La tesina (altro che “maturità”) di Matteo Colombo

GUIDA RAPIDA ALLA TERRAFORMAZIONE DI MARTE

CHE COSA SIGNIFICA TERRAFORMARE?

La terraformazione è il processo, per ora solo ipotetico, mediante il quale sarebbe possibile trasformare un pianeta, un satellite o un altro corpo celeste al fine di renderlo abitabile per gli organismi di tipo terrestre, compresi gli esseri umani.

Il termine è stato coniato da Jack Williamson (29 aprile 1908 – 10 novembre 2006), pseudonimo di John Stewart Williamson, pioniere del genere fantascientifico: egli ha utilizzato la parola “terraformazione” con il significato attuale per la prima volta nel racconto fantascientifico “Collision Orbit”, apparso nel 1942 sulla rivista “Astounding Science Fiction”. Nonostante ciò sono presenti nella letteratura fantascientifica chiari esempi del concetto di terraformazione già dalla fine dell’800.

Benché non ci sia accordo all’interno del mondo scientifico riguardo al metodo da utilizzare per ottenere tale trasformazione, anche a causa della eterogeneità delle singole situazioni di partenza, il processo di terraformazione, per ospitare la vita così come la conosciamo oggi, deve garantire una buona protezione dal vento solare e da tutte le particelle cariche, la creazione di una atmosfera con composizione e pressione simili a quelle terrestri, una temperatura media superficiale di circa 290 K, una biosfera sviluppata, acqua in tutti gli stati di aggregazione.

Il cambiamento climatico, dovuto all’attività umana, che si sperimenta sulla Terra da qualche decennio è la prova che sia possibile modificare, anche con le tecnologie attuali, l’ecosistema di un pianeta.

 

 

PERCHÉ TERRAFORMARE UN ALTRO PIANETA?

Dalla fine del secolo scorso si studia la correlazione, oggi dimostrata, tra l’attività umana e i cambiamenti in atto nell’ecosistema terrestre. La vita dell’uomo sulla Terra con questi ritmi non sarà a lungo sostenibile.

In primo luogo la popolazione mondiale, che oggi ammonta a quasi 7,5 miliardi di persone, continuerà a crescere, secondo uno studio condotto nel 2015 dal “Department of Economic and Social Affairs” (UN DESA) delle Nazioni Unite, fino a raggiungere i 9,7 miliardi nel 2050 e gli 11,2 miliardi nel 2100. L’ingente crescita demografica, soprattutto nelle aree in via di sviluppo, porterà a una maggiore richiesta, difficilmente soddisfabile, di risorse e di servizi, dal cibo all’acqua potabile, dalle abitazioni all’energia. Già oggi il “Earth Overshoot Day”, cioè il giorno dell’anno entro il quale l’uomo consuma tutte le risorse ecologiche che la Terra può rigenerare, ricorda all’umanità quanto l’utilizzo smodato di risorse sia sempre più un problema: quest’anno sarà il 2 agosto. Questo è l’emblema del cambiamento climatico in atto in relazione all’attività umana.

Ed è proprio il cambiamento climatico, con tutte le conseguenze annesse, ad essere al centro del dibattito scientifico sulla sostenibilità della vita dell’uomo sulla Terra. Se le manifestazioni di tale cambiamento sono sotto gli occhi di tutti, non è spesso riconosciuta da alcuni scienziati (o presunti tali) la correlazione causale tra queste e l’attività umana.

Le evidenze tangibili del cambiamento climatico sono molteplici. Innanzitutto la temperatura media globale, che si è innalzata di circa 1,1°C dalla fine del XIX secolo, anche se il maggior incremento di temperatura è stato registrato negli ultimi 35 anni con, per esempio, 16 tra i 17 anni più caldi di sempre collocati dopo il 2000. Il 2016, inoltre, è stato l’anno più caldo della storia della Terra da quando vengono effettuati i rilevamenti, con 8 tra i suoi 12 mesi che hanno battuto i record di temperatura dei rispettivi mesi.

In secondo luogo gli oceani e i mari, il cui livello cresce allo spaventoso ritmo di 3,4 ± 0,4 millimetri all’anno. Se da un lato ciò è dovuto alla dilatazione stessa dell’acqua che si riscalda, la principale causa è da ricercarsi nello scioglimento dei ghiacci.

