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

Annunci

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

8 commenti »

  1. […] più accettabile, che sconvolgere un intero ecosistema per far posto ai nostri coloni (leggi terraformazione). Ovviamente anche la permanenza nello spazio profondo potrebbe essere resa più facile e sicura da […]

    Mi piace

    Pingback di Chi arriva prima, la Scienza o la Fantascienza? – Il tredicesimo cavaliere 2.0 | 30 aprile 2016 | Rispondi

  2. […] più accettabile, che sconvolgere un intero ecosistema per far posto ai nostri coloni (leggi terraformazione). Ovviamente anche la permanenza nello spazio profondo potrebbe essere resa più facile e sicura da […]

    Mi piace

    Pingback di Chi arriva prima, la Scienza o la Fantascienza? « Il Tredicesimo Cavaliere | 23 giugno 2015 | Rispondi

  3. For any kind of luxury item of consumption, MAD (Money,
    Authority and Desire) is required. It was an entertaining radio program that played the music
    people wanted to hear combined with his groovy upbeat personality.
    Perfect for long trips and for up to date information on road conditions ahead.

    Mi piace

    Commento di radio france international hausa | 9 giugno 2013 | Rispondi

  4. This is more important than ever in a world where there are dozens of different audio formats.
    This means that everyone in the whole wide world can access this new kind of radio and you are
    assured that the programs as well as the list of radio stations you are listening to are all automatically updated.

    Perfect for long trips and for up to date information on road conditions ahead.

    Mi piace

    Commento di Clarice | 18 maggio 2013 | Rispondi

  5. Spielberg though never was able to commit totally to the project because he believed that he would never be capable enough to
    translate the ligne claire style of action adventure books to the
    big screen with the technology available. Joey
    is reluctant to bring up the subject, and Ross walks in
    on Joey and Rachel kissing. Whether you’re looking for a receiver that can pause live TV or an HDTV-ready system, there is a DISHNetwork receiver with the features you need.

    Mi piace

    Commento di schwimmerschalter24.de | 14 maggio 2013 | Rispondi

  6. Watch online TV programs for free and with o monthly costs.
    The radio has its own stream through a wireless router and you can easily listen to all the existing radio stations.
    Such was the beginning of a journey that would
    propel Ms.

    Mi piace

    Commento di nitro radio controlled trucks | 12 maggio 2013 | Rispondi

  7. […] Continua la lettura su Il Tredicesimo Cavaliere:La terraformazione di Marte […]

    Mi piace

    Pingback di La terraformazione di Marte | GAK.it | 28 gennaio 2013 | Rispondi

  8. questi sono i progetti da portare avanti per ricavare nuove ricchezze e perche no anche nuovi luoghi da abitare e rendere ospitali alla vita dell’uomo dove espanderci e poter diventare molti di piu dio non ci ha dato limitazioni alla nostra espansione e credo sarebbe piu fiero di noi se ci dedicassimo a fini piu grandi come questi piuttosto che vederci fare solo guerre fratricide dobbiamo ragionare da fratelli e non da portarci danno l’un con l’altro pensate se un giorno avremmo due mondi da abitare e spingerci sempre piu in la……

    Mi piace

    Commento di Mauro | 6 marzo 2012 | Rispondi


Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: