Vita su Marte: come le recenti scoperte ci avvicinano al trasferimento sul Pianeta Rosso e quanto tempo ci vorrà.
Il 16 agosto 2019, l'eccentrico miliardario e inventore Elon Musk ha twittato Nuke Mars! ("Colpiamo Marte con bombe nucleari!"). Marte - e ciò che una persona può farci - preoccupa l'umanità almeno da The Martian Chronicles di Ray Bradbury. Ma c'è un'enorme differenza tra le fantasie di mezzo secolo fa e i nostri giorni: le ultime scoperte scientifiche hanno trasferito le conversazioni sulla vita su Marte dai circoli della fantasia agli uffici dei ricercatori e persino degli uomini d'affari.
Il quarto pianeta del sistema solare è grande la metà della Terra in raggio, ma in area è uguale a tutti i continenti della terra messi insieme (per fortuna non ci sono oceani), inoltre nel 2008 la sonda di ricerca della NASA ha trovato acqua lì (in la forma del ghiaccio). Non sorprende che ci sia la tentazione di popolare il pianeta, e letteralmente nel luglio 2019, i motori a razzo per un volo lì per la prima volta sono stati in grado di sollevare in aria Starhopper, un prototipo che in pochi anni si trasformerà in Starship - un razzo e un'astronave creati appositamente per i voli su Marte. Grazie alla piena riutilizzabilità di Starship (più di cento utilizzi), il costo dei voli su Marte dovrebbe precipitare.
Allo stesso tempo, la temperatura media annuale su Marte è di -63 gradi Celsius, approssimativamente la stessa della stazione antartica di Vostok. Fa così freddo lì perché la sua atmosfera è 150 volte più sottile di quella terrestre. Con un guscio di gas così sottile, l'effetto serra è molto debole, motivo per cui fa freddo. Il problema può essere risolto avvicinando le condizioni climatiche su Marte al clima terrestre: questo processo è chiamato terraformazione. Nel caso di Marte, per questo è necessario in qualche modo riscaldare bruscamente la superficie del pianeta, che anche negli anni migliori si trova a 56 milioni di chilometri da qui.
Gli scienziati stanno combattendo questo problema abbastanza duramente e di recente, nell'estate del 2019, è stato presentato un modo insolito per rendere abitabile il Pianeta Rosso, per cominciare, almeno in parte. Si è scoperto che una cupola trasparente fatta di un materiale gel esotico spesso solo un paio di centimetri riscalda l'imitazione terrestre del suolo marziano così tanto in condizioni di scarsa illuminazione locale che è in grado di sostenere la vita delle piante senza ulteriore riscaldamento. E questa è una vera sensazione. Vi diciamo cosa si può fare in generale affinché dopo un certo numero di anni la gente cammini attraverso i campi marziani e ammiri due lune contemporaneamente.
Cupole in aerogel: serre di livello 80 scoperte dagli scienziati un mese fa
Andiamo dritti alla scoperta più recente. Nel luglio 2019, un team di scienziati ha condotto semplici esperimenti di laboratorio in cui ha collocato un analogo del suolo marziano in una camera con atmosfera rarefatta e temperatura marziana. Poi brillavano sulle cupole con lampade che fornivano 150 watt di energia per metro quadrato, esattamente quanto il sole dà in media alla superficie di Marte.
Si è rivelato sorprendente: senza il minimo riscaldamento esterno, la superficie del suolo marziano, coperta dall'alto con una cupola di gel, si è riscaldata leggermente sopra lo zero. La cupola, spessa solo due centimetri, trasmette bene la luce visibile, riscaldando il terreno, ma trasmette molto male l'ultravioletto, le radiazioni infrarosse e il calore. Ci sono materie prime più che sufficienti per la sua produzione (sabbia ordinaria) su Marte, così come sulla Terra.
Riscaldare il terreno di 65 gradi con una semplice cupola trasparente sembra un miracolo, perché dal basso il terreno non ha uno speciale isolamento termico e parte del calore va comunque ai lati. Cioè, è come coprire il terreno ghiacciato con una tela cerata abilmente disposta - e poi tutto accade da solo. Ma qui non c'è nessun miracolo particolare. Gli aerogel sono stati scoperti nel 1931 e, in effetti, si tratta di un normale gel alcolico, dal quale tutto l'alcol viene evaporato mediante riscaldamento, lasciando una rete di canali pieni d'aria. Le sue proprietà di isolamento termico a parità di spessore sono fino a 7,5 volte superiori a quelle della schiuma o della lana minerale, mentre è praticamente trasparente. Un'abitazione convenzionale ricavata da esso e sulla Terra, essendo completamente trasparente, non richiederebbe riscaldamento, tranne durante la lunga notte polare.
