Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

La terraformazione di Marte

“Terraformare” è un procedimento di ingegneria planetaria diretto a migliorare la capacità di un ambiente extraterrestre di sostenere la vita come noi la conosciamo. La terraformazione avviene per gradi e trasformare l’ambiente originario in una biosfera perfettamente abitabile dagli esseri umani sarebbe, se effettivamente praticabile, solo l’ultimo di una serie di passaggi. Sebbene Marte si presenti oggi come un deserto freddo e inospitale, nel Sistema Solare sembra essere il miglior candidato per una terraformazione almeno parziale. Infatti le caratteristiche di base del Pianeta Rosso, come densità, gravità, dimensioni, parametri orbitali, ecc, sono comunque biocompatibili.

Primo livello: ecopoiesis

Nato negli anni ’40 in ambito fantascientifico, il concetto di terraformazione è entrato a far parte del vocabolario scientifico a partire dagli anni ’70. In quel periodo, infatti, in seguito ai successi delle sonde Mariner e Viking, Carl Sagan e altri pionieri avevano creato i primi modelli matematici computerizzati dell’atmosfera e del clima marziani, utili anche per simulare il processo di terraformazione. Grazie all’enorme mole di dati raccolta nelle successive missioni, oggi possiamo disporre di modelli così dettagliati di Marte da non avere nulla da invidiare agli analoghi terrestri.

Oggi Marte può quasi certamente essere considerato un pianeta sterile. Di sicuro è un ambiente estremo, del tutto inadatto a ospitare la vita, almeno in superficie. La sua tenue atmosfera, composta quasi esclusivamente da anidride carbonica, e l’assenza di un campo magnetico, rendono impossibile difendersi dai raggi cosmici e dalla radiazione ultravioletta proveniente dal Sole. Inoltre il freddo intenso confina l’acqua in grandi riserve sotterranee e ai poli, sotto forma di ghiaccio. Gli scienziati sono d’accordo sul fatto che il primo livello di terraformazione potrà dirsi raggiunto quando la massa atmosferica sarà accresciuta tanto da ridurre significativamente l’entità delle radiazioni che giungono al suolo, l’acqua allo stato liquido sarà disponibile in superficie, e la temperatura al suolo sarà aumentata di circa 60 gradi. In pratica, le condizioni di Marte assomiglierebbero a quelle della Terra nel periodo pre-Cambriano: una biosfera completa e autonoma, capace di sostenere la vita di microrganismi anaerobici. Questo primo livello di terraformazione viene chiamato ecopoiesis e potrebbe essere raggiunto nel volgere di 100 – 200 anni.

(nell’immagine a sinistra: i numeri di Marte in valore assoluto e comparato a quello della Terra). Per un colono umano vivere in un ambiente del genere piuttosto che in quello attuale presenterebbe indubbi vantaggi, basti pensare che l’acqua allo stato liquido presente in superficie in grande quantità, potrebbe soddisfare tutte le necessità di un insediamento permanente ed essere utilizzata anche per generare energia elettrica. I coloni potrebbero muoversi in esterni senza tuta spaziale, basterebbe un semplice respiratore. La creazione di una agricoltura marziana è stata oggetto di indagine da parte del neozelandese Michael Mautner della Lincoln University. Egli ha dimostrato che colture di tessuti di asparago e patata possono effettivamente crescere su un terreno composto da meteoriti di origine marziana finemente triturate. Non solo alcune piante possono prosperare in un terreno di laboratorio analogo al regolite marziano, ma possono farlo anche certi microrganismi: dopo essere stati gli antesignani della vita sulla Terra, potrebbero ricoprire lo stesso ruolo anche su Marte.

Ingegneria planetaria applicata

Dunque, come realizzare l’ecopoiesis sul Pianeta Rosso? Con un galoppante effetto serra, è stata la risposta della maggioranza degli esperti dell settore, cioè liberando la grande quantità di anidride carbonica presente nella regolite che copre tutto il pianeta. Robert Zubrin e Christopher McKay hanno presentato nel 1993 un modello matematico secondo il quale si instaura il seguente ciclo, innescato da un intervento di ingegneria planetaria:

  1. intervento umano

  2. aumento della temperatura

  3. gassificazione dell’anidride carbonica

  4. aumento della massa atmosferica

  5. aumento della pressione atmosferica —> 2

E’ un circolo virtuoso in grado di autoalimentarsi fino all’esaurimento delle riserve di anidride carbonica. A seconda dell’entità di tali riserve, alla fine del processo si ottiene una pressione compresa tra 800 millibar e 3 bar, in corrispondenza di una temperatura compresa tra -23 e +7 gradi Celsius e oltre.

