La terraformación de Marte (2ª Parte)

En primer lugar, quiero dar las gracias a todos por vuestros votos en los premios Bitácoras 2014. Al final no ha podido ser y Ciencia de Sofá no llega a la final, pero quedar en sexta posición, teniendo en cuenta cómo está creciendo tanto en calidad como en calidad el mundillo de los blogs de ciencia, es todo un logro. Pero vamos a lo nuestro: la terraformación de Marte.

Antes de seguir, recomiendo la lectura de la primera parte (a la que podéis acceder haciendo click sobre este texto verde) en la que explicaba que, para poder vivir en Marte con la misma comodidad que en la Tierra (es decir, sin tener que llevar un abultado molesto traje espacial que te proteja del entorno cada vez que sales a la calle), lo primero que deberíamos hacer es aumentar la densidad y el grosor de la atmósfera, además de reducir la proporción de dióxido de carbono que contiene. Esto no sólo nos permitiría respirar, sino que además nos protegería de la radiación cósmica ante la que Marte no tiene protección por el hecho de no poseer un campo magnético.

La puesta de sol en Marte fotografiada por el rover Spirit. (Fuente)

Una vez tengamos aire y una presión atmosférica decentes, necesitaremos poner una solución a la fría temperatura de Marte que, como comentaba el otro día, oscila entre unos agradables 20ºC a mediodía en el ecuador en verano y unos no tan agradables -153ºC en los polos.

Subir la temperatura es una tarea complicada, aunque desde haber estado aumentando el grosor de la atmósfera ayudará a retener el calor que consigamos producir. Como Marte está algo más de un 50% más lejos del sol que nosotros, le llega tan sólo un 43% de la radiación que recibimos en la Tierra.

Una posible solución para que llegue más radiación solar a la superficie marciana sería la instalación de un sistema de espejos en órbita que redirijan y concentren más luz solar sobre ella. Si bien esta solución no sería muy eficiente para aumentar la temperatura global del planeta sí que podría permitirnos concentrar energía térmica en las zonas polares para sublimar el dióxido de carbono congelado del que hablaba el otro día, acelerando el efecto invernadero marciano y aumentando la presión atmosférica.

Podría aumentarse la capacidad de los espejos para transferir calor a la superficie de Marte cambiando el albedo del suelo marciano, que es el porcentaje de radiación que refleja una superficie respecto a la radiación total que ha recibido. Como todos sabemos, hay colores que absorben más calor que otros. Si no lo habéis notado saliendo a la calle vestidos de negro en verano, los Cazadores de Mitos lo demostraron dejando dos coches al sol en pleno verano y midiendo qué temperatura alcanzaban tras estar expuestos a la intemperie a lo largo del día. El coche negro se calentó hasta los 57ºC y el blanco a 52ºC, demostrando que los colores oscuros absorben más calor (por el hecho de retener más longitudes de onda, como explicaba en esta entrada sobre el material más oscuro conocido).

Una de las soluciones planteadas para retener el calor es cubrir la superficie marciana con un material oscuro. Este material puede ser, por ejemplo, algún tipo de liquen u otro microorganismos fotosintético oscuro que se esparza por grandes extensiones de superficie y que, además, ayudaría a aumentar el contenido de oxígeno en la atmósfera. Otra opción algo más fuera de nuestro alcance tecnológico sería triturar los dos pequeños asteroides que dan vueltas alrededor de Marte, Fobos y Deimos, que son dos de los cuerpos más oscuros del sistema solar, y esparcir el polvo por la superficie marciana.

Otra acción complementaria para subir la temperatura consistiría en cargar la atmósfera de gases de efecto invernadero a medida que la engrosamos para que todo el calor que añadimos a la atmósfera quede retenido. El propio hecho de la atmósfera marciana esté compuesta del 95% de dióxido de carbono ya nos va muy bien porque el CO2 retiene una gran cantidad de calor, pero hay gases de efecto invernadero incluso mejores. Algunos de ellos, como el amoníaco o el metano, están presente en los cometas.

