más o menos", afirman. “Si todo el incidente solar en Marte fuera capturado con un 100% de eficiencia, entonces Marte se calentaría a temperaturas similares a la Tierra en aproximadamente 10 años. Sin embargo, la eficiencia del efecto invernadero es plausiblemente del 10%, por lo que el tiempo que llevaría calentar Marte sería de ~ 100 años ”.
Capa de hielo del polo sur de Marte, como se vio en abril de 2000 por la misión Mars Odyssey. Crédito: NASA / JPL / MSSS
Una vez que se haya creado esta espesa atmósfera, el siguiente paso consiste en convertirla en algo respirable para los humanos, donde los niveles de O² serían el equivalente a aproximadamente el 13% de la presión del aire a nivel del mar aquí en la Tierra y los niveles de CO² serían inferiores al 1%. Esta fase, conocida como la "Fase de oxigenación", tomaría mucho más tiempo. Una vez más, recurren a un ejemplo terrestre para mostrar cómo podría funcionar ese proceso.
Afirman que aquí en la Tierra, los altos niveles de oxígeno gaseoso (O²) y los bajos niveles de CO² se deben a la fotosíntesis. Estas reacciones dependen de la energía del sol para convertir el agua y el dióxido de carbono en biomasa, que está representada por la ecuación H²O + CO² = CH²O + O². Como ilustran, este proceso tomaría entre 100,000 y 170,000 años:
“Si toda la luz solar incidente en Marte se aprovechara con un 100% de eficiencia para realizar esta transformación química, tomaría solo 17 años producir altos niveles de O². Sin embargo, la eficiencia probable de cualquier proceso que pueda transformar H²O y CO² en biomasa y O² es mucho menor que 100%. El único ejemplo que tenemos de un proceso que puede alterar globalmente el CO² y O² de una planta completa es la biología global. En la Tierra, la eficiencia de la biosfera global en el uso de la luz solar para producir biomasa y O2 es de 0.01%. Por lo tanto, la escala de tiempo para producir una atmósfera rica en O² en Marte es de 10,000 x 17 años, o ~ 170,000 años ".
Sin embargo, tienen en cuenta la biología sintética y otras biotecnologías, que según ellos podrían aumentar la eficiencia y reducir la escala de tiempo a 100.000 años sólidos. Además, si los seres humanos pudieran utilizar la fotosíntesis natural (que tiene una eficiencia comparativamente alta del 5%) en todo el planeta, es decir, plantar follaje en todo Marte, la escala temporal podría reducirse incluso a unos pocos siglos.
Finalmente, describen los pasos que deben tomarse para que la pelota ruede. Estos pasos incluyen la adaptación de las misiones robóticas actuales y futuras para evaluar los recursos marcianos, los modelos matemáticos y de computadora que podrían examinar los procesos involucrados, una iniciativa para crear organismos sintéticos para Marte, un medio para probar técnicas de terraformación en un entorno limitado y un acuerdo planetario que establecería restricciones y protecciones.
Citando a Kim Stanley Robinson, autor de la Trilogía de Marte Rojo, (el trabajo fundamental de la ciencia ficción sobre terraformar Marte) emiten un llamado a la acción. Al abordar cuánto tiempo llevará el proceso de terraformación de Marte, afirman que “podríamos comenzar ahora”.
A esto, Valeriy Yakovlev, astrofísico e hidrogeólogo del Laboratorio de Calidad del Agua en Jarkov, Ucrania, ofrece una visión disidente. En su artículo, “Terraformación de Marte: el camino equivocado”, expone la creación de biosferas espaciales en la órbita terrestre baja que dependerían de la gravedad artificial (como un Cilindro O’Neill) para permitir que los humanos se acostumbren a la vida. espacio.
Mirando a uno de los mayores desafíos de la colonización espacial, Yakovlev señala cómo la vida en cuerpos como la Luna o Marte podría ser peligrosa para los colonos humanos. Además de ser vulnerables a la radiación solar y cósmica, los colonos tendrían que lidiar con una gravedad sustancialmente más baja. En el caso de la Luna, esto sería aproximadamente 0.165 veces lo que los humanos experimentan aquí en la Tierra (también conocido como 1 g), mientras que en Marte sería aproximadamente 0.376 veces.
Vista interior de un cilindro O’Neill. Hay tiras alternas de superficie habitable y “ventanas” para dejar entrar la luz. – Crédito de la imagen: Rick Guidice / Centro de Investigación Ames de la NASA.
No se conocen los efectos a largo plazo de esto, pero está claro que incluiría la degeneración muscular y la pérdida ósea. Mirando más allá, no está del todo claro cuáles serían los efectos para aquellos niños que nacieron en cualquier entorno. Al abordar las formas en que podrían mitigarse (que incluyen medicamentos y centrifugadoras), Yakovlev señala cómo es probable que sean ineficaces:
“La esperanza para el desarrollo de la medicina no cancelará la degradación física de los músculos, los huesos y todo el organismo. La rehabilitación en centrifugadoras es una solución menos conveniente en comparación con la biosfera del barco, donde es posible proporcionar una imitación sustancialmente constante de la gravedad normal y el complejo de protección contra cualquier influencia dañina del entorno espacial. Si el camino de la exploración espacial es crear una colonia en Marte y, además, los intentos posteriores de terraformar el planeta, conducirá a la pérdida injustificada de tiempo y dinero y aumentará los riesgos conocidos de la civilización humana “.
