Respuestas (LXXVI): ¿Cómo colonizaríamos diferentes cuerpos del sistema solar?

Hace unos días, la NASA anunciaba que se podría convertir Marte en un planeta más habitable protegiéndolo con un «escudo magnético«. Esta noticia me ha recordado que la colonización de diferentes cuerpos de nuestro sistema solar es un tema recurrente en las consultas que me mandáis por correo electrónico (a jordipereyra@cienciadesofa.com), así que he pensado que podría matar varios pájaros de un tiro respondiendo a una sola pregunta: ¿qué posibilidades nos ofrecen los diferentes cuerpos del sistema solar de cara a su colonización?

Empecemos hablando de Marte, que suele ser el destino más popular.

Ya había hablado sobre la terraformación de Marte (la idea de alterar el planeta rojo para que se parezca más al nuestro) en esta entrada y esta otra. En resumen, incluso si nuestra intención es simplemente construir un par de bases en el planeta sin convertirlo en algo parecido a la Tierra, hay un pequeño detalle que nos impediría vivir cómodamente sobre su superficie: Marte no tiene una atmósfera densa.

Incluso aunque el aire del planeta no contenga oxígeno, una atmósfera densa es importante porque nos protege de la radiación cósmica que bombardea constantemente el sistema solar. Al nivel del mar, en la Tierra estamos expuestos a unos 0,2 Sieverts (Sv) de radiación cósmica cada año (un Sievert equivale a la cantidad de radiación que aumenta las probabilidades de sufrir cáncer a lo largo de tu vida en un 5%). Unos astronautas que se encontraran ahora mismo sobre la superficie de Marte, en cambio, recibirían alrededor de 1 Sv cada 500 días, una dosis de radiación que les podría causar todo tipo de problemas de salud a corto y medio plazo.

Por otro lado, una atmósfera densa retiene el calor del sol y, a través de la circulación del aire, distribuye la energía entre la cara iluminada del planeta y la que no lo está, disminuyendo la diferencia de temperaturas entre el día y la noche.

Pero,  ¿tanto se nota el efecto de un poco de aire sobre la superficie?

Pues sí, voz cursiva. Por ejemplo, sin una atmósfera, la superficie de Mercurio alcanza más de 400ºC durante el día, pero se desploma hasta los -173ºC por la noche. En cambio, las dos caras del planeta Venus se mantienen a unos uniformes (y desagradables) 470ºC, incluso teniendo en cuenta que Venus tarda 243 días en completar una vuelta sobre su eje de rotación. Y esto se debe, precisamente, a que Venus tiene una atmósfera extremadamente densa que retiene el calor del sol.

Bueno, pues la solución es fácil: vamos a Marte y añadimos más gas a la atmósfera, ¿no?

Sí, claro. De hecho, esa es la intención de algunas misiones futuras que pretenden convertir Marte en un mundo habitable. En la actualidad, la atmósfera en la superficie del planeta rojo tiene una presión 160 veces menor que la de la Tierra al nivel del mar, pero se han planteado varias maneras de aumentar la densidad de la atmósfera marciana liberando gases de efecto invernadero. Por ejemplo, se podría liberar el dióxido de carbono congelado que hay en los polos del planeta, procesar químicamente materiales del suelo (sobre todo minerales que contienen flúor) para emitir otros gases o, directamente, importar amoniaco e hidrocarburos (como el metano) desde otras partes del sistema solar.

¿Y a qué estamos esperando? ¡Vam…!

Para el carro, voz cursiva. Podríamos enviar ahora mismo una misión para allá para que empiece a añadir gas a la atmósfera marciana pero, a menos que se tratara de una operación a muy gran escala, sería una pérdida de tiempo porque, al contrario que la Tierra, Marte perdió su campo magnético hace mucho tiempo. Y, por desgracia, la mayor parte de su atmósfera desapareció junto con él por el efecto del viento solar.

El viento solar es un flujo de partículas cargadas que el sol emite constantemente en todas direcciones. A nosotros no nos molesta demasiado, porque estas partículas cargadas son desviadas de nuevo hacia el espacio por el campo magnético terrestre. Además, el poco viento solar que termina redirigido hacia los polos de la Tierra simplemente interacciona con la atmósfera para producir las auroras boreales.

