Crédito de imagen: NASA
A nivel local, la Tierra tiene sus extremos habitables: la Antártida, el desierto del Sahara, el Mar Muerto, el Monte Etna. A nivel mundial, nuestro planeta azul está posicionado en la zona habitable del sistema solar, o en la región de "Ricitos de Oro", donde la temperatura y la presión son adecuadas para soportar el agua líquida y la vida. Al otro lado de las fronteras de esta zona de Ricitos de Oro orbitan a nuestros dos vecinos: el fugitivo planeta invernadero, Venus, que en términos de Ricitos de Oro es "demasiado caliente", y el helado planeta rojo, Marte, que es "demasiado frío".
Con una temperatura global promedio de -55 C, Marte es un planeta muy frío. Los modelos estándar para calentar Marte elevan esta temperatura promedio con gases de efecto invernadero primero, luego plantan cultivos adaptados al frío y microbios fotosintéticos. Este modelo de terraformación incluye varios refinamientos, como espejos orbitales y fábricas químicas que vierten fluorocarbonos. Finalmente, con la ayuda de la biología, la industrialización y el tiempo, la atmósfera comenzaría a espesarse (la atmósfera marciana actual es 99% más delgada que la de la Tierra). Para terraformar Marte, dependiendo de la elección y concentración de gases de efecto invernadero utilizados, puede llevar muchas décadas o siglos antes de que un astronauta pueda comenzar a levantar una visera y, por primera vez, respirar aire marciano. Dichas propuestas iniciarían el primer esfuerzo consciente en ingeniería planetaria, y apuntarían a cambiar el entorno global en uno menos hostil a la vida tal como la conocemos terrestre.
Otra versión de estos cambios globales es una versión local familiar para aquellos que han recorrido el Sahara. Ocasionalmente, la vida florece en un oasis en el desierto. Una estrategia local para cambiar Marte, según el biólogo Omar Pensado Díaz, director del proyecto Mex-Areohab, se puede comparar mejor con la transformación de Marte un oasis a la vez. El tamaño mínimo del oasis se extiende hasta el diámetro de una cubierta de plástico en forma de cúpula, como un invernadero con un calentador de espacio. De esta manera, la microterraformación es la alternativa más pequeña para un planeta que de lo contrario es un sistema abierto que se escapa al espacio. Díaz contrasta la forma en que un físico puede cambiar Marte con herramientas industriales a los métodos de invernadero de un biólogo.
Díaz habló con la revista Astrobiology acerca de lo que podría significar remodelar Marte con pequeños estadios, hasta que se conviertan en exuberantes oasis en el desierto.
Revista Astrobiología (AM) : ¿Sería correcto concluir que está estudiando las diferencias entre una estrategia de terraformación global y local?
Omar Pensado Díaz (OPD): Tengo muchas ganas de integrar los modelos, en lugar de centrarme en sus diferencias. La terraformación global, o el calentamiento de un planeta con súper gases de efecto invernadero, es una estrategia o modelo concebido desde la perspectiva de la física; mientras que el modelo que propongo se ve desde un punto de vista biológico.
Estoy hablando de un modelo llamado microterraforming, que será posible con una herramienta llamada Unidad mínima de terraformación (MUT). El concepto de una Unidad Mínima de Terraformación se explica como un ecosistema que funciona como la unidad fundamental de la naturaleza. Un MUT comprende un grupo de organismos vivos y su entorno físico y químico donde viven, pero se aplica al desarrollo de un proceso de colonización y remodelación biológica en Marte.
La concepción de un artista de cómo un Marte terraformado, con un océano que abarca la mayor parte de su hemisferio norte, podría verse desde la órbita. Marte, como terraformado por Michael Carroll. En 1991, esta imagen se utilizó en la portada de la edición de "Making Mars Habitable" de Nature.
Técnicamente hablando, es un invernadero presurizado en forma de cúpula que contendría y protegería un ecosistema interior. Este complejo no estaría aislado de los alrededores; por el contrario, estaría constantemente en contacto con él, pero de forma controlada.