(nell’immagine a sinistra: l’effetto serra su Marte). La scelta del metodo migliore per innescare l’effetto serra appena descritto è un problema sul quale si registra tra gli scienziati una grande difformità di opinioni, e quindi sono allo studio molti progetti diversi. Inoltre va sottolineato che nessuna delle tecnologie esposte qui di seguito è oggi pienamente disponibile, ma è ragionevole pensare che alcune lo saranno al più tardi entro la fine del secolo. Non stiamo quindi lasciando il metodo scientifico per il mondo della fantasia, ma speculando sul futuro prossimo di una scienza giovane, la terraformazione.

L’astronomo inglese Paul Birch ha ideato un progetto per “l’accensione” dell’effetto serra che non esiterei a definire ciclopico. Si tratta di costruire uno specchio di 125 km di raggio, capace di innalzare la temperatura del polo sud marziano di 4 gradi, sufficiente a rendere di nuovo gassosa l’anidride carbonica lì imprigionata sotto forma di ghiaccio secco. Lo specchio, se posizionato sullo zenit del polo sud a 214.000 km dal pianeta, non in orbita, bensì nella cosìdetta posizione “pole sitter”, potrebbe riscaldare la calotta sferica del pianeta a partire dai 70 gradi di latitudine. L’enorme speccho sarà costruito in tessuto Mylar da 4 micron di spessore, come una vela solare, e rivestito in alluminio per complessive 200.000 tonnellate. Le dimensioni e il peso di un simile oggeto ne rendono la costruzione sulla Terra del tutto impensabile, quindi per realizzarlo si dovrà attendere di poter disporre di impianti estrattivi e manifatturieri nello spazio, magari sulla Luna. E da come fervono i preparatvi per una nuova “Moon Race”, zeppa di nuovi protagonisti (Cinesi, Giapponesi, Indiani, Europei, compagnie private) potremmo non dover aspettare troppo a lungo.

L’anidride carbonica non è il solo gas serra, né il più efficiente. C’è, per esempio, la grande famiglia dei clorofluorocarburi (CFC), messi fuori legge negli anni ’80 perché riconosciuti responsabili del “buco nell’ozono” che colpì l’atmosfera sopra l’Antartide. I CFC, come gas-serra, sono molto più efficienti dell’anidride carbonica, e, da uno studio di Lovelock e Allaby del 1984, ripreso nel ’93 da McKay, apprendiamo che, grazie a essi, l’effetto serra planetario potrebbe essere innescato in soli 20 anni, ma a costi oggi improponibili, perché richiederebbe la costruzione di fabbriche per la produzione dei gas serra direttamente sul suolo marziano.

Fin qui ho esaminato i due più noti metodi per dare inizio alla terraformazione di Marte, ma ne voglio citare un terzo, un metodo ibrido, che potrebbe servire a tagliare i tempi per raggiungere l’ecopoiesis, a costi accessibili. Una volta che il mega-specchio o i CFC fossero riusciti a far apparire un po’ d’acqua in superficie, si potrebbero spargere due tipi di batteri, segnalati per la prima volta da Sagan e Pollack neli anni 60. I batteri del primo tipo sono in grado di ottenere ammoniaca da acqua e azoto (si pensa che grandi quantità di azoto siano imprigionate nella regolite marziana, come accade all’anidride carbonica). L’altro tipo di batterio, invece, usa acqua e anidride carbonica per ottenere metano. I due gas così ottenuti offrono protezione contro i raggi UV, e sono anche gas serra molto efficienti. Spargere questi batteri su un terreno umido di estensione pari all’1% della superfice del pianeta, basterà a produrre ammoniaca e metano in quantità sufficiente a riscaldare il pianeta di 10 gradi in 30 anni.