I dati inerenti lo stato dei ghiacci sono inequivocabili: il volume del ghiaccio marino dell’Artico, registrato nel mese di settembre, mese con il livello minore, è diminuito del 13,3% in ogni decennio dal 1981 al 2010, mentre il ghiaccio che ricopre la Groenlandia e l’Antartide decresce in media rispettivamente di 287 ± 21 e 125 ± 39 Pg ogni anno, cioè 287 e 125 seguiti da dodici zeri kilogrammi in meno ogni anno.

Non da ultimo il livello di CO2, importante gas serra presente nell’atmosfera: nell’aprile di quest’anno il “Mauna Loa Observatory” (MLO) del “National Oceanic and Atmospheric Administration” (NOAA) ha registrato un livello di CO2 per la prima volta superiore alle 410 parti per milione (ppm). Questo record assoluto era stato preceduto nel 2013 dal superamento delle 400 ppm, che oggi è considerato normale, mentre il primo livello di CO2 registrato dal MLO nel 1958 era di 280 ppm.

In queste grafiche prodotte da Bloomberg basandosi sui modelli e sui dati forniti dai satelliti e dalle rilevazioni in superficie della NASA dal 1880 al 2005 si possono confrontare l’aumento di temperatura dovuto ai fattori naturali (cambiamenti nell’orbita terrestre e nell’attività solare e vulcanica), qui indicato in azzurro, e quello globale, in nero: si può evincere che i fattori naturali non sono sufficienti a spiegare il global warming registrato.

L’andamento della temperatura globale, infatti, è molto più simile a quello dei gas serra, in verde.

Dai dati sperimentali è chiaro che esista una solida correlazione causale tra l’attività umana e il cambiamento climatico in atto.

Pertanto si sta rendendo necessario creare una nuova Terra, nello stesso modo in cui si creano più copie di backup di un file importante.

 

 

PERCHÉ TERRAFORMARE PROPRIO MARTE?

Tra tutti i pianeti del Sistema Solare, Marte è quello più simile alla Terra in alcuni aspetti chiave, si trova nella zona abitabile circumstellare (CHZ) del Sole e si ipotizza che sia stato in passato in possesso di caratteristiche favorevoli alla vita di tipo terrestre: le dimensioni più contenute rispetto alla Terra, però, ne hanno favorito il raffreddamento, con conseguente perdita del campo magnetico protettivo e quindi di gran parte dell’atmosfera, non più al sicuro contro il vento solare.

 

Di seguito il confronto di alcune delle caratteristiche della Terra, a sinistra, e di Marte, a destra.

 

Raggio                                                                       6,38*106 m                             3,40*106 m

Massa                                                             5,97*1024 kg                           6,42*1023 kg

 

Dai valori di massa e raggio possiamo desumere che Marte sia un pianeta di tipo terrestre, avendo una densità media di 3,9 g/cm3, simile ai 5,5 g/cm3 della Terra.

 

Distanza dal sole                                           1 UA                                      1,5 UA

 

La distanza dal Sole permetterebbe di trovare sul pianeta acqua allo stato liquido, benché le condizioni di temperatura e pressione atmosferica non lo permettano: questo fa riflettere su quanto sia approssimativa la definizione di zona abitabile (CHZ), soprattutto in riferimento a sistemi planetari molto lontani.

 

Inclinazione dell’asse di rotazione                23,5°                                       25°

Durata dell’anno                                           365d                                       687d

Durata del giorno                                          23h56m                                  24h37m

 

L’inclinazione dell’asse di rotazione di Marte rispetto al piano dell’orbita è molto simile a quello terrestre: questo permette l’alternanza di stagioni proprio come sulla Terra, ma di durata maggiore. L’anno marziano, infatti, è lungo quasi il doppio rispetto a quello terrestre, mentre la lunghezza di un giorno (sol) su Marte è molto simile a quella di un giorno sulla Terra. Nonostante la minima differenza (circa 40 minuti) tra i due giorni, è impossibile utilizzare le unità di misura terrestri relative alla scansione del tempo: per ora viene utilizzato il sol, equivalente a 88775,244s, mentre in futuro potrebbe essere adottata una soluzione simile a quella descritta, per esempio, da Kim Stanley Robinson nella sua “Trilogia di Marte”, dove il giorno viene allineato a quello della Terra, con 37 minuti “di sospensione” nei quali gli orologi rimangono bloccati tra la fine di un giorno e l’inizio del successivo.

