Terraformación de Marte

Marte

Hoy traigo un artículo publicado en el número 139 de la revista Astronomía que me ha resultado interesante y divulgativa de acuerdo a las noticias actuales sobre el envío de cosmonautas a Marte. El articulista es Eduardo García Llama.

El primer científico en proponer un caso de terraformación fue Carl Sagan en un artículo histórico publicado en la revista Science en 1961 con el título El planeta Venus. En dicho artículo, con los conocimientos que se tenían de Venus en aquel tiempo, Carl Sagan propuso un proceso de terraformación basado en la idea de poblar las nubes altas de este planeta con microorganismos genéticamente modificados que convirtieran el dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2) y agua de la atmósfera en moléculas orgánicas. Sin embargo, después de 1661 se descubrió que las nubes de Venus son, en realidad, una solución concentrada de ácido sulfúrico y que la presión atmosférica en la superficie es unas noventa veces mayor que la de la Tierra, lo que hace que el problema de terraformación sea mucho más complejo de lo que se pensaba. A pesar de esto, el trabajo de Sagan no fue en vano pues la nueva línea de investigación que abrió fue continuada por él mismo y por otros investigadores, llegando a recibir la atención de la NASA, la cual realizó en 1967 su primer coloquio sobre la materia. Si bien los estudios relativos a la terraformación se han llevado a cabo desde entonces de forma un tanto marginal, todas las investigaciones hasta la fecha apuntan a que ésta debería ser técnicamente viable en un futuro no muy lejano.

No cualquier mundo podría ser terraformado ya que, en primer lugar, debería tratarse de un mundo rocoso y, al menos, los niveles de radiación, l radiación solar incidente, el periodo de revolución y la aceleración de la gravedad, entre otros parámetros, deberían estar dentro de unos rangos compatibles con su habitabilidad. Realmente ningún cuerpo celeste conocido resulta totalmente idóneo para la terraformación, pero de todos ellos, Marte y algunos satélites de Júpiter y de Saturno, especialmente Titán, parecen ser candidatos susceptibles de ser estudiados. En concreto, Marte está en la mente de muchos como mejor candidato para convertirse en el primer planeta en ser terraformado por varias razones, siendo dos de ellas sustancialmente relevantes para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos. La primera tiene que ver con el agua. A día de hoy no solo se sabe que Marte tuvo abundante agua líquida corriendo por su superficie en un pasado remoto, sino que la sigue teniendo en la actualidad, si bien en estado sólido en forma de permafrost y en las capas polares, pero disponible en cualquier caso para el proceso de terraformación. La segunda razón deriva de su distancia al Sol, que es alrededor de 1.5 veces la de la Tierra. A esta distancia, Marte recibe algo menos de la mitad de flujo solar que recibe la Tierra por unidad de área, lo que aún constituye una cantidad suficiente para se pueda dar la fotosíntesis. Por otra parte, Marte es después de Venus el mundo más cercano a la Tierra, posee un período de revolución de algo más de 24 horas, una inclinación de su eje de rotación de unos 25º, lo que le confiere la existencia de estaciones, y su gravedad es casi 0,4 veces la de la Tierra. Todas estas características básicas, en principio, hacen de Marte un planeta atractivo para ser susceptible de terraformación.

La atmósfera marciana es de CO2 en un 95% con el resto estando constituido por N2 y argón, principalmente. a pesar de estar cubierto por un gas de efecto invernadero, Marte es un planeta en extremo frío. Con una mínima de –140º C en los inviernos polares y una máxima de unos 20º C en el verano, posee una temperatura media de -63º C. Marte es frío a pesar de poseer CO2 porque su densidad atmosférica es extremadamente baja y su distancia al Sol es mayor que la de la Tierra.

La presión atmosférica en la superficie marciana es de tan solo una centésima parte de la terrestre, lo que equivale a la presión que se experimentaría a unoa 30 km de altitud en la Tierra. Esto obliga a que el proceso de terraformación se tenga que dividir en dos fases, una primera de ingeniería planetaria, el proceso por el que se origina un ecosistema que se sostenga por sí mismo.