¿¡No estarás sugiriendo que deberíamos estrellar cometas contra Marte para hacerlo más habitable, no!?

Bueno, no lo sugiero yo, sino la NASA. Pero tiene todo mi apoyo.

En principio, los cometas son más ligeros que los asteroides porque están formados básicamente por hielo y roca, mientras que los asteroides son una mezcla entre roca y metal. Pero hay una gran diferencia entre los dos: mientras un asteroide se desplaza por el espacio a entre 25 y 30 kilómetros por segundo, la velocidad de los cometas ronda los 70 km/s. Como la energía de un objeto aumenta con el cuadrado de la velocidad, esta diferencia de velocidades equivale un impacto a entre 7.84 y 5.45 veces mayor, para cuerpos con la misma masa.

Por tanto, es probable que tengamos que redirigir hacia Marte sólo los cometas que se desplacen especialmente despacio si no queremos que el impacto se nos vaya de las manos o, si conseguimos la tecnología necesaria, esa redirección podría llevar incluida la disminución de la velocidad del cometa.

La cuestión es que, durante el impacto contra la superficie marciana, la energía cinética se convertiría en calor que sería fácilmente retenido por los gases de efecto invernadero durante mucho tiempo. Por otro lado, todo el material congelado que contiene el comenta (agua, amoníaco, metano y posibles hidrocarburos) se volatilizaría y pasaría su uniría a los gases que forman parte de la atmósfera, ayudando a volverla más densa.

El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que retiene muy bien el calor así que, una vez empezado el proceso de calentamiento, la atmósfera lo mantendría y amplificaría  el efecto de manera bastante fácil. De hecho, se calcula que el impacto de un sólo cometa sería suficiente como para elevar la temperatura del planeta 3 grados.

(Fuente)

Por tanto, con el impacto de cometas salimos ganando por partida triple: aumentamos la temperatura de la atmósfera, añadimos más gas a la atmósfera y liberamos el agua del hielo que lo compone.

Y ahora que ha salido el tema del agua, a las plantas que mandemos no les iría mal un poco de humedad (en realidad el oxígeno que liberan proviene del agua y no del CO2 que absorben) y a nosotros tampoco nos molestará tener algún sitio donde echar un trago en Marte.

En la actualidad el agua líquida sólo puede existir en los puntos más bajos del planeta rojo, debido a que la baja presión de la atmósfera de los lugares altos la obliga a estar en estado gaseoso o sólido.

A medida que la temperatura de Marte, el hielo de los polos marcianos empezará a derretirse y a inundar la superficie. Se han descubierto unos 5 millones de kilómetros cúbicos de hielo atrapados en los polos marcianos que, una vez fundidos, podrían cubrir toda su superficie con 35 metros de agua líquida.

Los polos marcianos. (Fuente)

A su vez, el agua también ayudaría a retener el calor y, además de reducir los cambios drásticos de temperatura entre el día y la noche, lo que ayuda a uniformizar la temperatura por todo el planeta.

Llegados a este punto ya habríamos convertido Marte en un planeta donde podemos aterrizar y salir de nuestra nave sin un complicado traje espacial (seguramente con una mascarilla de oxígeno o, como será el futuro, algún aparato que convierta el CO2 sobrante en oxígeno) sin asfixiarnos ni congelarnos de frío. Ahora deberíamos preocuparnos por un obstáculo casi insalvable: la ausencia de campo magnético en Marte.

Al contrario que el planeta Tierra, Marte perdió su calor interno hace tiempo y su interior es prácticamente sólido, lo que significa que no contiene un núcleo metálico como el nuestro rodeado de líquido que, al rotar, genere un precioso campo magnético. Explicaba cómo se genera el campo magnético terrestre en esta otra entrada.

El campo magnético de un planeta desvía las partículas ionizadas (con carga eléctrica) que provienen del espacio, protegiendo a los seres vivos que lo habitan, si los hay. Sin un campo magnético que lo escude, la superficie de Marte está bombardeada constantemente por radiación cósmica.

