9 Febrero, 2001

del Sitio Web CienciaNASA

Decir que en Marte hace frío, sería un eufemismo. La temperatura media anual en el Planeta Rojo es de 55 grados centígrados bajo cero - similar a la temperatura invernal promedio en el Polo Sur terrestre.

Si los seres humanos alguna vez construyeran comunidades en Marte, probablemente buscarían una manera para subir el termostato global.

En la conferencia, "La Física y la Biología para hacer Marte habitable", recientemente patrocinada por la NASA , varios científicos discutieron posibles maneras para que los futuros colonos puedan convertir al frío planeta en un lugar cómodo para vivir.

La impresión de James Graham y Kandis Elliot, artistas,

de Marte más cálido y húmedo.
 

Una solución sería inyectar suficientes gases invernadero en la atmósfera marciana para crear un efecto invernadero imparable.

Aquí en la Tierra, la simple idea de un efecto invernadero imparable es motivo de alarma, pero en Marte puede ser positivo. En la conferencia, los científicos especularon acerca de las posibilidades de calentar Marte lo suficiente para evaporar el dióxido de carbono (CO2 atrapado en hielos) presente en el planeta hacia la atmósfera, donde estos gases podrían ayudar a mantener el planeta caliente.

Sin embargo, existen dos problemas.

• Primero, aún si todo el CO² disponible se enviara a la atmósfera marciana el planeta no necesariamente se calentaría lo suficiente para que los humanos sobrevivan, porque nadie sabe con certeza cuánto CO² hay.

• Y segundo, la mejor manera de que Marte deje escapar su CO² espontáneamente es calentándolo. Es un círculo vicioso.

Margarita Marinova, una estudiante universitaria del MIT, cree tener una respuesta a ambos problemas: Usar perfluorocarbonos (PFCs) creados artificialmente para iniciar el proceso de calentamiento. Marinova y Chris McKay, del Instituto de Astrobiología del Centro de Investigación Ames de la NASA, han estado estudiando el efecto de los PFCs.

McKay fue uno de los organizadores de la conferencia sobre terraformación donde Marinova presentó su proyecto de investigación.

Los PFCs tienen muchas ventajas. Primero, son gases super-invernadero, es decir, que con pocos gases se puede calentar mucho. Segundo, son gases de larga duración. En la Tierra, esto causa serios problemas, pero la longevidad de estos gases podría tener un efecto positivo en Marte. Tercero, los gases no afecta nocivamente a los organismos vivos.

Finalmente, a diferencia de sus primos químicos, los clorofluorocarbonos (CFCs), los PFCs no reducen el ozono. El ozono en la atmósfera terrestre provee protección contra los rayos ultravioleta (UV), que son dañinos para la vida.

En Marte, construir una capa de ozono en la atmósfera, sería una meta importante para los terraformadores.

"Tu no quieres destruir al ozono", dice Marinova, "porque es un protector contra los rayos UV".

La luz del Sol, es absorbida por la superficie del planeta, que entonces irradia cálida energía infrarroja hacia la atmósfera.

Los gases invernadero no permiten que esa energía escape hacia el espacio.
 

La luz del Sol que alcanza las superficies de los planetas, es visible y ultravioleta. El planeta absorbe esta energía solar, y la irradia de regreso a la atmósfera en forma de radiación infrarroja. Los gases invernadero en la atmósfera trabajan como una capa aislante, atrapan la radiación infrarroja y no dejan que ésta escape hacia el espacio .

El CO² y el vapor de agua son adecuados para atrapar algo de esta energía infrarroja, aunque no toda. En la Tierra hay tanto CO² y agua en la atmósfera, que no importa si parte de la radiación infrarroja se escapa al espacio.

Pero en Marte, los terraformadores querrán conservar todo el calor que puedan. Una cuidadosa combinación de PFCs podría faciliatar este trabajo.

"Cuando empecemos a calentar a Marte", explica Marinova, "queremos cubrir todo el espectro de radiación infrarroja térmica". Una vez que el "CO² sea liberado, gran parte del trabajo estará hecho," y los PFCs serían usados solamente para llenar los espacios que queden.

¿Y, qué tan rápido puede calentarse Marte?

"Eso depende," dice Marinova, de "que tan rápido fabriquemos los gases." Según cálculos aproximados "si usted tiene 100 fábricas, cada una con la capacidad energética de un reactor nuclear, trabajando continuamente durante 100 años, Marte podría calentarse entre unos 6 a 8 grados".

A ese ritmo, nos tomaría unos 800 años aumentar la temperatura marciana promedio hasta el punto de fusión del agua - recordemos que en este momento Marte está a 55 grados bajo cero.

De hecho no tomaría tanto tiempo, subraya Marinova, porque sus cálculos no incluyen los efectos de retroalimentación del CO2 que sería liberado en Marte conforme éste se vuelva más caliente.

"Si logramos encontrar gases invernadero artificiales más eficientes, podríamos hacerlo aún más rápido," añade Marinova.

Margarita Marinova, joven estudiante universitaria, está aumentando nuestro entendimiento acerca de

como podríamos hacer Marte habitable para los seres humanos.