 

Accelerazione di gravità                                1g                                           0,375g

 

Nonostante si possa pensare che la bassa gravità su Marte sia tutto sommato piacevole, essa espone il corpo umano a notevoli rischi. Grazie agli studi condotti sugli astronauti che si avvicendano sulla ISS in condizioni di microgravità, è stato dimostrato come tali condizioni portino alla perdita di più dell’1% di densità ossea ogni mese, contro l’1/1,5% all’anno per i più anziani sulla Terra, e alla perdita di tonicità muscolare, da contrastare con una adeguata attività fisica nel periodo di permanenza nello spazio. La ridotta gravità, inoltre, rende più “facile” la circolazione del sangue, portando a modificazioni nella forma e nella funzionalità del cuore e di tutto l’apparato circolatorio, con possibili ripercussioni in caso di ritorno a situazioni di gravità terrestre. Per di più la bassa gravità, aumentando l’afflusso di sangue alla testa, porterebbe a problemi alla vista.

Mentre non è possibile studiare, se non con previsioni e teorie, la capacità dell’uomo di adattarsi a un trasferimento definitivo su Marte, la situazione appare piuttosto problematica in caso di rientro a un regime di 1g sulla Terra, a causa della possibile irreversibilità dei sintomi sopra elencati.

 

Temperatura media in superficie                   14°C                                       -63°C

Pressione atmosferica                                    1,013*105 Pa                          636 Pa

Composizione atmosferica                            78% N2                                   96% CO2

21% O2                                   <2% Ar

1% altro                                  <2% N2

<1% altro

 

Un’importante e marcata differenza tra Marte e la Terra riguarda l’atmosfera, la quale è molto meno densa e di composizione totalmente differente. La terraformazione di Marte deve passare necessariamente dalla profonda modificazione dell’atmosfera, con grandi ripercussioni anche sulla temperatura del pianeta, considerando altresì che senza un campo magnetico a protezione di Marte la nuova atmosfera verrebbe strappata al pianeta dall’azione del vento solare.

 

Albedo                                                                      0,367                                      0,15

 

L’albedo è un coefficiente indicante la capacità di una superficie di riflettere la luce. Dove la lunghezza d’onda della luce di cui si vuole studiare la percentuale di riflessione non è specificata, s’intende tutta la luce visibile. A un valore di albedo minimo (0) corrisponde un corpo totalmente nero, che assorbe la totalità della luce che riceve, mentre un materiale totalmente bianco, con albedo massimo (1), riflette la totalità della luce che lo colpisce. Abbassare l’albedo di Marte potrebbe essere una delle chiavi per innalzare la temperatura del pianeta, favorendo lo scioglimento delle calotte polari ghiacciate.

 

Acqua                                                            1,4*109 km3                            ?

 

Proprio nelle calotte polari, soprattutto in quella a nord, dovrebbe essere intrappolata buona parte dell’acqua presente su Marte. Molto tempo fa, infatti, Marte aveva un clima più mite, un’atmosfera, forse una biosfera: una parte dell’acqua che allora si trovava in superficie allo stato liquido è andata persa nello spazio, insieme all’atmosfera, una parte è intrappolata nel suolo marziano come permafrost, e il resto è ghiacciata, nelle calotte, insieme a ghiaccio secco (CO2). Anche estraendo tutta l’acqua presente su Marte, però, essa non resterebbe sulla superficie allo stato liquido, a causa delle basse pressioni e temperature, sublimando all’istante.

Le numerose analogie tra i due pianeti spingono il mondo scientifico a considerare Marte capace di ospitare insediamenti permanenti di esseri umani, ma solo dopo l’avvio di ingenti pratiche terraformanti.

 

 

 

BREVE STORIA DELLA TERRAFORMAZIONE DI MARTE DALLA FANTASCIENZA ALLA SCIENZA

 

Prima ancora che della scienza, il concetto di terraformazione è stato di proprietà del mondo fantascientifico. Nel corso degli anni alla figura dello scrittore/scienziato si è aggiunta la ricerca classica, che ha prodotto dei progetti concreti di terraformazione realizzabili con tecnologie attuali o futuribili. In questo campo, tuttavia, è difficile separare nettamente la figura dello scienziato da quella dello scrittore di fantascienza.

