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    El futuro de la colonización espacial:¿terraformación o hábitats espaciales?

    Concepto artístico de un Marte terraformado (izquierda) y un cilindro de O'Neill. Crédito:Ittiz / Wikimedia Commons (izquierda) / Rick Guidice / Centro de investigación Ames de la NASA (derecha)

    La idea de terraformar Marte, también conocida como "gemelo de la Tierra", es una idea fascinante. Entre el derretimiento de los casquetes polares, creando lentamente una atmósfera, y luego diseñar el medio ambiente para que tenga follaje, ríos y masas de agua estancadas, ¡hay suficiente para inspirar a casi todo el mundo! Pero, ¿cuánto tiempo tomaría tal esfuerzo? que nos costaría, y ¿es realmente un uso eficaz de nuestro tiempo y energía?

    Tales fueron las preguntas tratadas por dos artículos presentados en el "Taller de Visión 2050 de Ciencia Planetaria" de la NASA la semana pasada (lunes 27 de febrero - miércoles 1 de marzo). El primero, titulado "La cronología de terraformación", presenta un plan abstracto para convertir el Planeta Rojo en algo verde y habitable. El segundo, titulado "Terraformación de Marte:el camino equivocado", rechaza la idea de terraformar por completo y presenta una alternativa.

    El primer artículo fue elaborado por Aaron Berliner de la Universidad de California, Berkeley, y Chris McKay de la División de Ciencias Espaciales del Centro de Investigación Ames de la NASA. En su papel los dos investigadores presentan una línea de tiempo para la terraformación de Marte que incluye una fase de calentamiento y una fase de oxigenación, así como todos los pasos necesarios que precederían y seguirían.

    Como afirman en la Introducción de su artículo:

    "La terraformación de Marte se puede dividir en dos fases. La primera fase consiste en calentar el planeta desde la temperatura superficial promedio actual de -60 ° C a un valor cercano a la temperatura promedio de la Tierra a + 15 ° C, y recreando una atmósfera espesa de CO². Esta fase de calentamiento es relativamente fácil y rápida, y podría tardar ~ 100 años. La segunda fase está produciendo niveles de O² en la atmósfera que permitirían a los humanos y otros mamíferos grandes respirar normalmente. Esta fase de oxigenación es relativamente difícil y tomaría 100, 000 años o más, a menos que se postule un avance tecnológico ".

    Antes de que estos puedan comenzar, Berliner y McKay reconocen que es necesario tomar ciertos pasos "previos a la terraformación". Estos incluyen investigar el entorno de Marte para determinar los niveles de agua en la superficie, el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera y en forma de hielo en las regiones polares, y la cantidad de nitratos en suelo marciano. Como ellos explican, todos estos son clave para la practicidad de hacer una biosfera en Marte.

    Hasta aquí, la evidencia disponible apunta hacia los tres elementos que existen en abundancia en Marte. Si bien la mayor parte del agua de Marte se encuentra actualmente en forma de hielo en las regiones polares y los casquetes polares, hay suficiente para soportar un ciclo del agua, completo con nubes, lluvia, Rios y lagos. Mientras tanto, algunas estimaciones afirman que hay suficiente CO² en forma de hielo en las regiones polares para crear una atmósfera igual a la presión a nivel del mar en la Tierra.

    El nitrógeno también es un requisito fundamental para la vida y constituyente necesario de una atmósfera respirable. y datos recientes del Curiosity Rover indican que los nitratos representan ~ 0.03% en masa del suelo en Marte, lo que es alentador para la terraformación. Además de eso, Los científicos deberán abordar ciertas cuestiones éticas relacionadas con cómo la terraformación podría afectar a Marte.

    Por ejemplo, si actualmente hay vida en Marte (o vida que podría revivir), esto presentaría un dilema ético innegable para los colonos humanos, especialmente si esta vida está relacionada con la vida en la Tierra. Como explican:

    Impresión artística de la terraformación de Marte, de su estado actual a un mundo habitable. Crédito:Daein Ballard

    "Si la vida marciana está relacionada con la vida en la Tierra, posiblemente debido al intercambio de meteoritos, entonces la situación es familiar, y cuestiones sobre qué otros tipos de vida terrestre introducir y cuándo deben abordarse. Sin embargo, si la vida marciana no está relacionada con la vida terrestre y representa claramente una segunda génesis de la vida, luego se plantean importantes cuestiones técnicas y éticas ".

    Para dividir la Fase Uno - "La Fase de Calentamiento" - brevemente, los autores abordan un tema que nos es familiar hoy. Esencialmente, estamos alterando nuestro propio clima aquí en la Tierra mediante la introducción de CO² y "súper gases de efecto invernadero" en la atmósfera, que está aumentando la temperatura promedio de la Tierra a una tasa de muchos grados centígrados por siglo. Y si bien esto no ha sido intencional en la Tierra, en Marte podría reutilizarse para calentar deliberadamente el medio ambiente.