Junto a Margarita se encuentra Phobos, miembro del equipo Haughton-Mars de expedición al Artico.

Imagen cortesía de la Sociedad Marte.
 

Poblar Marte es aún un sueño lejano.

El plan actual de la NASA para la exploración del planeta rojo durante las siguientes dos décadas, no incluye siquiera una misión pionera tripulada.

Para que un asentamiento permanente se establezca allá - asentamiento que podría comenzar las labores de terraformación - los avances tecnológicos podrían permitir calentar la atmósfera mucho más eficientemente de lo se puede con las técnicas de científicos como Marinova.

Global Warming on Mars

February 9, 2001

from CienciaNASA Website

To say that Mars is a chilly place would be an understatement. The Red Planet's mean annual temperature is 55 degrees C below zero - that's about the same as the temperature of Earth's south pole during winter.

If humans ever build communities on Mars, they might want to find a way to turn up the global thermostat. At a recent NASA-sponsored conference, "The Physics and Biology of Making Mars Habitable", scientists discussed ways that future colonists might make the frigid planet a little more comfortable.

Artists' James Graham and Kandis Elliot impression of a wetter and warmer Mars.
 

One solution might be to pump enough greenhouse gases into the Martian atmosphere to create a runaway greenhouse effect.

Here on Earth, the idea of a runaway greenhouse sets off alarm bells. But on Mars it could be a plus. Scientists at the conference speculated how it might be possible to warm Mars just enough to evaporate the planet's available carbon dioxide (CO² trapped in ices and frost) into the atmosphere, where such gases could contribute to keeping the planet warm.

But there are two problems.

• First, even if all of Mars's available CO² were coaxed into the atmosphere, it wouldn't necessarily warm the planet enough to make it a comfortable place for humans, because no one knows just how much CO² is there.

• Second, the best way to get Mars to release its CO² spontaneously is, well... to warm it up. It's a "Catch-22" situation!

Margarita Marinova, an undergraduate student at MIT, believes she has an answer to both problems: use artificially created perfluorocarbons (PFCs) to initiate the planetary warming process. Marinova has been studying the warming effects of PFCs, in collaboration with Chris McKay, a member of the NASA Astrobiology Institute at the Ames Research Center.

McKay was one of the organizers of the terraforming conference where Marinova presented her research.

PFCs have several advantages. First, they are super-greenhouse gases. A little bit does a lot of warming. Second, PFCs have a very long lifetime. This causes serious problems on Earth, but their longevity would be a positive factor on Mars. Third, they do not have any negative effects on living organisms.

Finally, unlike their chemical cousins, chlorofluorocarbons (CFCs), PFCs don't deplete ozone. Ozone in Earth's atmosphere provides protection against ultraviolet (UV) radiation, which is harmful to life. On Mars, building up an ozone layer in the atmosphere would be an important goal of terraformers.

"You don't want to destroy ozone," says Marinova, "because it's a UV protector."

Sunlight is absorbed by a planet's surface, which then radiates warming infrared energy into the atmosphere.

Greenhouse gases prevent that energy from escaping into space.
 

The sunlight that hits a planet's surface arrives primarily as visible and ultraviolet light. The planet absorbs this solar energy, and then re-radiates warming infrared energy back out into the atmosphere. Greenhouse gases in the atmosphere work as a global layer of insulation, trapping that infrared radiation and preventing it from escaping into space.

CO² and water are good at trapping some of this infrared energy, but not all of it. On Earth, there's so much CO² and water in the atmosphere that it doesn't matter if some infrared radiation escapes back into space.

But on Mars, terraformers will want to trap every bit of heat they can. A carefully chosen combination of PFCs could do the job quite handily.

"When we first start warming Mars," explains Marinova, "we'll want to cover the whole spectrum" of thermal infrared radiation. "Once CO² is released, it will take over" part of the job, and PFCs will only need to be used to plug the gaps.

And how fast can Mars be heated up?

"That depends," says Marinova, "on how fast we make the gases."

According to rough calculations,

"if you had 100 factories, each having the energy of a nuclear reactor, working for 100 years, you could warm Mars six to eight degrees."

At that rate, to increase the average Martian temperature to the melting point of water - it's about minus 55 degrees Celsius now - would take about eight centuries. Actually, it wouldn't take quite that long, Marinova points out, because her calculation doesn't include the feedback effect of the CO² that would be released as Mars got steadily warmer.

"Devising more efficient artificial super-greenhouse gases will also make it faster," Marinova adds.

Though still an undergraduate student,

Margarita Marinova is advancing our understanding of how to make Mars habitable for humans.

Pictured with her is Phobos, a teammate from the Haughton-Mars expedition to the Arctic.

Image courtesy The Mars Society.
 

Human habitation of Mars is a long way off.

NASA's current plan for exploring the Red Planet, which spans the next two decades, does not include even a pioneering human mission to Mars.

By the time a permanent settlement is established there - one that might begin the task of terraforming the planet - technological advances may make it possible to warm its atmosphere far more efficiently than is possible using the techniques being studied today by scientists like Marinova.