La lista dei possibili interventi di “accensione” è ancora lunga, quindi mi limiterò a elencarne le voci, per la curiosità dei lettori: 1) Cambiare l’eccentricità dell’orbita di Marte 2) Cambiare l’inclinazione dell’asse di rotazione 3) Cambiare il ciclo di precessione 4) Incanalare nell’atmosfera nuclei cometari ricchi di elementi volatili 5) Allo scopo di diminuire l’albedo del terreno sottostante, irrorare le calotte polari con grani di polvere scura che assorbono il calore, oppure introdurre piante bioingegnerizzate 6) introdurre microrganismi bioingegnerizzati per alterare la composizione dell’atmosfera.

Una volta raggiunta la piena ecopoiesis, sappiamo che i vantaggi per i futuri coloni saranno già molto rilevanti. Il passo successivo verso la totale terraformazione consisterebbe nella radicale trasformazione dell’atmosfera, iintroducendo ossigeno e azoto, ed eliminando anidride carbonica. Si tratta evidentemente del ben noto processo della fotosintesi clorofilliana, grazie al quale le piante della Terra forniscono ossigeno al mondo animale. Può il ciclo della fotosintesi essere instaurato anche su Marte, e il suo siluppo accelerato in modo da ottenere risultati tangibili in tempi umani e non geologici? A questa e ad altre domande i lettori potranno trovare risposta attingendo all’ampia documentazione disponibile in linea. Noi passiamo ad altri argomenti, non prima però di aver consigliato la lettura dell’imperdibile “The Case for Mars – La questione Marte” di Robet Zubrin e Richard Wagner, nell’edizione italiana realizzata da Mars Society Italy.

Quattro scuole di pensiero

Nel corso degli anni 70, concluso il Progetto Apollo, acquistarono una certa popolarità le proposte di Gerard K. O’Neill. Professore di fisica a Princeton e inventore di successo, era noto per i suoi progetti di insediamenti orbitanti intorno alla Terra, alla Luna, e al punto di librazione EML-5. Nel corso del dibattito che si sviluppò intorno alle sue proposte, per la prima volta l’opinione pubblica fu messa di fronte a problemi di etica ambientale relativi ad insediamenti nello spazio, sebbene a un livello piuttosto superficiale. Ma ben presto fu chiaro che la NASA non avrebbe mai dato alcun supporto alla causa di O’Neill e l’interesse del pubblico, nel corso del decennio successivo, si spostò su Marte, attirato dal successo del programma Viking e dal fatto che in questo caso si trattava di discutere sugli aspetti etici di un intervento di ingegneria ambientale su un intero pianeta. Marte poteva essere considerato come una potenziale proprietà immobiliare, oppure come un patrimonio ambientale unico, che doveva essere preservato? E quali diritti andavano riconosciuti a una forma di vita marziana, magari dei microrganismi, o a una ipotetica biosfera? Il dibattito ha profondamente coinvolto la comunità scientifica e sono emerse quattro scuole di pensiero:

  • Antropocentrismo. E’ una rivisitazione in chiave ambientalista dell’omonimo sistema filosofico e religioso che trova origine nel mondo antico. Solo gli esseri umani hanno diritti, perchè sono gli unici membri della biosfera a essere in grado di pensare razionalmente e agire moralmente. La natura è semplicemente una risorsa da sfruttare, a disposizione esclusiva dell’Uomo che può farne ciò che vuole. Animali, piante, l’intera biosfera non hanno alcun valore se non quello di essere utili all’Uomo. E Marte? Se è più utile come seconda casa che come deserto arido e freddo, allora venga pure terraformato, sarà per una giusta causa.

  • Zoocentrismo. Pochi potrebbero negare oggi che gli animali dotati di sistema nervoso e cervello evoluti, come i mammiferi e i primati, siano dotati di coscienza individuale e capaci di provare piacere e dolore. Gli zoologisti chiedono che gli animali più evoluti vengano considerati esseri senzienti al pari degli Umani, e siano quindi riconosciuti loro almeno dei diritti di base. Su Marte non sono state trovate forme di vita animale evoluta, quindi gli zoologisti dovrebbero essere sfavorevoli a progetti di terraformazione.

  • Ecocentrismo. La vita è sacra in tutte le sue forme, anche le più umili, e gli esseri umani non sono visti come esseri superiori, ma come membri paritari di un ecosistema, e il loro progresso scientifico e tecnologico viene guardato con sospetto. Anzi, gli ecocentristi chiedono che l’attuale civiltà basata sui consumi venga trasformata in senso ecosostenibile, la popolazione venga ridotta, e si adotti uno stile di vita in armonia con la natura. Nessuna obiezione di principio alla terraformazione di un pianeta sterile come Marte, ma interesse per la creazione di una nuova biosfera.