Lo importante es el intercambio de gases entre las unidades MUT y el entorno marciano, por lo que el ecosistema en sí tiene un papel dramático. El objetivo de este proceso es generar fotosíntesis. Aquí es donde debemos considerar que las plantas cubren la superficie y las fábricas químicas que procesan la atmósfera.
A.M: ¿Cuáles serían las ventajas de trabajar localmente, utilizando su modelo de oasis en un desierto? Por analogía biológica con una unidad fundamental de terraformación, ¿quiere decir cómo las células biológicas tienen un equilibrio interno, pero también intercambian con uno externo que difiere para todo el huésped?
OPD: Las ventajas que encuentro en este modelo son que podemos iniciar un proceso de terraformación más rápido, pero por etapas, es por eso que se está microterraformando.
Pero la ventaja principal y más importante es que podemos hacer que la vida vegetal comience a participar en este proceso con la ayuda de la tecnología. La vida es información y procesa la información a su alrededor, comenzando un proceso de adaptación a las condiciones internas de la unidad. Aquí sostenemos que la vida tiene plasticidad y que no solo se adapta a las condiciones del entorno, sino que también adapta el entorno a sus propias circunstancias. En el lenguaje de la genética, esto significa que existe una interacción entre el genotipo y el ambiente, produciendo la adaptación de expresiones fenotípicas a las condiciones dominantes.
Ahora, en un ambiente pequeño como una Unidad con un diámetro de aproximadamente 15 o 20 yardas, podríamos tener un ambiente mucho más cálido que fuera de la Unidad.
A.M: Describe cómo se vería una Unidad.
OPD: Una cúpula transparente de doble capa de fibra de plástico. El domo generaría un efecto invernadero en el interior que elevaría significativamente la temperatura durante el día y protegería el interior de las bajas temperaturas en la noche. Además, la presión de la atmósfera sería mayor en el interior de 60 a 70 milibares. Eso sería suficiente para permitir los procesos fotosintéticos de las plantas, así como el agua líquida.
En términos termodinámicos, ahora estamos hablando de una falta de equilibrio. Para reactivar Marte, necesitamos crear un desequilibrio termodinámico. La Unidad generaría lo que se necesita primero, como la desgasificación del suelo por diferencias de temperatura. Tal proceso es un objetivo junto con el camino hacia una estrategia global.
Estrictamente hablando, las Unidades serían como trampas de captura de dióxido de carbono; liberarían oxígeno y generarían biomasa. El oxígeno se liberaría periódicamente a la atmósfera. Un sistema de válvula liberaría gases hacia el exterior y una vez que la presión atmosférica interna hubiera disminuido hasta 40 o 35 milibares, las válvulas se cerrarían automáticamente. Y otros se abrirían y, por succión, el gas entraría en la Unidad y la presión atmosférica original se nivelaría. Este sistema no solo permitiría la liberación de oxígeno sino también la liberación de otros gases.
A.M: En tal modelo de oasis, es un sistema abierto, pero no tendría ningún efecto en las condiciones regionales. En otras palabras, ¿se diluirían las fugas locales y, en esos casos, en qué se diferencia la microterraformación de solo operar invernaderos?
OPD: Se cree que los invernaderos, en este caso la Unidad Mínima de Terraformación, comenzarán un cambio gradual en Marte. La diferencia depende de su rango de acción, ya que ahí es donde comienza el proceso de microterraformación. Además, depende de cómo lo veas, porque con este método estamos tratando de repetir el patrón de evolución que una vez tuvo éxito en la Tierra, para transformar la atmósfera del planeta en otra y hacer que Marte entre en una etapa de desequilibrio termodinámico. .
La principal ventaja es que podemos controlar un proceso de terraformación a microescala; podemos convertir a Marte en un lugar similar a la Tierra más rápido y hacer que interactúe con el entorno que lo rodea al mismo tiempo. Ese es el aspecto más importante: avanzar con procesos más rápidos. Como dije antes, la idea es seguir el mismo patrón de evolución que se desarrolló en la Tierra poco después de que apareciera la fotosíntesis. Hubo plantas terrestres que remodelaron y terraformaron la Tierra, generaron dixoide de carbono desde la superficie y lo distribuyeron a la atmósfera que existía en ese momento.