Además, señala los desafíos de crear el entorno ideal para las personas que viven en el espacio. Más allá de simplemente crear mejores vehículos y desarrollar los medios para obtener los recursos necesarios, también existe la necesidad de crear el entorno espacial ideal para las familias. Esencialmente, esto requiere el desarrollo de una vivienda que sea óptima en términos de tamaño, estabilidad y comodidad.
A la luz de esto, Yakolev presenta lo que considera las perspectivas más probables para la salida de la humanidad al espacio entre ahora y 2030. Esto incluirá la creación de las primeras biosferas espaciales con gravedad artificial, lo que conducirá a desarrollos clave en términos de materiales tecnología, sistemas de soporte vital y los sistemas e infraestructura robóticos necesarios para instalar y dar servicio a los hábitats en la órbita terrestre baja (LEO).
Representación artística de un par de cilindros O’Neill. – Crédito de la imagen: Rick Guidice / NASA Ames Research Center
Estos hábitats podrían ser atendidos gracias a la creación de naves espaciales robóticas que podrían cosechar recursos de cuerpos cercanos, como la Luna y los objetos cercanos a la Tierra (NEO). Este concepto no solo eliminaría la necesidad de protecciones planetarias, es decir, las preocupaciones sobre la contaminación de la biosfera de Marte (suponiendo la presencia de vida bacteriana), sino que también permitiría a los seres humanos acostumbrarse al espacio más gradualmente.
Como Yakovlev le dijo a Universe Today por correo electrónico, las ventajas para los hábitats espaciales pueden dividirse en cuatro puntos:
“1. Esta es una forma universal de dominar los espacios infinitos del Cosmos, tanto en el Sistema Solar como fuera de él. No necesitamos superficies para instalar casas, sino recursos que los robots entregarán desde planetas y satélites. 2. La posibilidad de crear un hábitat lo más cerca posible de la cuna de la tierra le permite a uno escapar de la inevitable degradación física bajo una gravedad diferente. Es más fácil crear un campo magnético protector.
“3. La transferencia entre mundos y fuentes de recursos no será una expedición peligrosa, sino una vida normal. ¿Es bueno para los marineros sin sus familias? 4. La probabilidad de muerte o degradación de la humanidad como resultado de la catástrofe global se reduce significativamente, ya que la colonización de los planetas incluye el reconocimiento, la entrega de bienes, el transporte de personas en transbordadores, y esto es mucho más largo que la construcción de la biosfera. en la órbita de la luna. El Dr. Stephen William Hawking tiene razón, una persona no tiene mucho tiempo “.
Y con los hábitats espaciales en su lugar, podría comenzar una investigación crucial, incluida la investigación médica y biológica que involucraría a los primeros niños nacidos en el espacio. También facilitaría el desarrollo de transbordadores espaciales confiables y tecnologías de extracción de recursos, que serán útiles para el asentamiento de otros cuerpos, como la Luna, Marte e incluso exoplanetas.
En última instancia, Yakolev cree que las biosferas espaciales también podrían lograrse dentro de un plazo razonable, es decir, entre 2030 y 2050, que simplemente no es posible con terraformación. Citando la creciente presencia y el poder del sector comercial espacial, Yakolev también creía que gran parte de la infraestructura necesaria ya está instalada (o en desarrollo).
“Después de superar la inercia de pensar +20 años, la biosfera experimental (como el asentamiento en la Antártida con relojes), en 50 años la primera generación de niños nacidos en el Cosmos crecerá y la Tierra disminuirá, porque entrará en el leyendas en su conjunto … Como resultado, se cancelará la terraformación. Y la conferencia posterior abrirá el camino para la exploración real del Cosmos. Estoy orgulloso de estar en el mismo planeta que Elon Reeve Musk. Sus misiles serán útiles para levantar diseños para la primera biosfera desde las fábricas lunares. Esta es una forma cercana y directa de conquistar el Cosmos “.
Con científicos y empresarios de la NASA como Elon Musk y Bas Landorp que buscan colonizar Marte en un futuro próximo, y otras compañías aeroespaciales comerciales que desarrollan LEO, el tamaño y la forma del futuro de la humanidad en el espacio es difícil de predecir. Quizás decidiremos conjuntamente un camino que nos lleve a la Luna, Marte y más allá. Quizás veamos nuestros mejores esfuerzos dirigidos al espacio cercano a la Tierra.
O quizás nos veremos salir en múltiples direcciones a la vez. Mientras que algunos grupos abogarán por crear hábitats espaciales en LEO (y más tarde, en otras partes del Sistema Solar) que dependan de la gravedad artificial y las naves espaciales robóticas que extraen asteroides para obtener materiales, otros se centrarán en establecer puestos avanzados en cuerpos planetarios, con el objetivo de convertirlos en “Nuevas Tierras”.
Entre ellos, podemos esperar que los humanos comiencen a desarrollar un grado de “experiencia espacial” en este siglo, lo que sin duda será útil cuando empecemos a ampliar aún más los límites de la exploración y la colonización.
Fuente: Universe Today – Lecturas adicionales: USRA, USRA (2)
Dra. Anayatzin S. Mendoza
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