Curiosamente, infatti, questo materiale è già stato testato su Marte: i rover americani utilizzano l'aerogel in modo che i loro strumenti interni non si raffreddino eccessivamente durante la notte marziana, quando la temperatura può scendere fino a -90 gradi.
I ricercatori che hanno proposto tali cupole come un modo per trasferirsi un giorno su Marte notano che le cupole di aerogel sono facili da trasportare su lunghe distanze. Inoltre, esperimenti nei laboratori terrestri hanno già dimostrato che anche i pomodori crescono completamente su un analogo del suolo marziano, se la temperatura fosse normale. Non c'è nemmeno bisogno di spendere molta acqua per loro: non ha un posto dove evaporare da sotto la cupola, cioè anche una piccola quantità sarà costantemente consumata dalle piante "in cerchio". A proposito, per confermare queste proposte, gli autori hanno in programma di trasferire gli esperimenti in Antartide, le valli aride di McMurdo, che sono estremamente vicine a Marte in termini di clima e mancanza d'acqua.
Musk ha ragione: Marte può davvero essere bombardato - e forse in modo utile (ma non è un dato di fatto)
Il modo più radicale per risolvere il problema, come spesso accade, è stato proposto da Elon Musk: bombardare i poli di Marte con bombe termonucleari. Le esplosioni dovrebbero vaporizzare l'anidride carbonica, che costituisce la maggior parte del ghiaccio nelle calotte polari di questo pianeta. La CO2 creerà un effetto serra, cioè dai bombardamenti nucleari sul quarto pianeta si riscalderà seriamente e per molto tempo.
È vero, nel 2018 uno studio sponsorizzato dalla NASA ha proposto un punto di vista completamente diverso: è inutile bombardare i poli. E in generale, tutta l'anidride carbonica di Marte non è sufficiente per creare un'atmosfera abbastanza densa per un serio riscaldamento. Secondo i calcoli del gruppo scientifico "nasov", dopo aver sciolto le calotte polari dell'anidride carbonica, la pressione può essere aumentata solo 2,5 volte. Diventerà più caldo, ma le temperature sono ancora antartiche e l'atmosfera è 60 volte più sottile della nostra. Gli autori dell'opera hanno citato direttamente la persona di cui criticano il punto di vista: Elon Musk. Ma questo, a quanto pare, non lo infastidiva minimamente.
Anche su Marte, puoi trovare un canyon lungo migliaia di chilometri e stabilirti in esso.
Marte ha caratteristiche di rilievo molto insolite che non si trovano sulla Terra. Uno di questi è il sistema di canyon della Mariner Valley, lungo 4.000 chilometri, il più lungo conosciuto nel sistema solare. La sua larghezza è fino a 200 chilometri e la sua profondità è fino a 7 chilometri. Ciò significa che sul fondo dei canyon la pressione atmosferica è una volta e mezza più alta e c'è un clima notevolmente più caldo e umido che nel resto del pianeta. È su una parte delle Mariner Valley che i veicoli spaziali fotografano vere nebbie dal vapore acqueo (nella foto sotto) e sui pendii di altre aree - tracce scure di ruscelli nella sabbia, e questi flussi sono sospettosamente simili all'acqua.
Le valli Mariner non sono larghe ovunque - in alcuni punti la loro larghezza è solo di pochi chilometri. È stato a lungo proposto di coprire tali luoghi con una cupola di vetro, ritenendo che ciò sia sufficiente per trattenere il calore e formare un'alta temperatura locale. Una cupola di aerogel su un'area del genere con acqua può portare alla formazione di un clima relativamente caldo locale con le proprie precipitazioni e acqua. Tali luoghi possono essere costruiti gradualmente e maggiore è l'area coperta da cupole adiacenti, maggiore sarà la temperatura media (minore perdita di calore attraverso le pareti). Quindi, in effetti, una terraformazione così graduale e "strisciante" può occupare un'area molto ampia del pianeta.
Cosa c'è di sbagliato nei calcoli della NASA e perché gli scienziati dissenzienti sono già stati assunti da SpaceX?
C'è un modo più semplice per il riscaldamento globale di Marte alle temperature della Terra. Come notato da un altro gruppo di scienziati, abbiamo già provato questo metodo sulla Terra, senza volerlo - emettendo 37 miliardi di tonnellate di anidride carbonica nella sua atmosfera e aumentando gradualmente la temperatura del pianeta. Questo percorso è gas serra.