Se il termine “terraformazione” è apparso nel 1942 ad opera di Jack Williamson, il primo esempio concreto di modificazione volontaria dell’ecosistema di un pianeta è presentato già nel 1897 da Herbert George Wells ne “La guerra dei mondi”, nel quale creature extraterrestri provenienti da Marte iniziano un’opera di terraformazione (o “marteformazione”?) del pianeta Terra.

Per il primo esempio di terraformazione di Marte si deve aspettare il 1951 con Arthur C. Clarke e “Le sabbie di Marte”, nel quale viene immaginata la possibilità di innescare reazioni nucleari su Phobos, la più grande luna di Marte, in modo che diventi un secondo Sole, favorendo così il riscaldamento del pianeta rosso. Questo metodo, insieme alla coltivazione di particolari vegetali, contribuirebbe a rendere Marte abitabile ed autosufficiente.

Nel 1984 James Lovelock e Michael Allaby pubblicano “The greening of Mars”, nel quale immaginano in maniera realistica un Marte terraformato con tecnologie concrete, descrivendo dettagliatamente il metodo impiegato e la vita dei primi coloni su Marte, obbligati a modificare il proprio stile di vita per incontrare le esigenze del nuovo pianeta.

Nel 1992 Frederik Pohl immagina in “Mining the Oort” di terraformare Marte utilizzando comete deviate dalla nube di Oort.

La produzione più organica sulla terraformazione di Marte è probabilmente quella di Kim Stanley Robinson negli anni ’90 che, nella Trilogia di Marte, descrive i primi 200 anni di vita dell’uomo sul pianeta rosso, a partire dai primi 100 coloni. Robinson si occupa ampiamente della politica, della sociologia, dell’economia di una civiltà in via di costruzione illustrando in ogni capitolo il punto di vista di ciascuno dei protagonisti, da quelli più favorevoli alle pratiche terraformanti ai contrari. La tecnologia necessaria alla colonizzazione e trasformazione del pianeta fa solo da sfondo alle vicende umane, pacifiche e non, sottolineando come sia necessario stabilire fin da subito l’ordinamento da dare a Marte con l’inizio della colonizzazione.

Come detto, parallelamente all’ingresso della terraformazione di Marte nei libri di fantascienza, anche alcuni ingegneri, fisici, chimici, biologi, geologi e altre figure professionali hanno iniziato a proporre progetti concreti di terraformazione, spesso prendendo ispirazione dalla produzione fantascientifica del passato.

Nel 1965 Dandridge M. Cole ha ipotizzato in “Islands in Space: The Challenge of the Planetoids, the Pioneering Work” la terraformazione di Marte importando ammoniaca da corpi minori del Sistema Solare esterno per creare un effetto serra.

Un altro metodo ipotizzato da Carl Sagan nel 1973 nell’articolo “Planetary engineering on Mars” apparso sulla rivista “Icarus” è quello di ridurre l’albedo della superficie di Marte. Per farlo è stato ipotizzato l’uso di materiali o microrganismi con albedo inferiore.

Nel 1976 la NASA ha iniziato ad occuparsi della terraformazione di Marte in modo ufficiale con lo studio intitolato “On the Habitability of Mars: An Approach to Planetary Ecosynthesis”, nel cui abstract è chiarito che nonostante la mancanza di schermatura dalle radiazioni solari e la composizione atmosferica per niente favorevole non vengono identificate barriere insuperabili alla possibilità per Marte di ospitare la vita umana. Il processo di formazione di una nuova atmosfera a base di azoto e ossigeno, che richiederebbe milioni di anni, potrebbe essere accelerato utilizzando particolari organismi geneticamente modificati e sciogliendo le calotte polari.

Nel 1982 Christopher McKay ha pubblicato “Terraforming Mars” per il “Journal of the British Interplanetary Society”, utilizzando per la prima volta il termine “terraformazione” nel titolo di un articolo del genere. McKay discute la possibilità di creare una biosfera marziana sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista etico.