  • Preservazionismo. La natura deve essere rispettata per quello che è, senza dare importanza al contesto. Il cosmo ha un suo valore intrinseco, che gli conferisce il diritto di essere presevato da ogni interferenza umana. L’esplorazione dello spazio andrebbe fatta in punta ddi piedi, con un sacro rispetto per l’unicità di ogni cosa, in uno stato di meditazione contemplativa, dimenticando progetti di terraformazione e insediamenti extraterrestri.

Per completezza, ho raccolto qui di seguito l’opinione degli autori di una parte delle fonti di cui mi sono servito per questo articolo.

Robert H. Haynes, genetista e biofisico canadese, è stato il primo a rendersi conto che la terraformazione di Marte poteva essere l’arena ideale in cui dar vita a una nuova etica cosmocentrica, e si è schierato a favore, a condizione che Marte fosse risultato sterile. In caso contrario, ha proposto che gli esseri umani debbano “impegnarsi in attività tecnologiche atte ad aumentare le capacità di sopravvivenza di qualsiasi organismo indigeno, e promuovere cambiamenti globali che avrebbero permesso di massimizzare la ricchezza e la diversità delle forme di vita marziane.”

Robert Zubrin, fondatore della Mars Society: ”Direi che un fallimento nella terraformazione di Marte costituirebbe un fallimento nel far onore alla nostra natura umana e un tradimento della nostra responsablità in quanto membri della comunità stessa della vita. Oggi la biosfera vivente (della Terra, ndr) ha la capacità di espandere la sua portata per andare a comprendere un intero nuovo mondo.”

Martin Beech, La Regina University, Canada: “La scoperta di microrganismi su Marte dovrebbe o comunque potrebbe cambiare il nostro punto di vista rispetto all’esplorazione e alla terraformazione del pianeta? Ricoscendo che sull’argomento esistono molte opinioni diverse, tutto ciò che si può fare è mettere le carte in tavola, e la risposta sarà: non fermatevi, continuate a esplorare.”

Martyn J. Fogg, astrofisico, esperto in ingegneria planetaria, Londra: “Non c’è nessuna obiezione morale fondamentale a che la vita sia portata su Marte, piuttosto che abbia avuto origine lì, o vi sia arrivata accidentalmente. Se la vita comincia quando Marte si trova nella sua mezza età geologica, piuttosto che nella sua giovinezza, è una questione di tempismo piuttosto che di morale. La vita può cambiare Marte, ma non togliergli la sua unicità. Con questo non voglio dire che non esistono problemi morali insiti nella creazione di insediamenti spaziali, ma c’è modo e modo di agire in proposito.”

Fonti:
R. Zubrin, R. Wagner “The Case of Mars – La questione Marte” Aldebran Ed.
M. Beech, “Terraforming: the Creating of Habitable Worlds” Springer Ed.
Robert H. Haynes, “How Might Mars Become a Home for Humans?” Articolo
Martyn J. Fogg, “Terraforming Mars: a Review of Research” Articolo
Martyn J. Fogg, “The Ethical Dimensions of Space Settlement” Documento

Per le  immagini si ringraziano Martyn J. Fogg, Praxis Ed, Aldebran Ed.

Questo articolo rappresenta il nostro contributo a “Il Carnevale della Fisica” #19

28 maggio 2011 Posted by | Carnevale della Fisica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , | 8 commenti

Il volo di Majorana

Andrea Angiolino è noto nel mondo dei giochi (o forse sarebbe meglio dire del Gioco?) per le sue numerose produzioni ludiche, dai giochi di ruolo ad ambientazione storica (I Cavalieri del Tempio, Orlando Furioso) a simulazioni di battaglie aeree (Wings of War). Ora si è anche cimentato nella scrittura.

Parliamo de “Il Volo di Majorana” (edizioni Boopen LED, 116 pagine, euro 10), dove il Majorana di cui si dice nel titolo è proprio quell’Ettore Majorana misteriosamente scomparso nel 1938, quando in Europa si respirava un’aria molto pesante. Mi piace pensare che la scintilla da cui Angiolino è partito per scrivere il libro, sia dovuta alla sua nota passione per il volo, e questo l’abbia portato a far scomparire Majorana grazie proprio ad un aereo da lui stesso “costruito”, idea veramente geniale e in linea con il personaggio.