Naturalmente, non c'è carbone su Marte che può creare un effetto serra se bruciato. E la CO2 non è il gas serra più efficiente. Ci sono candidati molto migliori, di cui il più promettente è SF6. La sua molecola è costituita da un atomo di zolfo, attorno al quale sporgono sei atomi di fluoro. A causa del suo "ingombro", la molecola intercetta perfettamente sia la radiazione ultravioletta che quella infrarossa, mentre trasmette bene la luce visibile. In termini di forza dell'effetto serra che provoca, è 34.900 volte maggiore dell'anidride carbonica. Cioè, solo un milione di tonnellate di questa sostanza darebbe lo stesso effetto serra delle decine di miliardi di tonnellate di CO2 emesse oggi dall'uomo.
Inoltre, il gas SF6 è molto tenace: il suo tempo di vita nell'atmosfera va da 800 a 3200 anni, a seconda delle condizioni esterne. Ciò significa che non devi preoccuparti del suo decadimento nell'atmosfera marziana: una volta prodotto, rimarrà lì per molto tempo. Inoltre, il gas è innocuo per l'uomo e tutti gli organismi viventi. Su Marte, infatti, è piuttosto utile, perché intercetta i raggi UV non peggiori dell'ozono, che ancora non c'è.
Secondo i calcoli, in circa 100 anni, l'iniezione di gas super-serra di questo tipo può aumentare le temperature del pianeta di decine di gradi.
È interessante notare che poco prima, con il supporto della NASA, è stato svolto un altro lavoro scientifico, che descriveva proprio uno scenario del genere: la terraformazione di Marte dovuta ai gas serra prodotti dall'uomo di maggiore efficienza. Uno degli autori di questo lavoro è stata Marina Marinova, che ha lavorato a lungo per la NASA e oggi ha ottenuto un lavoro presso SpaceX. Inoltre, lo stesso Elon Musk ne ha fatto riferimento come coautore, criticando l'opera che parla della mancanza di CO2 su Marte, impedendogli di trasformarsi in un pianeta con temperature vicine alla Terra.
Una caratteristica importante di un effetto serra così potente: dopo aver riscaldato il suolo marziano, la CO2 in esso contenuta dovrebbe essere rilasciata nell'atmosfera, aumentando ulteriormente il riscaldamento del pianeta.
Quando Marte assomiglierà davvero alla Terra?
Mentre SF6 può davvero trasformare l'intero pianeta, deve essere chiaro che questo non accadrà domani. Secondo i calcoli, per questo è necessario spendere miliardi di chilowattora all'anno e spenderli su Marte, producendo lo stesso gas SF6 da un terreno ricco di fluoro e terreno grigio. Cioè, coloro che desiderano terraformare dovranno costruire un'intera centrale nucleare da 500 megawatt sul pianeta, impianti di produzione automatizzati che rilasciano costantemente gas SF6 nell'atmosfera. Questo processo darà risultati tangibili dopo cento anni di lavoro. Bene, o un po' più velocemente con investimenti molto grandi nella creazione di fabbriche.
Per tutto questo tempo, le persone che forniscono le loro attività e studiano Marte dovranno vivere da qualche parte. È ovvio che la migliore soluzione per la trasformazione locale del pianeta nei luoghi del loro insediamento saranno le cupole di aerogel. Cioè, se necessario, la terraformazione procederà in due modi contemporaneamente: locale - per gli attuali coloni con l'aiuto di cupole - e globale - per il pianeta nel suo insieme.
Chi può già vivere su Marte - e perché è importante
Gli alberi di mele sul Pianeta Rosso non fioriranno nel prossimo futuro, ma la vegetazione all'aperto potrebbe effettivamente arrivarci prima di quanto pensiamo.
Nel 2012, l'Agenzia aerospaziale tedesca ha condotto un esperimento con il lichene artico Xanthoria elegans. È stato tenuto a una pressione 150 volte inferiore a quella terrestre, senza ossigeno, a temperature marziane. Nonostante la natura aliena dell'ambiente, il lichene non solo è sopravvissuto, ma non ha perso la capacità di fotosintetizzare con successo (durante i periodi che imitano le ore diurne).
Ciò significa che in alcune regioni di Marte - le stesse Valli dei Marinai - tali organismi nella zona equatoriale possono già vivere oggi. E dopo l'inizio della produzione di gas SF6 su Marte, il territorio a loro adatto inizierà ad espandersi rapidamente. Come altri licheni, l'elegante Xanthoria produce ossigeno durante la fotosintesi. In realtà, è stato il rilascio di licheni sulla terraferma circa 1,2 miliardi di anni fa (0,7 miliardi di anni prima delle piante superiori) che ha permesso all'atmosfera terrestre di aumentare bruscamente il contenuto di ossigeno al livello degli altipiani terrestri di oggi. Molto probabilmente, su Marte, i licheni avranno la stessa funzione: preparare l'atmosfera in modo che sia più facile per le creature più complesse viverci.
Forse persone.
