La terraformación de Marte (1ª Parte)

Últimamente no tengo tanto tiempo para escribir como me gustaría y, después de ver que las entradas divididas por partes sobre la velocidad de la luz han tenido buena acogida (aquí la primera, aquí la segunda y aquí la tercera), creo que seguiré esta práctica más a menudo cada vez que trate un tema extenso: de esta manera, vosotros no tenéis que esperar una semana para leer un tocho de golpe y yo no tengo remordimientos de conciencia por actualizar con menor frecuencia.

Marte fotografiado desde el telescopio espacial Hubble en 2005 durante uno de uno de sus máximos acercamientos a la Tierra.

Y después de la ronda de excusas de hoy, toca empezar con el tema que nos ocupa y que ha sugerido el escritor Roberto López-Herrero: la terraformación de Marte.

A medida que la tecnología avanza y la población crece, la perspectiva de colonizar otros planetas cada vez resulta menos descabellada, pero nuestra especie (y todas las que nos queramos llevar con nosotros de viaje por el universo) está muy bien adaptada al clima y la química terrestres que, por lo que sabemos de momento, no parecen ser fenómenos muy comunes. o sea, que encontrar y colonizar un planeta que ya esté moldeado a nuestras necesidades va a ser complicado.

En nuestro sistema solar no hay ningún mundo sobre el que podamos instalarnos tranquilamente de un día para otro: Mercurio es un trozo de roca churruscada por el sol, la atmósfera de Venus está tan caliente que es capaz de fundir el plomo y tiene nubes de ácido sulfúrico, Marte es demasiado frío y su atmósfera da lástima, los gigantes gaseosos ni siquiera tienen una superficie sobre la que posarnos porque son gigantes gaseosos y sus lunas están congeladas o cubiertas por compuestos químicos tóxicos… O ambas.

El nada acogedor Venus, visto desde el espacio.

Por otro lado, desde que tenemos la tecnología necesaria para encontrar planetas fuera del sistema solar se han descubierto 1.849 candidatos y tan sólo unos pocos tienen el potencial de ser habitables. Podéis hacer click sobre este artículo de Wikipedia en el que aparece una lista de posibles exoplanetas habitables descubiertos hasta la fecha. Junto a los planetas aparecen dos índices que sirven para evaluar su potencial como segundas residencias de la raza humana.

El primero es el Índice de Similaridad con la Tierra (ESI, en la tabla). Hay 8 exoplanetas con una similaridad a la Tierra mayor al 80% (ESI>0.8) pero, como referencia, hay que tener en cuenta que Venus está listado con un índice de 0.78 y Marte con un 0.64. O sea, que el tamaño del planeta cuenta mucho aquí, ya que climáticamente la Tierra se parece mucho más a Marte que a nuestro vecino rodeado de nubes de ácido sulfúrico.

Por otro lado, los planetas también tienen asignado un índice llamado SPH, que son las siglas en inglés de Habitabilidad Primaria Estándar y que representa el potencial que tiene un planeta para que en él crezca vegetación según sus condiciones de humedad y temperatura. En este caso, 0 significa que en su superficie no puede crecer nada y 1 que es perfecto para la vida vegetal. Sorprendentemente, el índice SPH para la Tierra es “sólo” 0.72, así que que varios exoplanetas la superan, 9 de ellos con valores por encima de 0.9.

Concepción artística del planeta Kepler-62e, con un índice SPH de 0.96 (Fuente)

El panorama resulta esperanzador en cuanto a la posibilidad de que en alguno de ellos existan formas de vida extraterrestre. No tan esperanzador es el hecho de que estos planetas se encuentran a años luz de distancia y llegar hasta ellos pinta bastante difícil en un futuro relativamente cercano.

Así que si queremos establecer colonias en otros mundos no nos queda más remedio que modificar el planeta más cercano con el clima menos hostil que encontremos y adaptarlo a nuestras necesidades. De ahí el concepto de la terraformación, que básicamente es convertir un planeta en algo parecido a la Tierra.

Y, de entre nuestros vecinos del sistema solar, Marte es el candidato ideal. Hoy hablaré de su atmósfera y sobre si podríamos llegar a modificarla para que sea de utilidad a nuestros sistemas respiratorios.

Esta es la composición de la atmósfera marciana comparada con la terrestre:

De ese porcentaje disparatado de dióxido de carbono (CO2) hablaré más adelante.

Los humanos necesitamos oxígeno para sobrevivir y el 0.14% contenido en el aire de Marte no basta para que nuestro cuerpo lo procese como toca. Necesitamos que el aire que respiramos contenga un mínimo un 19.5% de oxígeno, por lo que el uno de los objetivos para la terraformación de Marte será aumentar los niveles de oxígeno de su atmósfera.

