¿Terraformar Marte más barato que el cambio climático?

Introducción

El fundador y consejero delegado de SpaceX, Elon Musk, fue comparado con un villano de James Bond por una sugerencia ociosa que hizo en un Late Night: propuso bombardear Marte con armas nucleares. Los medios de comunicación se burlaron de la ridiculez de la propuesta, sin discutir mucho el razonamiento o la viabilidad. Musk proponía una guerra en el planeta rojo no para derrotar alguna amenaza marciana, sino para terraformar el planeta. La terraformación es el proceso por el cual los humanos diseñan un cuerpo astronómico para que sea más parecido a la Tierra y, por tanto, más propicio para la colonización humana. Como muestra la Fig. 1, la superficie de Marte es actualmente estéril y sin vida. Hay una serie de argumentos convincentes para colonizar Marte: para combatir la superpoblación en la Tierra, para actuar como seguro para preservar la raza humana en caso de extinción masiva, etc. También hay fuertes contraargumentos; la protección de la posible vida marciana es un ejemplo. Estos debates son importantes y merecen la pena, pero antes de resolverlos debemos saber: ¿podemos terraformar Marte, y hasta qué punto es práctico?

Figura 1. Ambiente en Marte

Objetivos de terraformación

Actualmente, Marte carece de muchos de los rasgos de la Tierra que lo hacen habitable. Marte tiene una gravedad en la superficie equivalente a un 38% de la intensidad de la Tierra. La presión superficial de su atmósfera es inferior al 1% de la de la Tierra, y su temperatura media es de -63°C. La atmósfera de Marte está compuesta mayoritariamente por dióxido de carbono, con sólo trazas de nitrógeno y oxígeno. Marte tampoco tiene campo magnético, probablemente porque su núcleo se ha enfriado hasta el punto de que ya no contiene metal líquido [2]. Todas estas características ambientales tendrán que ser manejadas a gran escala para que Marte pueda albergar vida. También es probable que la baja gravedad de la superficie no tenga efectos a largo plazo en los seres humanos, aunque esto no es seguro. El objetivo principal de la terraformación es aumentar la temperatura y la presión de la atmósfera de Marte para que los humanos puedan sobrevivir en la superficie sin un traje presurizado. Un objetivo adicional y tangencial es modificar la composición de la atmósfera de Marte para que sea respirable para los humanos. Una última necesidad, a menudo olvidada, es construir algún tipo de escudo para proteger a los habitantes de la radiación solar; probablemente un campo magnético o alguna modificación atmosférica (o ambos).

Trabajando la presión y temperaturas marcianas

La pregunta sigue siendo: ¿cómo encaja el plan de Elon Musk de bombardear Marte con estos objetivos? Su razonamiento surge de una versión simplificada del problema de la terraformación: ¿cuál es la forma más rápida de inyectar energía en la atmósfera marciana? En ese sentido, Musk merece el crédito de que su propuesta no sea la peor idea; sin embargo, hay propuestas mejores que implican un calentamiento más pasivo del planeta. Es una suerte que la física planetaria de Marte signifique que los humanos no tendrían que hacer todo el trabajo ellos mismos. Irónicamente, el efecto que más pone en peligro a la Tierra puede ser la clave para hacer que Marte sea habitable: el efecto invernadero. Marte tiene una cantidad significativa de dióxido de carbono congelado en sus polos, aunque los expertos difieren en la cantidad exacta. La Fig. 2 muestra un descubrimiento reciente de la Mars Reconnaissance Orbiter de un gran depósito de dióxido de carbono en el polo sur de Marte, que podría sublimarse para encender un efecto invernadero en Marte. La evaporación de una cantidad suficiente de este CO2 congelado podría provocar un efecto de calentamiento global monstruoso. Algunos científicos estiman que un cambio tan pequeño como 4°C es suficiente para poner en marcha este calentamiento. Esta es la motivación de la propuesta de Elon Musk; sin embargo, es poco práctica. La mayor arma del arsenal estadounidense es la B-53, con una potencia de 9 megatones de TNT (o 38.000 TJ). [4] Para mantener una potencia de 27 TW en uno de los polos (necesaria para lograr el calentamiento deseado), habría que detonar un arma cada 20 minutos [5]. Esto es suponiendo que toda la energía liberada fuera a la atmósfera, lo cual es una hipótesis muy poco creíble; la frecuencia real requerida podría ser incluso mayor. Esto tendría que llevarse a cabo en una escala de tiempo de décadas. Teniendo en cuenta que estas armas cuestan del orden de 10 millones de dólares (siendo optimistas), llevar a cabo este procedimiento durante 50 años costaría aproximadamente 15 billones de dólares, obviando incluso el coste de los cohetes para transportar las bombas hasta allí. [6] ¡Esta cifra es el equivalente a 15 veces el PIB de España en un solo año! Otras propuestas son menos llamativas, pero probablemente más prácticas.