Pero, claro, Marte no tiene la suerte de conservar su campo magnético para desviar este flujo de partículas cargadas, de modo que el viento solar ha estado estrellándose contra su atmósfera durante miles de millones de años, arrancando el gas del planeta y arrastrándolo al espacio.

Por supuesto, Marte sigue perdiendo su atmósfera a día de hoy así que, si queremos empezar a manipular la atmósfera marciana para crear un clima un poco más benevolente para los futuros colonizadores, lo más eficiente sería dotar el planeta de un campo magnético.

Y ahí es donde entra la iniciativa de la NASA.

Como he explicado otras veces, el campo magnético de un planeta tiene su origen en el movimiento del material líquido del núcleo externo alrededor del núcleo interno sólido. Pero, para que el núcleo externo de un planeta se mantenga en estado líquido, debe encontrarse a una temperatura lo suficientemente elevada como para contrarrestar la presión tremenda a la que está sometido y que tiende a solidificarlo (algo que trataba en esta otra entrada). Si la temperatura del interior del planeta baja demasiado, el núcleo externo se solidificará y, por tanto, adiós al campo magnético (como le ocurrió a Marte).

Bueno, pues nada. Toca volver a fundir el núcleo externo.

Menudas barbaridades propones, voz cursiva. Volver a calentar el núcleo de un planeta es una opción que está totalmente fuera de nuestro alcance por la energía que requeriría. Por eso, en comparación, la solución propuesta por la NASA es tan práctica y elegante: colocar una nave que produzca un intenso campo magnético artificial en el punto L1 de la órbita de Marte, de manera que siempre esté interpuesta entre el planeta y el sol, bloqueando el viento solar como si fuera un paraguas.

(Crédito: NASA/J. Green)

Este campo magnético artificial nos ahorraría bastante trabajo, ya que se estima que permitiría que suficiente gas se acumulara en el planeta de manera natural (a través de la evaporación de dióxido de carbono congelado en sus polos) como para que su temperatura aumentara 4ºC, lo que a su vez fundiría una séptima parte del agua que hay congelada en el planeta rojo. Pero, antes de que empecéis a comprar parcelas en la superficie de Marte, aquí viene la dosis de realidad: de momento se trata de un proyecto hipotético, porque primero hay que comprobar si sería posible construir una nave que produjera un campo magnético tan intenso como para dar cobijo a un planeta entero.

O sea que, aunque Marte se pueda hacer más habitable a largo plazo, los tripulantes de las misiones que enviemos al planeta rojo en las próximas décadas tendrán que pasar la mayor parte de su tiempo en espacios cerrados para protegerse de la radiación y de fenómenos meteorológicos extremos que tienen lugar en su superficie, como sus intensas tormentas de arena. Estos espacios podrían ser estructuras artificiales, especialmente útiles para los invernaderos que tengan que estar expuestos a la luz del sol, aunque también se podrían construir complejos subterráneos aprovechando alguna cavidad natural del planeta.

Dicho esto, incluso aunque consiguiéramos convertir Marte en un mundo parecido a la Tierra, con una atmósfera densa rica en oxígeno e incluso océanos, nadie sabe exactamente qué efectos adversos podría tener su débil gravedad (equivalente a un 38% la de la Tierra) sobre nuestros cuerpos a largo plazo.

Por tanto, vamos a ver qué otras opciones existen.

Nuestro otro vecino, Venus, cuenta con una característica bastante interesante: tiene prácticamente el mismo tamaño y masa que la Tierra, lo que se traduce en un campo gravitatorio al que nuestros cuerpos podrían adaptarse sin problemas. Y, a diferencia de Marte, Venus posee una atmósfera densa que nos protegería de la radiación espacial.

Hmmm… Todo parece demasiado bonito para que el planeta levante tan poco revuelo, seguro que aquí hay gato encerrado.

En efecto, voz cursiva: resulta que la atmósfera de Venus es demasiado densa.