Due anni dopo, “The greening of Mars” di James Lovelock e Michael Allaby, che può essere considerato a tutti gli effetti uno scritto scientifico, oltre che fantascientifico, a sottolineare la sovrapposizione tra la figura dello scienziato e quella dello scrittore di fantascienza.

Nel 1993 il Dr. Robert M. Zubrin, fondatore di Mars Society, e Christopher P. McKay hanno analizzato le sfide tecnologiche della terraformazione nella pubblicazione intitolata “Technological Requirements for Terraforming Mars”, proponendo l’uso di specchi orbitanti per concentrare la luce del Sole e sciogliere così le calotte polari, e di colpire Marte con asteroidi provenienti dal Sistema Solare esterno dirottati con razzi a propulsione nucleare per innalzare la temperatura del pianeta.

Nel 2001 uno studio della Divisione delle Scienze Geologiche e Planetarie del California Institute of Technology intitolato “Keeping Mars warm with new super greenhouse gases” ha studiato l’efficacia dell’impiego di composti alternativi all’anidride carbonica come gas serra.

Il prototipo di vere e proprie macchine terraformanti, invece, è stato studiato e sarà presto sperimentato dal NASA Institute for Advanced Concepts (NAIC) in collaborazione con la Techshot Inc. Questo concept, denominato “Mars Ecopoiesis Test Bed”, è sottoposto a una fase di test sulla Terra in vista del suo approdo su Marte.

Arriva dal “Planetary Science Vision 2050 Workshop” del 2017, invece, l’ipotesi più concreta su come restituire a Marte una magnetosfera, seppur artificiale: costruire un dipolo magnetico nel punto di Lagrange L1 che possa schermare il pianeta dal vento solare.

 

PRINCIPALI OBIETTIVI E METODI

La terraformazione di Marte è un progetto complesso, organico ed ambizioso, che richiede un grande numero di interventi diversi: tutti i metodi proposti sarebbero insufficienti se applicati da soli, o porterebbero a risultati apprezzabili in intervalli di tempo troppo lunghi.

Pertanto è comodo suddividere la totalità dei progetti in due tipologie, che corrispondono alle maggiori sfide tecnologiche che l’umanità incontrerà in questa impresa: creare un campo magnetico artificiale e intervenire sull’atmosfera per aumentarne la pressione, modificarne la composizione, e quindi influire sulla temperatura.

 

 

COME CREARE UNA MAGNETOSFERA

Il campo magnetico terrestre si estende dall’interno della Terra fino a proteggere l’intera atmosfera, con un’intensità in superficie che varia da 0,25 a 0,65 gauss. Esso ha la triplice funzione di schermare la Terra dalle particelle cariche del vento solare, di proteggerla dai raggi cosmici provenienti dal Sistema Solare esterno e di permettere la permanenza di uno strato di ozono (O3) per la protezione dai raggi UV, altrimenti molto dannosi per i viventi.

Il campo magnetico terrestre è assimilabile, per semplicità, a un dipolo magnetico inclinato di circa 11° rispetto all’asse di rotazione, con il polo sud magnetico corrispondente al polo nord geografico e viceversa. Tralasciando le periodiche inversioni di polarità, le caratteristiche del campo magnetico terrestre rimangono abbastanza costanti per lunghi intervalli di tempo.

L’ipotesi più accreditata per spiegare l’esistenza del campo magnetico terrestre è quella della dinamo ad autoeccitazione, resa possibile dalla consistenza fluida e dalla composizione del nucleo esterno della Terra. La mancanza di tali condizioni su Marte, a causa probabilmente di un più veloce raffreddamento del pianeta dovuto alle dimensioni contenute, ha determinato la perdita del campo magnetico e quindi dell’atmosfera.

 

Il punto di partenza per ogni progetto di terraformazione che voglia essere duraturo e garantire sicurezza agli astronauti coinvolti, quindi, deve necessariamente prevedere la creazione di un campo magnetico artificiale.

 

 

CIRCONDARE LA SUPERFICIE CON ANELLI SUPERCONDUTTORI

Nel maggio del 2008 il National Institute for Fusion Science (NIFS) del Giappone ha pubblicato uno studio intitolato “Feasibility of Artificial Geomagnetic Field Generation by a Superconducting Ring Network” nel quale ha proposto l’utilizzo di una rete di anelli superconduttori per creare un campo magnetico artificiale.