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El escenario básico propuesto para conseguir el calentamiento de Marte consiste en añadir a su atmósfera gases de efecto invernadero. La consecuencia que se persigue con el calentamiento inicial a partir de la presencia de estos gases es provocar la desgasificación del CO2 atrapado en el suelo y en la capa polar austral para que contribuya asimismo a elevar la temperatura y la presión de Marte. A medida que la temperatura fuera subiendo, la presencia de vapor de agua en la atmósfera también lo haría de forma natural, lo que contribuiría a su vez a un mayor efecto invernadero, de forma que las etapas finales de la primera parte del proceso para aumentar la temperatura media y presión globales de Marte serían comparativamente mucho más fáciles que las primera etapas. Por otra parte, Marte tiene apenas un 0,13 % de oxígeno (O2) en su atmósfera, pero su superficie está altamente oxidada. Una vez que la temperatura media empiece a elevarse, parte de este oxígeno retenido en el suelo comenzará también a desprenderse, aunque al final de la fase de ingeniería planetaria la cantidad de O2 en la atmósfera seguirá siendo muy pequeña. Lo mismo sucederá con el N2, el cual también existe en el suelo en forma de nitratos.

No cualesquier gases de efecto invernadero son apropiados para el proceso de terraformación. En primer lugar, éstos deben provocar un gran efecto invernadero con pequeñas cantidades para reducir al mínimo la producción de dichos gases, los cuales, además, no deben perder su estado gaseoso en las bajas temperaturas marcianas. Deben poseer también una larga vida media en la atmósfera marciana; la fina capa de ozono en Marte hace que la radiación ultravioleta pueda penetrar hasta la superficie por lo que los gases de superefecto invernadero utilizados deben ser resistentes a procesos de destrucción por fotólisis. No deben plantear, además ningún efecto negativo a una futura biosfera; esto quiere decir que gases como cloro y bromo no podrían ser utilizados ya que dañarían la capa de ozono. Su síntesis debe requerir una baja energía y debería ser posible a partir de sustancias disponibles en Marte ya que su transporte desde la Tierra tendría un coste prohibitivo. En la actualidad la industria produce una variedad de gases como los perfluorocarbonos o el SF6, que cumplen todos los requisitos expuestos anteriormente, aunque cabe presumir que futuras investigaciones puedan resultar en el descubrimiento de nuevas moléculas de superefecto invernadero específicas que se puedan producir en Marte, que sean más eficientes, y cuyas energías de síntesis sean aún menores.

Al final de la fase de ingeniería planetaria, se estima que la presión atmosférica en Marte habría pasado a tener entre un 10 % y un 40 % de la presión terrestre. La atmósfera marciana seguiría estando compuesta mayoritariamente de CO2, y de mayores cantidades, si bien aún pequeñas, de N2, argón, vapor de agua y O2, además de trazas de los gases de superefecto invernadero introducidos, los cuales, junto con las mayores cantidades de los otros gases, también ofrecerían cierta protección contra la radiación ultravioleta.

Al término de esta fase, la temperatura media anual en la superficie en algunas zonas sería aproximadamente de unos –20º C, la misma que se da en la estación Vanda en la Antártida, con lo que ya se daría agua líquida estable en la superficie. El agua circularía a través de la atmósfera y volvería a la superficie en forma de precipitaciones; sería recogida en cráteres y en cuencas y volvería a recorrer antiguos canales en los veranos. En definitiva, por primera vez desde hace millones de años, existiría un ciclo de agua en Marte.