Los Dres. Chris McKay y Robert Zubrin presentaron un modelo interesante que propone colocar tres grandes espejos orbitales. Los espejos reflejarían la luz del Sol hacia el polo sur de Marte y sublimarían la capa de hielo seco (nieve de dióxido de carbono) para aumentar el efecto invernadero y luego acelerar el calentamiento global del planeta.
Tales espejos serían del tamaño de Texas.
Creo que si la misma infraestructura utilizada en esos espejos se usara para construir cúpulas para una Unidad Mínima de Terraformación sobre la superficie marciana, estaríamos generando tasas de desgasificación más altas y oxigenando la atmósfera más rápido. Además, parte de la superficie se calentaría de todos modos, ya que las Unidades retendrían el calor solar, no lo reflejarían desde la superficie.
La falta de agua líquida para los ecosistemas dentro de las Unidades es discutible; sin embargo, se puede usar una variante de una propuesta del Dr. Adam Bruckner de la Universidad de Washington. Consiste en usar un condensador de zeolita (catalizador mineral); luego, extrayendo agua de la humedad del aire entrante. El agua se vierte dentro todos los días. Nuevamente, estaríamos activando algunas etapas de un ciclo hidrológico, capturando dióxido de carbono, liberando gases a la atmósfera y haciendo de la superficie un terreno más fértil. Estaríamos realizando una terraformación acelerada en una parte muy pequeña de Marte, pero si colocamos cientos de esas Unidades, los efectos de desgasificación sobre la superficie y la atmósfera tendrán repercusiones planetarias.
A.M: Cuando las biosferas cerradas han operado en la Tierra como la Biosfera 2, surgieron problemas con, por ejemplo, la pérdida de oxígeno debido a la combinación con roca para formar carbonatos. ¿Hay ejemplos hoy de sistemas autosostenibles a gran escala en la Tierra?
OPD: ¿Sistemas autosostenibles a gran escala construidos por humanos? No conozco ninguno, pero la vida misma es un sistema autosustentable que toma del entorno lo que necesita para funcionar.
Ese era el problema de las biosferas cerradas, no podían hacer un circuito de retroalimentación como sucede en la Tierra. Además, el sistema que propongo no estaría cerrado; interactuaría con el medio ambiente de Marte a intervalos, al liberar parte de lo que habría sido procesado por la acción de la fotosíntesis e incorporar nuevos gases. La Unidad Mínima de Terraformación no será un sistema cerrado.
Si tomamos en cuenta la "teoría de Gaia" de James Lovelock, podríamos considerar a la Tierra como un sistema autosostenible a gran escala, porque los ciclos biogeoquímicos están activos, una situación que no está sucediendo hoy en Marte. Una gran parte de su oxígeno se combina con su superficie, dando al planeta un carácter oxidado. En este sentido, dentro de la Unidad Mínima de Terraformación, los ciclos biogeoquímicos se reactivarían. Estas cúpulas liberarían oxígeno y carbonatos, entre otros, por lo que la liberación comenzaría a fluir gradualmente a la atmósfera del planeta.
A.M: El método más rápido a menudo citado para la terraformación global es introducir fluorocarbonos en la atmósfera marciana. Con pequeños cambios porcentuales, siguen grandes cambios de temperatura y presión. Esto se basa en la interacción solar. ¿Tendría este mecanismo una burbuja cerrada disponible, por ejemplo, si la luz ultravioleta no penetra en las cúpulas?
OPD: Estamos hablando de una forma alternativa de eso: no usar fluorocarbonos y otros gases de efecto invernadero. El método que proponemos captura el dióxido de carbono para aumentar la biomasa, libera oxígeno y almacenamiento de calor interno, todo para generar una desgasificación de dióxido de carbono dentro de la Unidad. Otros gases atrapados en el suelo hoy serían liberados a la atmósfera marciana para densificarla gradualmente. En realidad, la exposición directa de un ecosistema a los rayos ultravioleta sería contraproducente para la captura de dióxido de carbono, la formación de biomasa y la generación de gas subterráneo. Precisamente, el domo funciona para proteger un ecosistema del frío y la radiación ultravioleta, así como para mantener su presión interna.