Hay tanto gas rodeando al planeta que, si estuviéramos sobre su superficie, nuestro cuerpo estaría sometido a la misma presión que notaríamos en la Tierra si nos sumergiéramos a 1.000 metros bajo el mar. Por si eso fuera poco, el 96% del gas que rodea Venus es dióxido de carbono, que absorbe el calor del sol y hace que temperatura en la superficie del planeta supere los 450ºC. Ah, y no nos olvidemos del ácido sulfúrico que contienen sus nubes.

Sabiendo esto, no os extrañará que las sondas soviéticas que aterrizaron sobre la superficie de Venus entre las décadas de 1960 y 1980 no aguantaran mucho tiempo. Bajo estas condiciones, la sonda que logró mantenerse activa durante más tiempo funcionó durante 127 minutos, dos horas que pudo utilizar para hacer algunos análisis del suelo y enviar a la Tierra las primeras fotos en color de Venus.

Aunque, por desgracia, no se puede ver mucho en ellas. (Fuente)

No me están entrando demasiadas ganas de levantar la mano cuando alguien pida voluntarios para la primera misión a Venus, ¿eh?

La verdad es que es un planeta que da bastante palo, pero las misiones soviéticas descubrieron algo interesante: los globos aerostáticos que se enviaron hasta Venus para estudiar su atmósfera no fueron destruidos en cuestión de minutos, sino que flotaron por el aire durante días hasta que dejaron de transmitir información cuando se quedaron sin batería. Por tanto, se ha sugerido que deberíamos olvidarnos de tocar la superficie de este planeta y centrarnos en colonizar su atmósfera con ciudades flotantes.

Será una broma…

Qué va, voz cursiva. De hecho, la NASA ha diseñado un proyecto donde se detallan una serie de misiones destinadas estudiar esta posibilidad. El proyecto se llama High Altitude Venus Operational Concept  o HAVOC, por sus siglas en inglés que, curiosamente significa «caos» en castellano. Empiezo a pensar que la NASA primero encuentra las siglas molonas y luego diseña las misiones que las justifican.

Gráfico en el que aparece un esquema de las primeras pruebas que se harían. (Fuente)

Según este concepto, la idea sería mandar hasta Venus unas naves inflables enormes que flotarían 50 kilómetros por encima de su superficie, donde la presión atmosférica es equivalente a la de la Tierra al nivel del mar. También es verdad que la temperatura a esta altura ronda los 75ºC pero, comparado con lo que hay abajo, no es un obstáculo insalvable.

Sinceramente, no sé si esa idea funcionaría, pero lo que sí que te puedo decir es que mi idea de colonizar otro planeta no consiste precisamente en pasar la vida entre las paredes de un edificio flotante.

Sí, la misión necesitaría un esfuerzo de márketing considerable. Al fin y al cabo, para pasarte el día encerrado en un edificio, puedes hacerlo de manera más segura en una base subterránea marciana. De todas maneras, también se trata de un proyecto conceptual que, de momento, nadie tiene intención de llevar a cabo.

Llegados a este punto, nos hemos quedado sin opciones en términos de planetas. El último planeta rocoso del sistema solar, Mercurio, está pegado al sol y no tiene atmósfera, mientras que los restantes son gigantes gaseosos con atmósferas violentas que ni siquiera tienen una superficie. Por tanto, ahora toca ver si algún satélite de nuestro sistema solar es un lugar atractivo de cara a la colonización.

La Luna no tiene una atmósfera ni un campo magnético que nos protejan y su poca masa hace que la gravedad sobre su superficie sea 8 veces menor que en la Tierra. Pero, aunque no parezca un lugar donde agradable en el que vivir a largo plazo, colonizar la Luna puede tener sus ventajas.

Por ejemplo, la menor gravedad en su superficie permitiría fabricar y lanzar misiones destinadas a otros lugares del sistema solar de una manera mucho más eficiente, ya que se necesita una cantidad mucho menor de combustible para escapar del campo gravitatorio de nuestro satélite. Además, la Luna podría ser un lugar estupendo donde colocar telescopios porque, por un lado, no tiene una atmósfera que distorsione la luz que llega desde el espacio y, por otro, las noches lunares no sólo duran dos semanas, sino que además hay cráteres en sus polos que nunca ven la luz del día.