 

Lo studio parte da una riflessione sul campo magnetico terrestre: nel caso in cui dovesse indebolirsi in vista di una inversione di poli potrebbero esserci innumerevoli rischi per la vita sulla Terra. Pertanto viene ipotizzato l’uso di 12 anelli superconduttori disposti lungo la superficie terrestre per sopperire a una diminuzione di intensità del 10%.

Benché non fossero ancora stati costruiti nel 2008, gli anelli sono in linea di principio alla portata delle tecnologie attuali. Ciascun anello è formato da diversi strati, il più interno dei quali garantisce il raffreddamento del cavo tramite azoto liquido; successivamente uno strato di materiale superconduttore ad alte temperature (HTS) e strati isolanti.

I materiali HTS presentano caratteristiche di superconduttività a temperature più alte (più di 100 K) rispetto ai materiali classici (30 K): questo permette di raggiungere tali temperature utilizzando solo azoto liquido, senza ricorrere all’elio liquido, con un notevole risparmio di energia.

Con la configurazione descritta basterebbe 1 GW di potenza elettrica per alimentare l’anello più lungo, in corrispondenza dell’equatore.

Nonostante la soluzione sia stata studiata per sopperire ad una diminuzione del campo magnetico terrestre, essa potrebbe essere applicata anche su Marte con l’utilizzo di un maggior numero di anelli, probabilmente con composizione differente, per ottenere un campo magnetico pari a quello terrestre.

 

 

POSIZIONARE UN DIPOLO MAGNETICO IN L1

Il progetto più concreto riguardante la protezione di Marte mediante un campo magnetico arriva dal “Planetary Science Vision 2050 Workshop” tenutosi alla fine di febbraio del 2017 a Washington DC: posizionare un dipolo magnetico nel punto di Lagrange L1 per schermare Marte dai raggi cosmici e dal vento solare, contribuendo a ricostruire l’atmosfera perduta.

I punti di Lagrange sono zone dello spazio in cui le accelerazioni di gravità di due grandi masse, come il Sole e un pianeta, si bilanciano, permettendo ad un terzo corpo di massa molto contenuta di orbitare mantenendo inalterata la propria distanza dai due corpi massicci. Il punto L1 è il punto di Lagrange che si trova tra il Sole e il pianeta di riferimento: proprio qui sarebbe conveniente posizionare un dipolo magnetico in modo che possa schermare Marte con la coda della magnetosfera creata.

 

COME INTERVENIRE SULL’ATMOSFERA

Una volta affrontato il problema del campo magnetico è possibile spostare il focus sull’atmosfera di Marte: la bassa pressione e la composizione povera di azoto e ossigeno non permettono ad ora la vita delle specie terrestri più comuni. La bassa temperatura, inoltre, non permette all’anidride carbonica e all’acqua intrappolate nelle calotte polari di liberarsi nell’atmosfera.

Un primo intervento potrebbe riguardare proprio le calotte polari, ricoprendole con del materiale scuro o installando specchi orbitanti.

Contestualmente, però, bisognerebbe intervenire immettendo nell’atmosfera marziana dei potenti gas serra: accanto alla più celebre CO2, ammoniaca, idrocarburi o composti del fluoro.

Un’ulteriore spinta verso la terraformazione potrebbe essere data dall’utilizzo di microrganismi in un sistema ecopoietico.

 

 

SCIOGLIERE LE CALOTTE RIDUCENDONE L’ALBEDO

Secondo Carl Sagan, uno dei più famosi e talentuosi scienziati e scrittori di fantascienza del XX secolo, basterebbe importare tra 1012 e 1013 kg di materiale a basso albedo per provocare lo scioglimento delle calotte polari.

Essendo questa una quantità di materiale veramente ingente, Sagan propone in alternativa l’utilizzo di microrganismi di colore scuro, e quindi basso albedo, capaci di vivere sul ghiaccio.

 

 

SCIOGLIERE LE CALOTTE CON SPECCHI ORBITANTI

La proposta, come accennato, proviene dal Dr. Robert M. Zubrin e da Christopher P. McKay ed è contenuta in “Technological Requirements for Terraforming Mars” del 1993.