 

Figura 2. Descubrimiento de un depósito de CO2 en Marte

Otras alternativas implican la quema intencionada de asteroides en la atmósfera y la construcción de espejos orbitales para reflejar más luz solar en la superficie. La colisión de asteroides tiene un enfoque similar al del plan descrito anteriormente. Se redireccionarían varios asteroides hacia el planeta y se quemarían intencionadamente en la atmósfera. En lugar de la energía procedente de la fusión nuclear, la energía potencial gravitatoria de los asteroides se convierte en calor. La quema de un asteroide con una masa de 1015 kg depositaría en el planeta un total de 1,265 × 1022 J de energía, lo que equivale a 330.00 bombas B-53 como las descritas anteriormente. También es posible sacar más provecho de este procedimiento importando asteroides compuestos principalmente por hielo de amoníaco. El amoníaco es un potente gas de efecto invernadero, mucho más potente que el CO2. Además del calentamiento por la propia colisión, los gases quemados acelerarían el efecto invernadero del planeta. Estos efectos se combinan de tal manera que sólo se necesitaría una docena de colisiones para calentar completamente el planeta. [5] El mayor coste de este procedimiento es poner a los asteroides en curso de colisión con Marte. Si se utilizan adecuadamente la mecánica orbital y las ondas gravitatorias, el «empujón» necesario puede ser de tan sólo 300 m/s. Para el hipotético asteroide de 1015 kg mencionado anteriormente, eso requeriría 4,5 × 1019 J de energía. Se trata de una cantidad de energía bastante importante, pero puede ser posible utilizar parte de los nitratos del asteroide como combustible. [5] La otra preocupación evidente de este enfoque es su potencial destructivo. Es probable que no sea una preocupación importante mientras esté deshabitado, pero si es necesario aplicar más calor mientras se esté colonizando es probable que no sea posible impactar de forma segura un asteroide con el planeta.

Por otro lado, construir un espejo orbital para reflejar más luz solar en la superficie del planeta es otra elegante propuesta de terraformación. Para conseguir la cantidad de calor necesaria, el espejo tendría que ser bastante grande: al menos 400 km de ancho [5]. Lo más probable es que esté hecho de aluminio, lo que le supondría una masa de aproximadamente 200.000 toneladas. Esto es demasiado grande para lanzarlo desde la Tierra; sólo sería práctico construirlo en el espacio, con materiales extraídos de asteroides o lunas de Marte. Hay muchas incógnitas con este enfoque, pero los investigadores estiman que la construcción requeriría sólo 3 PJ, el menor requerimiento de energía de cualquier propuesta sugerida hasta ahora. Y una vez colocado el espejo, se mantendrá fijo, equilibrado entre la presión de la radiación y las fuerzas gravitatorias. El hecho de que el calentamiento sea completamente pasivo lo hace muy atractivo. Tanto esta técnica como la colisión de asteroides son técnicamente posibles con las tecnologías actuales, pero son definitivamente muy caras. Es difícil hacer estimaciones de costes realistas, ya que hay muchos aspectos que todavía adolecen ser demasiado teóricos.