Por este motivo un lector me echó la bronca en la sección de comentarios de Facebook. Argumentaba que no servía de nada intentar terraformar el planeta rojo ya que, al no tener un campo magnético, su atmósfera es arrancada constantemente hacia el espacio por el flujo continuo de partículas que llegan del sol, el llamado viento solar. Así que, según dice, o conseguimos licuar de nuevo su núcleo y hacer que gire para reactivar el campo magnético o no podemos mudarnos allí.

Debo estar en desacuerdo. Vamos a ponerle cifras al asunto.

Es verdad que el gas de la atmósfera de Marte está perdiéndose en el espacio continuamente, en concreto a un ritmo de unas 100 toneladas de material por día, lo que representa un pérdida de 36.500 toneladas de gas anuales. ¿Y eso es mucho? ¿El gas que añadamos para aumentar la presión atmosférica del planeta se escapará al espacio y estaremos en las mismas?

Desde luego no es nada insalvable. La república de Kiribati, con 103.500 habitantes, emite más del doble de gas cada año (62.000 toneladas), sólo contando el CO2.

(Fuente)

 

O sea, que si establecemos una colonia en Marte, se podrá compensar la pérdida anual de gases con facilidad a la mínima que tengamos una infraestructura decente instalada. En lugar de un campo magnético en Marte que nos defienda de los rayos cósmicos, una atmósfera más densa nos protegerá de la mayoría de ellos, reduciendo en gran medida la radiación que alcanza la superficie marciana.

¿Y cuánta radiación recibiría alguien después de aumentar el grosor de la atmósfera?

Vamos a ver primero qué cantidad de radiación recibiría alguien sobre la superficie hoy en día, sin terraformaciones de por medio.

Los niveles de radiación sobre la superficie marciana pueden variar según la actividad solar (de cuyos ciclos hablaba en esta entrada sobre el letargo solar). Durante los periodos de actividad máxima, cuando el campo magnético del sol está más activo, el sistema solar está mejor protegido ante los rayos cósmicos y la superficie marciana recibe unos 30 milisieverts (mSv) anuales de radiación. En un mínimo solar, en cambio, la radiación recibida por los rayos cósmicos puede aumentar hasta los 60 mSv anuales.

La pregunta es: ¿Eso es mucho?

Depende de cuánto rato pasemos en el exterior de la colonia marciana que montaremos nada más llegar.

Los trabajadores que manejan material nuclear en EEUU tienen fijado un límite de exposición de 50 milisieverts anuales, con el que el riesgo de desarrollar cáncer a causa de la exposición es de sólo 1 entre 400.

Cuando salgas a la superficie marciana no estarás expuesto de golpe a entre 30 y 60 mSv: esa es la cantidad de radiación que recibirías estando tirado en el suelo a la intemperie durante un año.

En la página web de la misión Mars One, el proyecto privado que lanzar la primera expedición tripulada a Marte y que llegaría en el año 2025, dicen que una persona que salga del refugio para pasear durante 3 horas cada 3 días recibirá 11 milisieverts (mSv) de radiación anuales, lo que está muy por debajo del límite considerado seguro para trabajos en los que el material nuclear está involucrado.

Para poner una comparación, en la Tierra recibimos de media unos 2.4 mSv de radiación anuales de nuestro entorno. La mayoría proviene de fuentes naturales en forma isótopos radiactivos presentes en el propio suelo y las paredes de nuestros edificios, radiación del espacio o de isótopos inestables en los alimentos, como el potasio-40. De hecho, como explicaba en esta entrada sobre la radiación y el uranio empobrecido, el alto contenido en potasio de los plátanos provoca que, si fuéramos capaces de comernos 200 seguidos, recibiríamos una dosis de radiación similar a la que estamos expuestos al hacernos una radiografía.