En nuestro planeta tenemos unos aparatos estupendos llamados plantas que son capaces de tomar dióxido del carbono del aire y producir oxígeno usando la energía del sol. Si no tenemos prisa para mudarnos de planeta, entonces bastará con mandar líquenes y plantas simples al planeta rojo para que vayan haciendo su trabajo. Si la mudanza planetaria es algo más urgente, entonces esta solución no es suficiente porque pasarían decenas o cientos de miles de años hasta que la atmósfera de Marte igualara los niveles de oxígeno de la Tierra.

El proceso se podría acelerar mucho mandando “fábricas de oxígeno” a Marte que conviertan en oxígeno el CO2 presente en la atmósfera de manera más rápida que las plantas. El objetivo de estas fábricas sería aumentar la proporción de oxígeno lo suficiente como para que vida vegetal más compleja pudiera crecer y esparcirse por la superficie marciana. Estas plantas podrían estar además genéticamente modificadas para que realizaran el proceso de fotosíntesis de manera más eficiente y, por tanto, liberaran más oxígeno.

Esta operación tendría un coste energético (2200 TW-año) equivalente al de 138 veces la energía que el planeta entero usó en 2011, pero una vez acabada podríamos dejar que las plantas siguieran haciendo el trabajo sucio por nosotros a medida que colonizaran el planeta. La energía que utilizarían las plantas sería más o menos la misma que las máquinas, pero ellas estarían repartidas por una superficie inmensa y la tomarían directamente de la luz solar.

Pero la presencia de oxígeno en una proporción correcta no nos basta para respirar. Antes de empezar con esta estrategia, tendremos que ocuparnos del peliagudo asunto de la presión atmosférica.

Otra gran desventaja de la atmósfera de Marte (al menos para nosotros) deriva del pequeño tamaño del planeta, que produce un campo gravitatorio con una fuerza 2.6 veces menor que el de la Tierra. A consecuencia de ello, Marte no es capaz de retener tanto gas cerca de la superficie como nuestro planeta y su atmósfera es muy fina .

La presión atmosférica en Marte es de unos 0,6 kilopascales. En comparación, nuestra atmósfera ejerce una presión de 101 kilopascales al nivel del mar, un valor casi 170 mayor.

¿Y qué significa esto?

Aunque normalmente no lo tengamos presente, el aire tiene una densidad de más o menos 1.24 kg/m³ a nivel del mar. Es decir, 1.24 kg de masa actúan sobre nuestro cuerpo por cada metro cúbico de aire que hay por encima de nuestras cabezas (con la altura la densidad del aire va bajando, así que esos 1.24 kg no son constantes con la altitud). El resultado, en términos de presión, es que la atmósfera terrestre presiona cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo con una fuerza de 1 kg al nivel del mar.

Oye, pero yo no me noto presionado en absoluto y debería estarlo, ¿no?

Para nada porque mientras la el aire a nuestro alrededor empuja desde todas las direcciones nuestra piel “hacia adentro”, la misma presión actúa sobre las paredes del interior de nuestros pulmones, oídos y estómagos, ejerciendo fuerza “hacia afuera”.

La presión atmosférica juega un papel crucial en nuestra respiración porque el aire fluye de zonas donde hay presión más alta a donde es más baja.

Nuestros pulmones son capaces de variar su volumen gracias a un músculo llamado diafragma. Cuando el diafragma baja, el volumen de los pulmones aumenta y, por tanto, la presión en su interior disminuye a niveles que están un poco por debajo de la presión atmosférica. Como entonces la presión que hay fuera de nuestro cuerpo es mayor a la que tenemos dentro, el aire se cuela por nuestras narices y fluye hacia los pulmones.

(Fuente)

La cuestión es que, con presiones atmosféricas más bajas, hay que “abrir” mucho los pulmones para poder situar nuestra presión interior por debajo de la atmosférica y permitir el flujo de aire hacia nuestro interior. En el caso de Marte, la presión es de apenas 0.006 kg/cm2 (comparado con 1 kg/cm2 en la Tierra).

Esto significa que si aterrizamos en la superficie y nos quitamos el casco, incluso si la proporción de oxígeno en la atmósfera fuera la correcta, apenas llegaría a nuestros pulmones y moriríamos asfixiados igualmente.