Modificando la composición de la atmósfera y apantallamiento de los rayos UV

Modificar la temperatura y la presión de Marte es (relativamente) fácil de hacer. Otras modificaciones son mucho más difíciles, pero son esenciales para el objetivo de la terraformación total de Marte. Las técnicas anteriores permitirían a los humanos caminar libremente por la superficie sin un traje a presión; seguirían necesitando un aparato de respiración, ya que la atmósfera seguiría siendo tóxica. Hay muy pocas propuestas para hacer que la atmósfera sea habitable para el ser humano, porque es muy difícil. Es más o menos imposible transportar suficiente oxígeno al planeta, ya que no hay reservas significativas en el sistema solar. El plan principal para este proceso es utilizar plantas. Una vez que el planeta se caliente lo suficiente, las plantas podrían prosperar en la atmósfera rica en CO2 y convertir lentamente el CO2 en oxígeno. Las escalas de tiempo implicadas son de miles de años. Afortunadamente, este proceso es más o menos automático y pasivo. Lamentablemente, nuestros nietos no respirarán el aire marciano en un futuro próximo.

Otro aspecto esencial pero difícil de la terraformación de Marte es la construcción de algún tipo de escudo contra los rayos ultravioleta. Dado que Marte carece de campo magnético y de capa de ozono, sus habitantes estarían expuestos a los rayos ultravioleta y a las erupciones solares. Es técnicamente posible crear artificialmente un campo magnético de magnitud similar al de la Tierra. Algunos científicos afirman que la explotación inteligente de los superconductores puede reducir las necesidades de energía a un «modesto» 1 GW; sin embargo, implicaría rodear el planeta con superconductores raros, un procedimiento extremadamente costoso. Además de los requisitos del campo magnético, habría que crear algún tipo de escudo atmosférico similar a la capa de ozono. Afortunadamente, muchos gases que serían adecuados como gases de efecto invernadero funcionan también como escudos contra los rayos UV, pero su vida es muy corta. Habría que reponerlos constantemente para proteger adecuadamente a los habitantes. [5] Es muy probable que la vida en Marte sea siempre peligrosa para los colonos debido al clima espacial.

Conclusión

La terraformación del planeta rojo es una idea interesante y emocionante. Sin embargo, hay muchos aspectos implicados y, por desgracia, la mayor parte de la investigación se ha dirigido a los problemas que son fácilmente solucionables. Existen varios planes para calentar el planeta y aumentar la presión de su atmósfera. Sin embargo, hay muchos menos planes para construir un escudo contra el peligroso clima espacial, o para oxigenar el planeta. Estos conceptos son menos llamativos o elegantes que bombardear el planeta, pero son igual de esenciales. Hasta que no se resuelvan estas piezas que faltan, es difícil que la terraformación completa de Marte sea algo más que ciencia ficción. Por el momento centrémonos en combatir el cambio climático en la Tierra, ya que al menos por el momento es menos costoso limpiar nuestra casa, antes que la del… ¿vecino?. Si estás interesado/a en luchar contra el cambio climático, puedes empezar por medir los niveles de gases y partículas en suspensión. En QARTECH te ayudamos…

 

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NOTA

Éste artículo es una traducción del original en inglés escrito por Sean McLaughlin y hospedado en http://large.stanford.edu/courses/2016/ph240/mclaughlin2/

Referencias

[1] C. P. McKay, O. B. Toon, and J. F. Kasting, «Making Mars Habitable,» Nature 352, 489 (1991).
[2] O. Motojima and N. Yanagi. «Feasibility of Artificial Geomagnetic Field Generation by a Superconducting Ring Network,» National Institute for Fusion Science of Japan, NIFS-886, May 2008.
[3] M. J. Fogg, «Terraforming Mars: A Review of Concepts,» in Engineering Earth, ed. by S. D. Brunn (Springer, 2011), pp. 2217-2225.
[4] D. Ball and R. C. Toth. «Revising the SIOP: Taking War-Fighting to Dangerous Extremes,» Int. Security 14, 65 (1990).
[5] R. M. Zubrin, and C. P. McKay. «Technological Requirements For Terraforming Mars,» J. Brit. Inter. Soc. 50, 83 (1997).
[6] S. I. Schwartz, Atomic Audit: The Costs and Consequences of US Nuclear Weapons since 1940 (Brookings Institution Press, 1998).