Ahora, la cúpula sería una trampa de calor importante y un aislante térmico. Haciendo la analogía celular anterior, el domo es como una membrana biológica que conduce al ecosistema local al desequilibrio termodinámico. Ese desequilibrio permitiría que la vida se desarrolle.
A.M: ¿Las altas concentraciones locales de gases de efecto invernadero (como metano, dióxido de carbono o CFC) serían localmente tóxicas antes de tener algún efecto a nivel global?
OPD: La vida puede adaptarse a condiciones que son tóxicas para nosotros; una concentración elevada de dióxido de carbono puede ser beneficiosa para las plantas e incluso aumentar su producción, o, como con el metano, hay algunos organismos metanogénicos que requieren este gas para su subsistencia.
Tales gases son apropiados para elevar la temperatura global; Por otro lado, el dióxido de carbono es el gas más apropiado para la vida vegetal. El objetivo es reproducir patrones evolutivos que conduzcan a una adaptación gradual de estos organismos a un nuevo entorno, y la adaptación del entorno a estos organismos.
A.M: La terraformación global en Marte tiene rangos de tiempo que varían entre un siglo e incluso tiempos largos. ¿Hay formas de estimar si los esfuerzos locales podrían acelerar la habitabilidad, utilizando el modelo de oasis que sugiere?
OPD: Eso dependerá de la eficiencia fotosintética de las plantas y su capacidad para adaptarse al medio ambiente mientras se adapta el medio ambiente. Sin embargo, podemos considerar dos evaluaciones: una local y otra global.
De una manera más explícita, esas evaluaciones se pueden medir primero en cada Unidad Mínima de Terraformación a través de su eficiencia fotosintética, velocidad de oxigenación, captura de dióxido de carbono y desgasificación de la superficie del domo. Esta tasa dependería de la incidencia solar y el efecto invernadero. A nivel mundial, la velocidad de la remodelación del planeta dependería de cuántas unidades mínimas podrían instalarse en toda la superficie marciana. Es decir, si existen más Unidades Mínimas de Terraformación, la transformación del planeta se completará más rápido.
Me gustaría aclarar algo que creo que es importante en este momento. El mayor logro sería convertir a Marte en un planeta verde antes de que los humanos puedan habitarlo como lo hacemos hoy en la Tierra. Sería extraordinario ver cómo responde la vida de la planta, primero dentro de la Unidad Mínima de Terraformación y luego, cuando esas máquinas hayan terminado su ciclo y la vida emerge como una explosión en el exterior, ver la especiación imparable que tendría lugar, desde la vida respondería al medio ambiente y el medio ambiente respondería a la vida.
Y así, podemos observar árboles, como pinos que en la Tierra tienen una madera grande y recta. En Marte podemos tener una especie más flexible, una lo suficientemente fuerte como para resistir las bajas temperaturas y los fuertes vientos. Como máquinas fotosintéticas, los pinos estarían cumpliendo su función de transformadores planetarios, conservando agua, minerales y dióxido de carbono para la acumulación de biomasa.
A.M: ¿Qué planes de futuro tienes para la investigación?
OPD: Quiero iniciar simulaciones parciales de las condiciones marcianas. Esto es necesario para sondear y mejorar el funcionamiento de la Unidad Mínima de Terraformación, así como la respuesta fisiológica de las plantas en tales condiciones. En otras palabras, ensayos.
Esta es una investigación multidisciplinaria e interinstitucional, por lo que será necesaria la participación de ingenieros, biólogos y especialistas en genética, así como de otras organizaciones científicas interesadas en el tema. Debo decir que este es solo el primer intento; Es una teoría de lo que podría hacerse y una que podríamos probar en nuestro propio planeta, por ejemplo, luchando contra la expansión agresiva del desierto, rehabilitando terrenos y creando obstáculos para detener su avance gradual.
Fuente original: Revista Astrobiología
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