Per ottenere l’evaporazione della CO2 contenuta nelle calotte polari basterebbe innalzare la temperatura di meno di 5 K. Per farlo viene considerato uno specchio di alluminio riflettente, simile a una vela solare, di 125 km di raggio che, con una densità di 4 Mg/km2, avrebbe una massa di circa 200000 Mg. Sarebbe pertanto impossibile lanciarlo da Terra, ma potrebbe essere prodotto in loco partendo da Phobos, il satellite maggiore di Marte, e messo in orbita intorno al Sole a circa 214000 km oltre Marte.

 

 

IMPORTARE AMMONIACA

Nella stessa pubblicazione il Dr. Robert M. Zubrin e Christopher P. McKay ipotizzano l’utilizzo di ammoniaca importata da asteroidi provenienti dal Sistema Solare esterno per creare un effetto serra su Marte.

L’ammoniaca, infatti, è un potente gas serra, ed è probabile che se ne possano trovare ingenti quantità congelate in corpi di dimensione asteroidale nel Sistema Solare esterno. Essendo questi corpi più lontani dal Sole, la differenza di velocità richiesta per farli entrare in collisione con Marte, anche sfruttando una o più fionde gravitazionali, è decisamente bassa. Spostare un asteroide che orbita a 25 UA dal Sole verso Urano per una fionda gravitazionale, per esempio, richiederebbe un ΔV di appena 300 m/s, contro i 3000 m/s richiesti per dirottare un asteroide proveniente dalla fascia principale (2,7 UA) verso Marte.

Ipotizzando l’esistenza di un asteroide formato da ammoniaca solida di massa pari a 10 miliardi di tonnellate, con un raggio di 2,6 km e orbitante a 12 UA dal Sole, basterebbe un ΔV di 300 m/s per sfruttare una fionda gravitazionale di Saturno e metterlo in orbita introno a Marte. Tale differenza di velocità dovrebbe essere garantita, secondo lo studio del 1993, da 4 razzi NTR da 5000 MW alimentati con solo l’8% dell’ammoniaca dell’asteroide. Oggi, probabilmente, si considererebbero altri metodi di propulsione.

L’impatto con Marte potrebbe generare abbastanza energia per sciogliere 1*1015 kg di acqua (un enorme contenitore quadrato di 140 km di lato e 50 m di profondità), e l’ammoniaca immessa nell’atmosfera marziana potrebbe innalzare la temperatura globale di 3 K.

Si stima, tuttavia, che la vita media di una molecola di ammoniaca su Marte sia di meno di un secolo; pertanto essa dovrebbe essere continuamente importata o prodotta in loco da particolari batteri.

 

 

UTILIZZARE IDROCARBURI

Altri gas serra facilmente reperibili nel Sistema Solare sono gli idrocarburi, come il metano: essi sono particolarmente abbondanti su Titano, satellite di Saturno.

Alla fine del 2014, tuttavia, la NASA ha reso noto che il suo rover Curiosity, su Marte dal 2012, ha rilevato in alcune zone specifiche dei picchi indicanti la presenza di metano nell’atmosfera e di altri idrocarburi nel suolo. L’irregolarità delle rilevazioni atmosferiche può suggerire che il metano venga costantemente prodotto da microrganismi, ad ora mai rilevati, o da reazioni chimiche tra olivina ed acqua.

La presenza di metano nell’atmosfera era già stata suggerita da due studi indipendenti eseguiti all’inizio del nuovo millennio dal gruppo di ricerca guidato da Vladimir Krasnopolsky della Catholic University, e da quello del Dr. Michael Mumma del NASA Goddard Space Flight Center. I dati ottenuti dagli spettrometri dei due team, però, hanno incontrato inizialmente lo scetticismo del mondo scientifico.

L’effettiva presenza di metano e altri idrocarburi su Marte, certificata dagli strumenti del rover Curiosity, potrebbe rendere superflua la sua importazione in caso di terraformazione, essendo sufficiente un semplice processo estrattivo simile a quelli già in atto sulla Terra.

 

 

IMPORTARE COMPOSTI DEL FLUORO

Per sostenere una colonizzazione umana su Marte, il progetto di terraformazione deve essere duraturo nel tempo. Pertanto viene valutata la convenienza dell’utilizzo di composti del fluoro come l’esafluoruro di zolfo (SF6), i clorofluorocarburi (CFC o, comunemente, freon) o i fluorocarburi (PFC).