Una vez que se ha conseguido elevar la temperatura hasta el punto deseado, da comienzo en proceso de ecosíntesis. Los humanos no podemos tolerar altos niveles de Co2, por lo que este gas debe ser extraído de la atmósfera para ser suplantado por O2 más un gas inerte no inflamable como el N2 que, al igual que en la Tierra, añada presión en la atmósfera para evitar que ocurran combustiones espontáneas casi constantes. El primer paso para comenzar este proceso consiste en la introducción de los primeros ecosistemas microbianos. Al igual que lo hicieron en la Tierra de forma natural, los microorganismos también abrirán el camino de la transformación de otros mundos. La presencia de un ecosistema microbiano provocará una cierta moderación del clima, lo que permitirá la introducción de otros ecosistemas cuya retroalimentación biológica volverá a resultar en una nueva moderación del clima y así sucesivamente, acercándonos cada vez más a las condiciones de habitabilidad humana.

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El primer ecosistema microbiano en Marte estará compuesto por cuatro grupos de organismos: bacterias, cianobacterias, algas verdes, y líquenes (asociaciones simbióticas entre hongos y algas). Las bacterias a introducir tienen el objetivo de establecer el ciclo del nitrógeno en Marte por el que se creen substratos orgánicos y se transformen los nitratos del suelo en nitrógeno gaseoso para aumentar la presencia de este gas en la atmósfera, mientras que la función principal de cianobacterias, algas verdes y líquenes será la de aumentar la presencia de oxígeno mediante fotosíntesis. Al igual que sucede en la Tierra, los líquenes, además, disolverán las rocas marcianas, liberando minerales que se acumularán al material orgánico, contribuyendo así a crear un suelo bilógicamente activo. El clima en el que estos primeros colonizadores tendrían que operar inicialmente es similar al que se da en el continente antártico, donde existen numerosos microorganismos de los tipos mencionados que están perfectamente adaptados a ese clima y que además presentan una versatilidad y resistencias biológicas sorprendentes. Todos ellos soportan la radiación ultravioleta y son extremadamente resistentes a la sequedad y a las bajas temperaturas. Hacia el final de esta primera fase de ecosíntesis se prevé que la presencia de O2 y N2 sea algo mayor que al inicio de esta fase. La temperatura media en los meses más calientes en Marte estará entre 0 y 2º C con un clima equivalente al que se experimenta en la costa antártica y en los desiertos polares árticos en la Tierra.

La segunda fase en el proceso de ecosíntesis consiste en la introducción de briofitas. Las plantas briofitas son musgos descendientes de las algas verdes, y fueron las primeras plantas en evolucionar sobre la superficie terrestre hace más de 450 millones de años. Las briofitas tendrán la misión de aumentar los niveles de O2 en la atmósfera y de secuestrar grandes cantidades de CO2 en forma de compuestos orgánicos. Llevarán esta tarea a través de la fotosíntesis, la cual pueden realizar con niveles de luz muy bajos. Las plantas briofitas son particularmente eficientes en presencia de niveles altos de CO2 y no parece que la radiación ultravioleta sea un inconveniente para ellas. Al final de esta fase, la panorámica marciana habrá cambiado de forma drástica: el musgo en el suelo creará extensas regiones de turba, tal y como ocurre en la actualidad en la Tierra en las regiones de ciénagas también harán su presencia en las zonas bajas donde el agua que de retenida, y Marte presentará un color verdoso salpicado de líquenes amarillos, naranjas y rojos. En algún momento a lo largo de esta fase la presión creciente de O2 llegará a un punto a partir del cual dará comienzo a la siguiente fase de ecosíntesis: la introducción de plantas angiospermas, esto es, las plantas con flor. Las plantas introducidas de este filo solo podrán ser aquellas que posean mecanismos de reproducción que no precisen de la acción de animales polinizadores, como insectos voladores, ya que su supervivencia sería altamente improbable  a los niveles, aún bajos, de oxígeno que estarían presentes al principio de esta fase. Afortunadamente, muchas plantas con flor en la tierra han evolucionado sistemas de reproducción que no dependen de polinizadores. Durante esta fase de ecosíntesis los niveles de CO2 seguirán disminuyendo y los O2 aumentando, hasta un punto a partir del cual el nivel de este gas ya no constituirá un factor significativo que limite la secuencia de ecosistemas a introducir en el proceso de terraformación. Los condicionamientos a partir de este momento vendrán marcados por los mismos que operan en la Tierra, esto es, por la temperatura y la humedad.