O sea, que los 11 mSv de radiación anuales que recibirían los colonizadores de Marte (que podrían reducirse pasando menos tiempo dando vueltas por ahí) son casi 5 veces más de lo que recibe anualmente en la Tierra la persona media, pero eso no significa que esta cifra representen un peligro.

De todas maneras, esta es la exposición a radiación del Marte  actual, sin terraformar. Una vez consigamos una atmósfera más densa, la protección contra los rayos cósmicos aumentará mucho.

No he podido encontrar cifras concretas, pero una prueba de ello es que durante los ciclos de congelación y descongelación de los polos marcianos entre verano e invierno se percibe un cambio de entre un 3% y un 5% en la radiación medida en la superficie, siendo esta menor cuando hay más gas en la atmósfera.

La sublimación de la capa de CO2 congelado que hay en el polo norte, con el cambio de las estaciones en el planeta. (Fuente)

Un inciso: la imagen puede dar a entender que el planta se queda sin hielo en verano y una cantidad brutal de gas llega a la atmósfera durante el verano marciano, pero hay que tener en cuenta que, cuando el polo norte se funde, el polo sur se congela.

(Fuente)

Conclusión después de toda esta parrafada: aunque aún no tenemos la tecnología necesaria, convertir Marte en un lugar parecido a la Tierra con agua líquida, un atmósfera densa que permita la presencia de agua líquida y nos proteja de la radiación y aire relativamente respirable no parece una tarea tan descabellada como para dejarla relegada en el terreno la fantasía. Lamentablemente, debido a que es un proceso que llevaría siglos, no creo que nadie de nosotros viva para experimentarla (si al final he sido demasiado optimista y no se podía, espero seguir vivo en forma de androide semi-humano para que alguien me diga que no tenía razón).

 

 

 

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23 pensamientos en “La terraformación de Marte (2ª Parte)”

  1. Primero, enhorabuena por el blog, no suelo comentar pero soy un asiduo lector.

    Y ahora la pregunta, El hecho de ampliar la atmosfera, ¿No aumenta la presión y, simplemente por esto, la temperatura?

    1. Eso no sería en el caso de que el propio planeta generara calor?
      Por lo que he entendido, la atmósfera actuaría como un invernadero, conteniendo el calor producido por el planeta. Pero ojo, es muy probable que me equivoque. Eso junto con el hecho de que el planeta está “muerto” (me refiero a que no tiene núcleo activo (por lo tanto sin campo magnético) la atmósfera solo mantendría el calor que nosotros creáramos al llegar ahí, no?

  2. Durante todo el artículo (parte 1 y parte 2), sólo estuve pensando en un libro, bueno, una trilogía.

    “Marte Rojo”, de Kim Stanley Robinson. (También marte verde y marte azul)

    Ahí explican todo lo que se necesita para hacerlo habitable, de una manera muy hermosa y científicamente correcta.

  3. Hay quien dice que es más fácil terraformar venus(sacando gases de invernadero de su atmósfera usando la química adecuadamente). Honestamente que estemos hablando de terraformar planetas me parece fascinante. Aunque a ver sino dejamos que se “desterraforme” nuestro planeta(ese es un reto que tenemos también). Otra cosa: ¿algún plan para volver líquido otra vez el centro de Marte? No lo digo como requisito para terraformarlo sino como un posible proyecto de ingeniería .

  4. Y no sería más facil hacer ganar masa a Marte estrellando *muchos* asteroides contra él, de forma que al ganar una parte susbtancial de masa, y aprovechando esos impactos para variar ligeramente su órita para que fuese consistente con su nueva masa, el núcleo del planeta se licuase automáticamente? Algo así como el mega impacto que se cide que creó la luna, cuando la tierra primera colisionó con otro planeta que estaba en su misma órbita?

    Estoy hablando de mucha masa, muchos asteroides o cometas, con metales pesados. Aunque fuese un proceso que llevase siglos para llevarse a cabo, ya que seguramente el planeta Marte necesitaría muchisimo tiempo para estabilizarse de nuevo.

    Es una locura, ya lo sé, pero es científicamente viable? Es posible hacer que sus satélites se estrellasen contra el planeta?