De nuevo, la ausencia de atmósfera somete a la superficie lunar a la radiación del espacio, así que estaríamos condenados a pasar la mayor parte de nuestras vidas dentro de algún tipo de estructura. De hecho, se ha propuesto se podrían construir colonias subterráneas bajo la superficie lunar en el interior de los antiguos tubos de lava que hay bajo su superficie, dejando que el suelo nos proteja de todo aquello de lo que no lo hace su inexistente atmósfera.

Un agujero en la superficie lunar que podría estar conectado a un tubo de lava. (Fuente)

Por otro lado, aunque el ambiente de la Luna no sea muy benevolente con nosotros, nuestro satélite tiene la ventaja de que se encuentra muy cerca de la Tierra. Como «sólo» se tardan unos 4 días en llegar a la Luna, su población podría alternarse para volver a la Tierra en turnos más o menos largos para contrarrestar los efectos nocivos de la baja gravedad y la radiación sobre sus organismos.

¿Y qué hay de las otras lunas del sistema solar? Júpiter y Saturno tienen unas cuantas, por lo que tengo entendido.

Sí, Júpiter posee cuatro satélites especialmente grandes, pero sólo Calisto tiene una superficie habitable, ya que los demás orbitan demasiado cerca del planeta y están sometidos a dosis muy altas de radiación a través de su magnetosfera.  El nivel de radiación sobre la superficie de Calisto es 6 veces mayor que la radiación natural de fondo que experimentamos en la Tierra, pero sigue siendo una cifra muy baja en comparación con lo que nos ofrecen otros cuerpos del sistema solar.

De arriba a abajo: los satélites Ío, Europa, Ganímedes y Calisto. (Fuente)

Es por eso que, aunque Calisto no tiene una atmósfera apreciable, se ha sugerido que en su superficie se podría construir una base que permitiera la extracción de diferentes compuestos del subsuelo, ya el satélite contiene diferentes sustancias congeladas de las que se puede obtener combustible para cohetes. En este sentido, Calisto podría ser utilizado como una especie de parada intermedia en la que otras naves pudieran repostar en su camino hacia el sistema solar exterior.

Y luego está Titán, el satélite de Saturno que tiene una atmósfera algo más densa que la de la Tierra y está cubierto de compuestos orgánicos (como el metano) y de amoniaco, además de contener agua congelada. Este cuerpo es interesante porque no sólo contiene sustancias que se podrían utilizar para extraer combustible, sino también fertilizantes que nos ayudarían a producir comida en los invernaderos de nuestras colonias.

El mayor reto al que nos enfrentaríamos al colonizar este satélite sería el frío, ya que en su superficie reina una temperatura de unos -170ºC así que, como podéis imaginar, la mayor parte de nuestra vida se llevaría a cabo indoors. Por cierto, también tenemos una imagen de la superficie de Titán, tomada por la sonda Huygens que aterrizó sobre el satélite en 2005:

(Fuente)

Y creo que hasta aquí llegan los rasgos generales de los cuerpos «potencialmente colonizables» de nuestro sistema solar.

Por supuesto, cada mundo puede tener otras particularidades que pueden dificultar su colonización en mayor o menor medida y es posible que construir bases sobre ellos requiera tecnologías que aún no tenemos. De todas maneras creo que, en general, estas son las características principales que pueden limitar el desarrollo de futuras misiones humanas a otros cuerpos celestes del sistema solar. Por supuesto, cualquiera que quiera añadir más información es bienvenido en los comentarios.

Además, aún no se conocen los efectos sobre la salud de la exposición prolongada del cuerpo humano a la gravedad reducida. Por ejemplo, ¿es la gravedad sobre la superficie de Marte lo suficientemente intensa como para evitar la pérdida de masa ósea y muscular que sufren los astronautas en condiciones de microgravedad? Al final, las conclusiones de los estudios que se hagan en este campo en el futuro (y sus posibles soluciones) jugarán un papel muy importante a la ahora de decidir qué mundos podremos colonizar de manera permanente cuando tengamos los medios para hacerlo.

De todos modos, si queréis matar el rato mientras esperáis a que aparezca la tecnología que os permita mudaros a otro planeta, os dejo por aquí un par de sugerencias que os podrían interesar.