Cuando en ciertas zonas de Marte se den entre 55 y 90 cm de precipitaciones por año marciano y una temperatura media mayor de 10º C durante entre 55 y 220 días marcianos, será cuando se pueda establecer en ella bosques coníferos boreales, o taigas. Al igual que en la Tierra, estos bosques serán de abetos, con abedules enanos y alisos como arbustos, y con musgo y liquen.

Los ecosistemas templados suponen la culminación del proceso de terraformación. El tipo de ecosistema templado, bien bosques de hoja caduca, praderas o zonas más desérticas, se introducirá en distintas zonas dependiendo de la cantidad anual de precipitaciones. Puesto que los niveles de humedad en Marte serán bajos al principio, los primeros ecosistemas templados serán de tipo árido y con temperaturas bajas, como los desiertos de Nevada o Utah, o como las extensiones semidesérticas del suroeste de EE.UU. A medida que la humedad sea mayor, se implantarán especies de gramíneas, que originarán praderas o bosques de hoja caduca.

Ambos ecosistemas generarán excelentes suelos biológicos que permitirán el desarrollo futuro de la agricultura, la cual será posible incluso si aún no existieran animales polinizadores a causa de los niveles bajos de oxígeno. Todos los cereales más comunes como el trigo, la avena, el maíz o el arroz son polinizados por el viento; y otros cultivos como el tomate, algunas patatas o la lechuga se fertilizan a sí mismos.

El Marte terraformado no tendrá junglas ni ecosistemas tropicales, ni siquiera en el ecuador. El Marte compatible con la vida humana seguirá siendo un mundo frío con zonas más templadas y algunas más calientes en el ecuador, y con una hidrosfera suficiente como para ser compatible con bosques templados, pero que no se piensa que pudiera resultar en las abundantes precipitaciones que son necesarias para sustentar ecosistemas de tipo tropical. Mientras que las plantas serán  los agentes dominantes de la transformación marciana, hay pequeños animales que también podrían jugar un papel importante. Insectos y anélidos como la lombriz de tierra podrían ser muy beneficiosos en el desarrollo de los ecosistemas marcianos, En concreto, la polinización por insectos voladores aumentaría la diversidad ecológica de las plantas en cada etapa del proceso de ecosíntesis, aunque se desconoce cuáles son las máximas dosis de radiación ultravioleta y las mínimas concentraciones de O2 y máximas de CO2 que organismos de este tipo podrían tolerar. En cualquier caso, según la vida en Marte interacciones consigo misma y con el cambiante medio ambiente, seguirá una dirección evolutiva propia que sería difícil de controlar. esto no sería en sí un problema, sino posiblemente una ventaja, ya que el sistema biológico resultante sería más estable y estaría globalmente mejor adaptado al entorno que cualquier ecosistema preconcebido.

Partiendo de una atmósfera tan sumamente poco densa, es de esperar que, al final del proceso de terraformación, la presión atmosférica marciana sea un tanto menor que la terrestre, especialmente si consideramos que por ser un planeta menos masivo que la Tierra, Marte posee una capacidad menor que ésta para retener una atmósfera. Esto tendrá implicaciones en la efectividad de la atmósfera y el campo magnético presentan entre ambos un escudo contra la radiación cósmica y contra las radiaciones que provienen del sol en forma de viento solar y erupciones solares. Marte, sin embargo, posee un campo magnético extremadamente débil, lo cual hace que prácticamente toda la protección contra la radiación tendrá que ser proporcionada por la atmósfera. Todo esto implica que será recomendable que las poblaciones de colonizadores habiten zonas marcianas donde la altitud sea menor posible con objeto de estar protegidos por una columna atmosférica lo más alta posible a la vez que será también recomendable que las viviendas y los centros donde se desarrolle comúnmente la vida humana se encuentren dotadas de protección contra la radiación para reducir la exposición a ésta, al menos durante el tiempo que se pase dentro de recintos cerrados.