    1. y como los descarrilas..? porque creo que no vale con girar el volante…

      jejej aun asi no valdria creo;

      Imaginate que puedes mover a phobos y deimos y reventarlos contra marte: las masas de cada uno son de: 1.0x10e16 y 1.5x10e15 kilogramos y comparadas con marte son una kk ( pesa 6.4x10e23). La tierra pesa 6.9x10e24. con lo que ni nos acercamos a meterle mas masa a marte.

      Por otro lado aunque sean una kk de masa para nosotros son imposibles de mover… mover a phobos para un humano normal (70 kilos) seria como si una hormiga que pesa unos 2.5 miligramos tuviera que mover 370 millones de toneladas.

      Solo podrias hacer eso fabricando un motor en phobos que quemara materia del propio phobos para generar energia que desacelerara su orbita… y ni idea de como quemar una roca sin gastar energia…

      1. Sí, es una locura, tienes razón. Pero sería la mejor forma a largo plazo de hacer marte habitable, aumentar su masa, que parece ser el problema mas grande que tiene. Pero es demasiada masa la que necesita, y aunque pudieses aportar toda esa masa, supongo que el planeta tardaría miles de años en estabilizarse de nuevo, puesto que aumentaría la actividad volcánica un cojón.
        Pero bueno, como son solo especulaciones, podemos decir las burradas que queramos. 🙂

  5. Aunque la republica de Kiribaki produce CO2. Existe una cosa llamada conservación de la masa. No hay CREACION de gas, sólo cambio de O2 a CO2, por tanto no se puede contrarrestar la pérdida de gas debido al viento solar.

  6. Muy bueno tu blog repito…!!

    Una duda:
    Al tener mucha menos masa y calentar el planeta la velocidad de escape de las moleculas de la atmosfera seria menor difundiendo la atmosfera en el espacio no..?

    Es decir, la atmosfera seria muuuuchiiisimo mas gorda y menos “compacta” que la de la tierra… por lo que su diferencial de presion en funcion de la altura seria muy grande. Es decir que se requeriria muchisimo mas gas que en la tierra para alcanzar 1 bar de presion a cota cero.

    La pregunta es que necesitando tantisimo gas para mantener 1 ATA, y con las caracteristicas que has mencionado anteriormente creo que la perdida de gas por efectos de viento solar y demas ( en esa nueva atmosfera) seria muy superior a la que has calculado.o los calculos son con esa atmosfera terraformada ya..?

    Muchas gracias, y que sepas que tu blog es la caña, y aunque yo peque de listillo no pregunto esto para joder sino porque es una duda que siempre he tenido y porfin encuentro a alguien a quien preguntarle.!

    Un saludo y enhorabuena otra vez…!!!

  7. Aspiramos de que algún día la humanidad pueda hacer esa asaña sobreponiendo a todos los inconvenientes económicos, físicos, y tecnológicos, y no hacemos lo mas fácil que es cuidar nuestro planeta que es un verdadero paraíso y como vemos nos ha cuidado suprema mente bien, excelente el el articulo, pero me pregunto, vale la pena hacer todo lo dicho para habitar marte?

  8. Pues, es la primera ves que comento aquí, sin embargo, soy un fiel lector y me encanta su publicidad invasiva XD.

    Ya en serio, en realidad apoyo al usuario que te hablo por facebook, a corto plazo, seria cierto que, en realidad no importaría mucho la perdida anual de 73.000 toneladas de gas anual (no pongo 36.500 porque hablo de años marcianos), por el simple hecho de que nosotros nos encargaríamos de sustituir ese gas, pero, el gas en cualquier planeta es un recurso finito, por lo que a largo plazo (hablamos de tal ves unos 10-100 millones de años) no habría servido de nada el monumental trabajo que usamos en crear una atmósfera.
    Ojo puedo estar equivocado, y probablemente para entonces ya haya tecnología como para hacer eso por nosotros.
    En cualquier caso, mi recomendación como sugieren algunos en la terraformación de venus, seria, poner en órbita, asteroides de suficiente tamaño y a la precisa distancia como para recrear el efecto de marea, que calentara el interior de marte y reactivara el vulcanismo, de modo que, produjera un campo magnético decente e impulsara la tectónica de placas, con esto ganaríamos mucho de un tortazo, protegeríamos la atmósfera, la actividad volcánica ayudaría a la atmósfera a engrosarse y tendríamos un medio limpio de energía térmica que emplear, sin contar que no habría que usar esos ridículos trajes o limitar nuestra exposición al entorno marciano.