Questi gas serra, più potenti della CO2, potrebbero essere importati su Marte direttamente dalla Terra, facendo collidere con il pianeta delle navicelle contenenti tali sostanze. A causa del processo di fotolisi, però, sarebbe necessario un annuale “rifornimento” di composti del fluoro.

Per arrivare alla sublimazione della calotta polare meridionale, contenente CO2, Marte avrebbe bisogno di innalzare la propria pressione di 0,03 Pa con approssimativamente 39 Tg di freon. Questo valore corrisponde al triplo della produzione totale di CFC sulla Terra dal 1972 al 1992, anno nel quale il freon è stato messo al bando in quanto principale responsabile del deterioramento dello strato di ozono che protegge la Terra.

Partendo dall’ipotesi che il fluoro sia tanto comune su Marte quanto sulla Terra, a causa delle similitudini tra i due pianeti, esso potrebbe essere estratto in loco ed utilizzato per riscaldare il pianeta rosso.

 

ECOPOIESI

Il NASA Institute for Advanced Concepts (NAIC) in collaborazione con la Techshot Inc. ha proposto un progetto, denominato “Mars Ecopoiesis Test Bed”, l’ultima fase del quale consiste nello sviluppo di un ecosistema per studiare il comportamento delle forme di vita terrestri più semplici su Marte, prima di iniziare una qualsiasi fase di terraformazione con agenti non biologici. Il progetto avrebbe, quindi, il fine di portare artificialmente per la prima volta su un altro pianeta la vita (da qui il neologismo “ecopoiesi”), e di iniziare la terraformazione di Marte con organismi viventi in grado di formare l’atmosfera.

Il dispositivo è studiato per penetrare nel suolo di Marte e circondarne una parte, il tutto in una zona accuratamente selezionata per la presenza di acqua nel sottosuolo. Evitando, all’inizio, la contaminazione del suolo marziano, il dispositivo rilascerà alcuni microrganismi e registrerà la loro eventuale attività metabolica, trasmettendo tutti i dati a Terra attraverso un satellite in orbita intorno a Marte.

 

CONCLUSIONE

La tecnologia attuale potrebbe non bastare, come potrebbero essere insufficienti la quantità di denaro e materie prime a disposizione; la pericolosità della missione e la sua lunga durata impediranno alle prime generazioni dedite al progetto, compresa la nostra, di vedere un Marte blu.

Tutto questo non deve mortificarci, ma spingerci con rinnovata determinazione verso la più grande sfida tecnologica che l’umanità abbia mai dovuto affrontare, perché “l’umanità è nata sulla Terra ma non è destinata a morirci”.

 

Sitografia e bibliografia:

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https://www.universetoday.com/127311/guide-to-terraforming/

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KIM STANLEY ROBINSON, Red Mars, Mondadori, 1995

 

La citazione iniziale è di Konstantin Ėduardovič Ciolkovskij, pioniere dell’ingegneria aerospaziale, primo teorizzatore del razzo a propulsione e del razzo a stadi.

 

La citazione finale è contenuta nel film del 2014 “Interstellar”, diretto da Christopher Nolan.

Redazione
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Un commento

  • Letto rapidamente – ma voglio dirti bravo Matteo. Mi piace l’impostazione della tua rassegna, e l’attenzione che mostri verso le fonti delle informazioni che hai raccolto. Quanto alla “Terraformazione” e alle tue conclusioni … Potresti forse approfondire in una prospettiva storica e sociologica. Cioè, qual’è stato l’epilogo dei più recenti tentativi di “Terraformazione” … Mi riferisco alla colonizzazione del Nord America, del Sud America, dell’Australia, dell’Africa. Terreformazioni che hanno comportato sfide e contribuito a progressi tecnologici, alla radicale alterazione/contaminazione di ecosistemi e allo sterminio più o meno completo di popolazioni native. In prospettiva, quali legami ci sono o ci possono/devono essere tra “Terraformazione” intesa come sfida/progresso tecnologico e “Rinascimento” inteso come rinnovata consapevolezza e tutela degli equilibri e della sostenibilità della biosfera e del geosistema? Perché, voglio dire, se si tratta di vandalizzare Marte dopo aver già vandalizzato la Terra, è proprio necessario? Chissà, Italo Calvino – città invisibili/terre invisibili.

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