Futuras investigaciones también aportarán más luz en lo relativo a la estimación de la duración de un futuro proceso de terraformación de Marte. algo que está claro es que este proceso abarcará varias generaciones. Desde el punto de vista de la duración de los procesos exclusivamente físicos y biológicos, esto es, sin incluir el consumo de tiempo empleado en las actividades logísticas y en la toma de decisiones políticas, en principio, se estima que la fase de ingeniería planetaria podría requerir en orden de los cien años, mientras que las estimaciones más probables para la fase de ecosíntesis estarían entre los quinientos y los mil años, aunque algunos autores apuntan a que esta fase podría ser de tan solo algo más de medio siglo y otros que podría llegar a requerir varios milenios. En suma, dadas las aportaciones que se han realizado hasta ahora en este campo, se podría decir que la duración del proceso total se situaría en un orden de magnitud de mil años, pudiendo llegar a durar varios miles de años. Curiosamente, ésta no es una cantidad de tiempo descabellada; la construcción de catedrales góticas y de la gran muralla china son ejemplos representativos de empresas humanas multigeneracionales que ocuparon las vidas profesionales de miles de personas y que llegaron a abarcar, con interrupciones, siglos en el primer caso y más de un milenio en el segundo.

La ciencias de la ingeniería y ecosíntesis planetarias son realmente muy jóvenes. Los primeros pasos conceptuales relativos a la terraformación de mundos desde un punto de vista científico se han venido dando tan solo en las últimas décadas. Si bien existe un largo camino de maduración por recorrer y aún se precisan investigaciones detalladas para poder establecer el futuro de estos procesos y un plan óptimo para llevarlos a cabo, también es cierto que, a día de hoy, existen razones para ser optimistas en cuanto a su viabilidad. Al fin y al cabo, el ser humano ya posee la capacidad de alterar la atmósfera, el clima y la ecología de su propio planeta a través de varios mecanismos distintos (mediante la quema de combustibles fósiles o la producción de clorofluorocarbonos, por ejemplo). Si tenemos en cuenta avances en el futuro próximo en ingeniería genética, en la síntesis de nuevos materiales, en el desarrollo de fuentes de energía más eficientes y de lanzadores cohete de gran capacidad, todos ellos, en principio, factibles, entonces la idea de la terraformación no parece ser inviable en un futuro.

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9 comentarios

Archivado bajo Astrofísica, Viajes

9 Respuestas a “Terraformación de Marte

  1. marte el planeta ay vida el planeta de internacional hoy el planeta 4 del sol se llamo planeta nuevo planeta marte ay vida hoy la notisia el mundo ay que calentar el nucleo el 4 planeta del sol ay epasio 2015 marte hoy reactivar el nucleo el 4 planeta del sol con bomba nuclear

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  3. Alex Torres

    muy interesante ya que mi proyecto de grado habla sobre este tema, existen infinidades de problemas para llevarse acabo. pero con los avances tan rápidos que ha tenido la humanidad y si todo el mundo a nivel político y social ayudaran, el tiempo para desarrollar esta idea seria mucho mas corto…

  4. Francisco

    Vi algunos documentales sobre este tema, y en general la idea me parece genial, pero encuentro un problema a medio largo plazo, en todos los casos he visto y leido que la antugua atmosfera de marte se vlatilizo por la falta de gravedad, y ante esto el problema es que se tendria que crear atmosfera permanentemente, puesto que la gravedad del planeta es insuficiente para retenerla, no he encontrado respuesta a esta pregunta, ni siquiera se contempla como combatir la fuga atmosferica.

    • Matias Olate

      hola yo estoy viendo este tema para la feria de ciencias…
      la fuga atmosferica en minima y muy lenta, por lo tanto se puede contrarestar con generadores de gases con mantenimiento inimo

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