Sciencefictionschrijvers zijn al lang bezig met terraforming, het proces van het creëren van een aardachtige of bewoonbare omgeving op een andere planeet, in hun verhalen. Wetenschappers hebben zelf terravorming voorgesteld om de kolonisatie van Mars op lange termijn mogelijk te maken. Een oplossing die beide groepen gemeen hebben, is het vrijgeven van kooldioxidegas dat vastzit in het oppervlak van Mars om de atmosfeer te verdikken en als een deken te fungeren om de planeet te verwarmen.

Echter, Mars houdt niet genoeg koolstofdioxide vast dat praktisch terug in de atmosfeer kan worden gebracht om Mars te verwarmen, volgens een nieuwe door NASA gesponsorde studie. Het transformeren van de onherbergzame Marsomgeving in een plek die astronauten zouden kunnen verkennen zonder levensondersteuning, is niet mogelijk zonder technologie die veel verder gaat dan de mogelijkheden van vandaag.

Hoewel de huidige atmosfeer van Mars zelf grotendeels uit koolstofdioxide bestaat, het is veel te dun en te koud om vloeibaar water te dragen, een essentieel ingrediënt voor het leven. Op Mars, de druk van de atmosfeer is minder dan één procent van de druk van de atmosfeer van de aarde. Vloeibaar water op het oppervlak zou zeer snel verdampen of bevriezen.

Voorstanders van terraforming van Mars stellen voor om gassen uit verschillende bronnen op de Rode Planeet vrij te maken om de atmosfeer te verdikken en de temperatuur te verhogen tot het punt waarop vloeibaar water stabiel op het oppervlak is. Deze gassen worden "broeikasgassen" genoemd vanwege hun vermogen om warmte vast te houden en het klimaat te verwarmen.

"Koolstofdioxide (CO2) en waterdamp (H2O) zijn de enige broeikasgassen die waarschijnlijk in voldoende mate op Mars aanwezig zijn om een ​​significante opwarming van de aarde te veroorzaken, " zei Bruce Jakosky van de Universiteit van Colorado, Kei, hoofdauteur van de studie die verschijnt in Natuurastronomie 30 juli.

Hoewel er al eerder studies zijn gedaan naar de mogelijkheid om Mars te terravormen, het nieuwe resultaat maakt gebruik van ongeveer 20 jaar aanvullende ruimtevaartuigobservaties van Mars. "Deze gegevens hebben substantiële nieuwe informatie opgeleverd over de geschiedenis van gemakkelijk verdampte (vluchtige) materialen zoals CO2 en H2O op de planeet, de overvloed aan vluchtige stoffen op en onder het oppervlak, en het verlies van gas uit de atmosfeer naar de ruimte, " zei co-auteur Christopher Edwards van de Northern Arizona University, Vlaggemast, Arizona.

De onderzoekers analyseerden de overvloed aan koolstofhoudende mineralen en het voorkomen van CO2 in poolijs met behulp van gegevens van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter en Mars Odyssey-ruimtevaartuigen, en gebruikte gegevens over het verlies van de atmosfeer van Mars naar de ruimte door het ruimtevaartuig MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) van NASA.

"Onze resultaten suggereren dat er niet genoeg CO2 over is op Mars om een ​​significante opwarming van de aarde te bewerkstelligen als het gas in de atmosfeer zou worden gebracht; bovendien, het grootste deel van het CO2-gas is niet toegankelijk en kon niet gemakkelijk worden gemobiliseerd. Als resultaat, terraforming van Mars is niet mogelijk met behulp van de huidige technologie, ' zei Jakosky.

Hoewel Mars aanzienlijke hoeveelheden waterijs heeft die kunnen worden gebruikt om waterdamp te creëren, eerdere analyses tonen aan dat water op zichzelf niet voor significante opwarming kan zorgen; temperaturen laten niet toe dat er voldoende water als damp blijft bestaan ​​zonder eerst significante opwarming door CO2, volgens de ploeg. Ook, terwijl andere gassen zoals de introductie van chloorflorocarbons of andere op fluor gebaseerde verbindingen zijn voorgesteld om de atmosferische temperatuur te verhogen, deze gassen zijn van korte duur en vereisen grootschalige fabricageprocessen, dus ze werden niet in aanmerking genomen in de huidige studie.