    "La escala de tiempo para calentar Marte después de un esfuerzo enfocado de producción de súper gases de efecto invernadero es corta, solo 100 años más o menos, ", afirman." Si todo el incidente solar en Marte se capturara con un 100% de eficiencia, entonces Marte se calentaría a temperaturas similares a las de la Tierra en unos 10 años. Sin embargo, la eficiencia del efecto invernadero es plausiblemente de alrededor del 10%, por lo tanto, el tiempo que tomaría calentar Marte sería de unos 100 años ".

    Una vez que se ha creado esta atmósfera densa, el siguiente paso consiste en convertirlo en algo respirable para los humanos, donde los niveles de O² serían el equivalente a aproximadamente el 13% de la presión del aire al nivel del mar aquí en la Tierra y los niveles de CO² serían menos del 1%. Esta fase, conocida como la "fase de oxigenación", tomaría mucho más tiempo. Una vez más, se vuelven hacia un ejemplo terrestre para mostrar cómo podría funcionar tal proceso.

    Aquí en la tierra, ellos reclaman, los altos niveles de oxígeno gaseoso (O²) y los bajos niveles de CO² se deben a la fotosíntesis. Estas reacciones dependen de la energía del sol para convertir el agua y el dióxido de carbono en biomasa, que está representada por la ecuación H²O + CO² =CH²O + O². Como ilustran, este proceso tomaría entre 100, 000 y 170, 000 años:

    "Si toda la luz solar incidente en Marte se aprovechara con una eficiencia del 100% para realizar esta transformación química, solo se necesitarían 17 años para producir altos niveles de O². Sin embargo, la eficiencia probable de cualquier proceso que pueda transformar H²O y CO² en biomasa y O² es mucho menor al 100%. El único ejemplo que tenemos de un proceso que puede alterar globalmente el CO² y el O² de una planta entera es la biología global. En la Tierra, la eficiencia de la biosfera global en el uso de la luz solar para producir biomasa y O2 es del 0,01%. Por lo tanto, la escala de tiempo para producir una atmósfera rica en O² en Marte es 10, 000 x 17 años, o ~ 170, 000 años ".

    Sin embargo, hacen concesiones a la biología sintética y otras biotecnologías, que afirman que podría aumentar la eficiencia y reducir la escala de tiempo a un sólido 100, 000 años. Además, si los seres humanos pudieran utilizar la fotosíntesis natural (que tiene una eficiencia comparativamente alta del 5%) en todo el planeta, es decir, plantar follaje en todo Marte, entonces la escala de tiempo podría reducirse incluso a unos pocos siglos.

    Finalmente, describen los pasos que se deben seguir para poner en marcha la pelota. Estos pasos incluyen la adaptación de misiones robóticas actuales y futuras para evaluar los recursos marcianos, modelos matemáticos e informáticos que puedan examinar los procesos involucrados, una iniciativa para crear organismos sintéticos para Marte, un medio para probar técnicas de terraformación en un entorno limitado, y un acuerdo planetario que establecería restricciones y protecciones.

    Citando a Kim Stanley Robinson, autor de la trilogía de Red Mars, (la obra fundamental de la ciencia ficción sobre la terraformación de Marte) emiten un llamado a la acción. Abordar cuánto tiempo llevará el proceso de terraformación de Marte, afirman que "bien podríamos empezar ahora".

    Concepto artístico de una posible planta de terraformación de Marte. Crédito:National Geographic Channel

    A esto, Valeriy Yakovlev, astrofísico e hidrogeólogo del Laboratorio de Calidad del Agua en Jarkov, Ucrania:ofrece una opinión disidente. En su papel, "Terraformación de Marte:el camino equivocado", Él defiende la creación de biosferas espaciales en órbita terrestre baja que dependerían de la gravedad artificial (como un cilindro de O'Neill) para permitir que los humanos se acostumbren a la vida en el espacio.

    Mirando hacia uno de los mayores desafíos de la colonización espacial, Yakovlev señala cómo la vida en cuerpos como la Luna o Marte podría ser peligrosa para los colonos humanos. Además de ser vulnerable a la radiación solar y cósmica, los colonos tendrían que lidiar con una gravedad sustancialmente menor. En el caso de la Luna, esto sería aproximadamente 0,165 veces lo que los humanos experimentan aquí en la Tierra (también conocido como 1 g), mientras que en Marte sería aproximadamente 0,376 veces.

    Se desconocen los efectos a largo plazo de esto. pero está claro que incluiría degeneración muscular y pérdida ósea. Mirando más lejos no está del todo claro cuáles serían los efectos para los niños que nacieron en cualquiera de los entornos. Abordar las formas en que estos podrían mitigarse (que incluyen medicamentos y centrifugadoras), Yakovlev señala cómo probablemente serían ineficaces:

    "La esperanza de que el desarrollo de medicamentos no cancele la degradación física de los músculos, huesos y todo el organismo. La rehabilitación en centrifugadoras es una solución menos conveniente en comparación con el barco-biosfera donde es posible proporcionar una imitación sustancialmente constante de la gravedad normal y el complejo de protección de cualquier influencia dañina del entorno espacial. Si el camino de la exploración espacial es crear una colonia en Marte y, además, los intentos posteriores de terraformar el planeta, conducirá a una pérdida injustificada de tiempo y dinero y aumentará los riesgos conocidos de la civilización humana ".