O sea que, si queremos vivir en Marte no sólo necesitaremos una mayor proporción de oxígeno, sino que también habrá que aumentar la presión atmosférica o, lo que es lo mismo, aumentar el grosor y la densidad de su atmósfera para que ese oxígeno pueda fluir hasta nuestros pulmones. Y eso sólo se puede hacer apilando más gas sobre la superficie.

Por suerte, hay mucho gas atrapado en la superficie marciana esperando a ser liberado.

Se cree que sólo en el polo sur marciano hay suficiente dióxido de carbono congelado como para elevar la presión de la atmósfera del planeta hasta entre el 300 y 600 milibares (que es entre un 30 y un 60% de la presión de la atmósfera terrestre al nivel del mar).

Teniendo en cuenta que, en nuestro propio planeta, en la cima del monte Everest la presión es un 33% la que hay en el nivel del mar y que el asentamiento permanente más alto del planeta se encuentra a 5.100 metros de altura, con una presión equivalente al 64% de la que hay en el nivel del mar, el panorama parece esperanzador en este aspecto.

(Fuente)

Todo ese gas liberado aumentará la presión atmosférica y nos permitirá, al menos, llevar a cabo la mecánica de respirar. Pero, claro, el problema entonces es que tendremos una atmósfera formada en más de un 95% por dióxido de carbono… Y basta una proporción del 5% de dióxido de carbono en el aire para que nos resulte tóxico. Así de delicados somos.Aunque las plantas al final consiguieran reducir la cantidad de dióxido de carbono del aire, dejando una atmósfera con un nivel similar de oxígeno al de la Tierra (un 21%), el exceso de dióxido de carbono seguiría resultando tóxico debido a su proporción.

¿Entonces qué ventaja tiene evaporar todo ese dióxido de carbono, si seguiremos sin poder pasearnos por allí sin un equipo de respiración?

Porque como Marte no tiene campo magnético, una atmósfera más densa protegería a los colonizadores de la radiación del espacio (de la que hablaré con más detalle en la próxima entrada) e incluso desintegraría pequeños asteroides antes de que choquen contra el suelo. A salvo de la radiación, de la que habría de protegerse con complicados trajes el único equipamiento que necesitaremos para movernos por el planeta rojo será un aparato de respiración.

Lo que nos proporcionará una mayor comodidad y además evitará que hagamos el panoli con estas pintas si nos encontramos con vida marciana. (Fuente)

Esto tampoco quiere decir que sea completamente imposible reducir la proporción de CO2 hasta niveles más seguros llenando la atmósfera con otros gases. Por ejemplo, aunque aún no se han detectado físicamente, se cree que en Marte podrían existir depósitos de nitratos que, de ser liberado el nitrógeno que contienen, añadirían otros 250 milibares de presión a la atmósfera.

En ese caso quedaría una atmósfera de entre 550 y 850 milibares de presión (entre el 55 y el 85% de la presión en la superficie terrestre) compuesta en su mayoría por dióxido de carbono y nitrógeno, con un porcentaje creciente de oxígeno que iría reduciendo el de CO2 a medida que las plantas colonizaran el planeta.

Reducir los niveles de dióxido de carbono por debajo del 5% de la composición atmosférica sería una tarea casi imposible y tampoco podemos solucionarlo convertiendo todo el CO2 todo en oxígeno, ya que demasiado oxígeno en el aire también puede resultar tóxico. Añadiendo gases inertes como el nitrógeno, al menos podríamos reducir la complejidad del equipo de respiración que tendríamos que llevar por la superficie marciana y convertirlo en algo más o menos cómodo.

Pero bueno, la cuestión es que para evaporar todo ese dióxido de carbono congelado que nos va a proteger de la radiación del espacio tendremos que elevar la temperatura del planeta, que oscila entre unos agradables 20ºC a mediodía en el ecuador en verano y unos no tan agradables -153ºC en los polos.

Pero esta cuestión queda para la entrada del próximo día, en la que trataré qué podemos hacer para subir la temperatura del planeta y, además, de dónde vamos a sacar el agua.

Sigue con la segunda parte del artículo haciendo click sobre este texto verde.

EH, UN MOMENTO.

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8 pensamientos en “La terraformación de Marte (1ª Parte)”

  1. Seria bueno que hicieras una entrada acerca de la Realidad y tambien una sobre el Amor… dos conceptos muy engañosos ya que dependen de muchas variables.

  2. esta informacion es buena y alienta a toda la humanidad a buscar entre las estrellas donde poder ir y colonizar, xqe de las estrellas venimos y esa es nuestra meta esta en nuestros genes. buscar en las estrellas y aventurarnos, pero lastimosamente nuestra tecnologia no nos deja llegar mas alla.

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