De atmosferische druk op Mars is ongeveer 0,6 procent van die van de aarde. Nu Mars verder van de zon verwijderd is, onderzoekers schatten dat een CO2-druk vergelijkbaar met de totale atmosferische druk van de aarde nodig is om de temperatuur voldoende te verhogen om stabiel vloeibaar water mogelijk te maken. De meest toegankelijke bron is CO2 in de poolkappen; het zou kunnen worden verdampt door er stof op te verspreiden om meer zonnestraling te absorberen of door explosieven te gebruiken. Echter, het verdampen van de ijskappen zou slechts genoeg CO2 bijdragen om de Mars-druk te verdubbelen tot 1,2 procent van die op aarde, volgens de nieuwe analyse.

Een andere bron is CO2 dat vastzit aan stofdeeltjes in de bodem van Mars, die kan worden verwarmd om het gas te laten ontsnappen. De onderzoekers schatten dat het verwarmen van de grond tot 4 procent van de benodigde druk kan leveren. Een derde bron is koolstof opgesloten in minerale afzettingen. Met behulp van de recente NASA-ruimtevaartuigobservaties van minerale afzettingen, het team schat dat de meest plausibele hoeveelheid minder dan 5 procent van de vereiste druk zal opleveren, afhankelijk van hoe uitgebreid afzettingen die dicht bij het oppervlak zijn begraven, kunnen zijn. Alleen al het gebruik van de afzettingen aan de oppervlakte zou uitgebreide stripmijnbouw vereisen, en om alle CO2 die aan stofdeeltjes vastzit, achterna te gaan, zou de hele planeet moeten worden gestript tot een diepte van ongeveer 100 meter. Zelfs CO2 gevangen in water-ijs molecuulstructuren, als dergelijke "clathrates" op Mars zouden bestaan, zou waarschijnlijk minder dan 5 procent van de vereiste druk bijdragen, volgens de ploeg.

Koolstofhoudende mineralen die diep in de korst van Mars zijn begraven, kunnen genoeg CO2 bevatten om de vereiste druk te bereiken. maar de omvang van deze diepe afzettingen is onbekend, niet bewezen door orbitale gegevens, en het terugwinnen ervan met de huidige technologie is extreem energie-intensief, die temperaturen boven 300 graden Celsius (meer dan 572 graden Fahrenheit) vereisen. Ondiepe koolstofhoudende mineralen zijn niet voldoende overvloedig om significant bij te dragen aan de opwarming van de aarde, en vereisen ook dezelfde intense verwerking.

Hoewel het oppervlak van Mars tegenwoordig onherbergzaam is voor bekende vormen van leven, kenmerken die lijken op droge rivierbeddingen en minerale afzettingen die zich alleen vormen in de aanwezigheid van vloeibaar water, bewijzen dat, in het verre verleden, het Marsklimaat ondersteunde vloeibaar water aan de oppervlakte. Maar zonnestraling en zonnewind kunnen zowel waterdamp als CO2 uit de atmosfeer van Mars verwijderen. Zowel MAVEN als de Mars Express-missies van de European Space Agency geven aan dat de meerderheid van de oude, mogelijk bewoonbare atmosfeer is verloren gegaan aan de ruimte, gestript door zonnewind en straling. Natuurlijk, zodra dit gebeurt, dat water en CO2 voor altijd verdwenen zijn. Zelfs als dit verlies op de een of andere manier zou worden voorkomen, de atmosfeer langzaam opbouwen van ontgassing door geologische activiteit, huidige uitgassing is extreem laag; het zou ongeveer 10 miljoen jaar duren om de huidige atmosfeer van Mars te verdubbelen, volgens de ploeg.

Een ander idee is om vluchtige stoffen te importeren door kometen en asteroïden om te leiden naar Mars. Echter, uit de berekeningen van het team blijkt dat er vele duizenden nodig zouden zijn; opnieuw, niet erg praktisch.

Bij elkaar genomen, de resultaten geven aan dat het terravormen van Mars niet kan worden gedaan met de momenteel beschikbare technologie. Dergelijke inspanningen moeten zeer ver in de toekomst liggen.