  9. Aún que solucionas bastantes problemas que matarían directamente la vida, te olvidas uno de los grandes problemas que iría matando a las personas allí. La baja gravedad de marte. Aún que parezca una tontería el estar sometidos a una fuerza menor nos atrofiaría los músculos hasta el punto de que no podríamos ni caminar. Así les ocurre a los astronautas durante algunas horas nada más volver a la tierra y sólo pasan en el espacio como mucho meses. Además el ejercicio físico que hagas para contrarrestar este efecto será más fácil por la misma razón. Esto quiere decir que tendrías que dedicarle mucho tiempo a estar en forma. Así que la vida de los posibles colonos ya estaría incluyendo una tarea más de subsistencia que quita mucho tiempo, y no es que tengan poco trabajo que hacer en el nuevo planeta para establecerse.
    PD: me parece que tus artículos son muy buenos y están muy bien escritos para acercar la física a todo el mundo y hacerla amena.

  10. “3 horas cada 3 días recibirá 11 milisieverts (mSv) de radiación anuales,” ¿pero me imagino que la cifra de milisieverts de nuestro planeta no está sujeta a esas condiciones no? No sería menor incluso?

  11. Una duda. Si al final resulta que hay vida microscópica en Marte, ¿Se ha pensado en la posibilidad de que haya algún tipo de microorganismo o de virus que nos afecte allí en plan epidémico? Una enfermedad desconocida de desconocida cura…

    A parte de eso, muy buen artículo, aunque yo siempre me he imaginado más la ocupación “temprana” de Marte, es decir, con “burbujas” de vida en plan cúpulas grandes o subterránea, como en la Luna, con algunas “ventanas” al exterior.

  12. No aprendemos!

    Queremos explorar el espacio y colonizar estrellas, cambiando incluso sus características y me pregunto: acaso no es buena idea? Pues como idea si es buena! Entonces cuál es el problema dirían ustedes?

    El problema es que aún no conocemos nuestro propio planeta, el problema es que las características que se desean modificar en otros planetas en tan corto tiempo las estamos replicando en el nuestro. El problema es que tenemos un planeta excepcionalmente sostenible; pero no sabemos, o no podemos, o no queremos administrar los recursos equitativamente. Pero si queremos llevarlos a otras estrellas donde se supone que seremos diferente como colonizadores civilizados!

    El problema es que nuestro hogar se deteriora rápidamente como consecuencia de nuestra errada actividad de progreso. Y queremos buscar otro hogar sin importar lo que nos cueste crearlo. Sin importar los recursos, energía y tiempo que empleemos en ello en vez de dedicarlos a corregir nuestros errores; y restaurar nuestro hogar para hacerlo indefinidamente sostenible para la vida.

    El problema es que si no somos capaces de sostener y reparar nuestro hogar, si lo dañamos sin intención; no podremos crear más que una réplica de nuestros errores más notables. Transcribimos nuestro modo de vida a otro lugar si es que lo logramos. Pero antes mediante o después; si es que existe un después: no tendremos más esperanzas que la extinción.

    Finalmente La colonización debe ser una realidad a partir de superar nuestros errores como civilización sostenible aquí en nuestro planeta; y después estaríamos preparados para explorar lo desconocido. Pero eso no parece que vaya a pasar. Así que el problema en mi modesta opinión y con tristeza lo digo es que: no aprendemos y estamos condenados al fracaso…

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