Dunque la sera del 25 marzo 1938 Majorana si imbarca a Napoli sul postale per Palermo lasciando una lettera per i genitori e una al suo collega Antonio Carrelli che insegnava Fisica Sperimentale nella stessa facoltà di Majorana. Nella lettera manifesta la sua intenzione di togliersi la vita durante il viaggio, ma per qualche motivo non porta a termine il suo insano progetto e l’indomani giunto a Palermo scrive un telegramma a Carrelli in cui lo invita a non tener conto della lettera, avrebbero parlato a voce di tutto l’indomani al suo rientro da Palermo, sempre con il medesimo postale. Ma Majorana non scenderà mai da quel piroscafo e nonostante le ricerche ordinate dallo stesso Mussolini, del giovane fisco si perderà ogni traccia.

La prima parte del libro è proprio incentrata sulla ricostruzione di ciò che lo scienziato avrebbe fatto una volta sceso dal Postale Napoli-Palermo e spiccato il famoso volo. In queste prime pagine a volte il racconto pecca di qualche ingenuità, il personaggio di Majorana sembra una figurina di cartone che mostra o il fronte o il retro ma poco ci dice, o vuol dire, della complessità della sua personalità. Ma in fondo il romanzo di Angiolino non vuole essere niente di più che un divertissement, un gioco dove i nomi e le situazioni sono presi in prestito dalla Storia per scrivere una storia che, comunque, tiene ben desta l’attenzione del lettore. Accettiamo dunque di buon grado che Majorana si aggiri per l’Italia e per l’Europa dopo il suo “volo” cercando di capire cosa sia successo e soprattutto se la sua invenzione funzioni davvero. Non credo di svelare molto al lettore, lo saprebbe comunque dopo poche pagine dall’inizio, dicendo che il progetto a cui stava lavorando Majorana, altro mistero nel mistero della sua scomparsa, fosse la macchina del tempo.

A questo punto anche il lettore dovrebbe avere a disposizione una macchina del tempo per saltare dalla prima parte del romanzo all’ultima. Le due parti centrali acuiscono il peccato originale dell’ingenuità della scrittura e della bidimensionalità dei personaggi. Si potrebbe obbiettare che non si tratta di un bildungsroman di scuola tedesca, ma di un semplice romanzo di fantascienza appartenente alla categoria del pulp, e quindi non si pretende profondità ma estensione, avventura, colpi di scena, luce sul comodino accesa tutta la notte finché non si è letta la parola fine. Ma così non è. Non posso rivelare la trama, ma certo se leggendo la prima parte vi siete dimenticati sul fuoco la pentola per gli spaghetti e l’acqua è tutta evaporata, nelle seguenti pagine vi alzerete spesso per vedere se l’acqua bolle. Majorana scompare di nuovo (e stavolta sappiamo che a farlo inopinatamente è proprio Angiolino) e l’uso che si fa della sua invenzione è un mero artificio letterario per parlare di Storia, ovvero battaglie eventi epocali naturali e politici.

L’ultima parte del libro rialza il tono del racconto e chiude il cerchio risolvendo in maniera intelligente, che si ricollega dottamente alla vulgata di un Majorana vivo e vegeto come un Elvis ante litteram, una serie di paradossi temporali che si erano creati nel corso del romanzo. Se prima di leggere il romanzo di Angiolino vi sarete letti “La Scomparsa di Majorana” di Leonardo Sciascia, potrete apprezzare in pieno la genialità di Angiolino nel raccordare la fantasia con la cronaca reale, dando al mistero una soluzione più che plausibile (in termini fantascientifici, s’intende).

Il discorso si potrebbe chiudere qui ma leggendo i ringraziamenti, operazione che consiglio di fare sempre quando si legge un libro, scopro che il romanzo nasce come estensione di un racconto, “Raggiungendo il Tramonto”, pubblicato, sempre da Angiolino, qualche tempo prima. Ecco dunque perché la parte centrale, anche se funzionale al finale, risulta un po’ troppo verbosa e priva di vera carica emozionale. Acquistatelo su http://www.boopen.it

RICCARDO MONTELEONE

Questo articolo rappresenta il nostro contributo a “Il Carnevale della Fisica” #19

13 maggio 2011 Posted by | Epistemologia | , | Lascia un commento

   

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