    Además, señala los desafíos de crear el entorno ideal para las personas que viven en el espacio. Más allá de simplemente crear mejores vehículos y desarrollar los medios para adquirir los recursos necesarios, También existe la necesidad de crear el entorno espacial ideal para las familias. Esencialmente, esto requiere el desarrollo de viviendas óptimas en términos de tamaño, estabilidad, y comodidad.

    A la luz de esta, Yakolev presenta lo que él considera las perspectivas más probables para la salida de la humanidad al espacio entre ahora y 2030. Esto incluirá la creación de las primeras biosferas espaciales con gravedad artificial. que conducirá a desarrollos clave en términos de tecnología de materiales, sistemas de soporte vital, y la infraestructura y los sistemas robóticos necesarios para instalar y dar servicio a los hábitats en la órbita terrestre baja (LEO).

    Estos hábitats podrían recibir mantenimiento gracias a la creación de naves espaciales robóticas que podrían recolectar recursos de cuerpos cercanos, como la Luna y los objetos cercanos a la Tierra (NEO). Este concepto no solo eliminaría la necesidad de protecciones planetarias, es decir, las preocupaciones sobre la contaminación de la biosfera de Marte (asumiendo la presencia de vida bacteriana), también permitiría a los seres humanos acostumbrarse al espacio de forma más gradual.

    Como Yakovlev le dijo a Universe Today por correo electrónico, Las ventajas para los hábitats espaciales se pueden dividir en cuatro puntos:

    "1. Esta es una forma universal de dominar los espacios infinitos del Cosmos, tanto en el Sistema Solar como fuera de él. No necesitamos superficies para instalar casas, sino recursos que los robots entregarán desde planetas y satélites. 2. La posibilidad de crear un hábitat lo más cerca posible de la cuna de la tierra permite escapar de la inevitable degradación física bajo una gravedad diferente. Es más fácil crear un campo magnético protector.

    La capa de hielo del polo sur de Marte, como se vio en abril de 2000 por la misión Mars Odyssey. Crédito:NASA / JPL / MSSS

    "3. La transferencia entre mundos y fuentes de recursos no será una expedición peligrosa, pero una vida normal. ¿Es bueno para los marineros sin sus familias? 4. La probabilidad de muerte o degradación de la humanidad como resultado de la catástrofe mundial se reduce significativamente. como la colonización de los planetas incluye el reconocimiento, entrega de bienes, transporte lanzadera de personas, y esto es mucho más largo que la construcción de la biosfera en la órbita de la Luna. El Dr. Stephen William Hawking tiene razón, una persona no tiene mucho tiempo ".

    Y con los hábitats espaciales en su lugar, podría comenzar una investigación muy importante, incluida la investigación médica y biológica que involucraría a los primeros niños nacidos en el espacio. También facilitaría el desarrollo de transbordadores espaciales fiables y tecnologías de extracción de recursos. que será útil para el asentamiento de otros cuerpos, como la Luna, Marte, e incluso exoplanetas.

    Por último, Yakolev cree que las biosferas espaciales también podrían lograrse dentro de un período de tiempo razonable, es decir, entre 2030 y 2050, lo que simplemente no es posible con la terraformación. Citando la creciente presencia y poder del sector espacial comercial, Yakolev también cree que gran parte de la infraestructura necesaria ya está instalada (o en desarrollo).

    "Después de superar la inercia de pensar más de 20 años, la biosfera experimental (como el asentamiento en la Antártida con relojes), en 50 años la primera generación de niños nacidos en el Cosmos crecerá y la Tierra disminuirá, porque entrará en las leyendas como un todo ... Como resultado, Se cancelará la terraformación. Y la conferencia posterior abrirá el camino para la exploración real del Cosmos. Estoy orgulloso de estar en el mismo planeta que Elon Reeve Musk. Sus misiles serán útiles para levantar diseños para la primera biosfera de las fábricas lunares. Esta es una forma cercana y directa de conquistar el Cosmos ".

    Con científicos y empresarios de la NASA como Elon Musk y Bas Landorp buscando colonizar Marte en un futuro cercano, y otras empresas aeroespaciales comerciales que desarrollan LEO, el tamaño y la forma del futuro de la humanidad en el espacio es difícil de predecir. Quizás decidamos conjuntamente un camino que nos lleve a la Luna, Marte, y más allá. Quizás veamos nuestros mejores esfuerzos dirigidos al espacio cercano a la Tierra.

    O tal vez nos veremos a nosotros mismos yendo en múltiples direcciones a la vez. Mientras que algunos grupos abogarán por la creación de hábitats espaciales en LEO (y más tarde, en otras partes del Sistema Solar) que dependen de la gravedad artificial y naves espaciales robóticas que extraen asteroides en busca de materiales, otros se centrarán en establecer puestos de avanzada en cuerpos planetarios, con el objetivo de convertirlos en "nuevas Tierras".

    Entre ellos, podemos esperar que los humanos comiencen a desarrollar un grado de "experiencia espacial" en este siglo, lo que sin duda será útil cuando comencemos a ampliar aún más los límites de la exploración y la colonización.


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