Terraforming Mars: Könnte sich der Rote Planet in eine neue Erde verwandeln?

In letzter Zeit gibt es viele Pläne zur Entwicklung des Mars und zur Errichtung von Stützpunkten für Astronauten und Siedler. Aber wenn die Menschen wirklich eines Tages dort leben wollen, muss der Rote Planet gründlich terraformiert werden. Was wird dafür benötigt? Die Menschheit hat immer davon geträumt, zu fernen Sternen zu fliegen, die Menschen wollten in den Weltraum reisen, auf anderen Planeten leben. In letzter Zeit wird viel über solche Flüge und die Aussichten der menschlichen Migration auf andere Planeten gesprochen und geschrieben, Raketen werden gebaut und Weltraumexpeditionen geplant. Heute möchte ich darüber nachdenken, ob wir den Mars in eine neue Erde verwandeln können, wie man den Roten Planeten terraformt und ob es prinzipiell möglich ist.

Lesen Sie auch: Was kann uns daran hindern, den Mars zu besiedeln?

Gibt es Leben auf dem Mars?

Der Mars ist ein Planet, der in letzter Zeit in den Schlagzeilen wissenschaftlicher Nachrichten und Artikel war. Mars ist definitiv der Planet im Sonnensystem, dem wir am meisten Aufmerksamkeit schenken. Das liegt nicht nur daran, dass er ziemlich nah an der Erde liegt (im Vergleich zu anderen Planeten), sondern auch an Eigenschaften, die ihn unserem Planeten etwas ähneln. Natürlich möglichst auf einem Himmelskörper ohne Leben, ohne Sauerstoff in der Atmosphäre und auf dem tobende Sandstürme die gesamte Oberfläche des Planeten bedecken.

In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler viel über die Entwicklung des Mars und die Bedingungen auf seiner Oberfläche gelernt, was ihre Perspektive verändert hat. Diese Bedingungen sind zwar nicht sehr günstig. Wir wissen jetzt, dass der Mars zwar derzeit ein sehr kalter, trockener und unwirtlicher Planet ist, dies aber nicht immer so war. Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass Mars und Erde auch in ihrer jetzigen Form viel gemeinsam haben. Zunächst einmal sind die beiden Planeten in Größe, Achsenneigung, Struktur, Zusammensetzung und sogar dem Vorhandensein von Wasser auf ihrer Oberfläche ähnlich. Aus diesem Grund und wegen seiner relativen Nähe zur Erde gilt der Mars als ein erstklassiger Kandidat für die zukünftige Besiedlung durch Menschen. Diese Perspektive wird möglich, wenn es gelingt, die Bedingungen auf dem Planeten nach menschlichen Bedürfnissen zu verändern (Terraforming). Trotz der erwähnten Ähnlichkeiten wird die Umwandlung des Mars in einen für menschliches Leben besser geeigneten Planeten viele Schwierigkeiten bereiten. Da ist zunächst eine sehr dünne und nicht atembare Atmosphäre, die aus 96 % Kohlendioxid, 1,93 % Argon und 1,89 % Stickstoff sowie Spuren von Sauerstoff und Wasserdampf besteht.

Anstatt enzyklopädische Fakten über die Größe und Zusammensetzung des Planeten zu rezitieren, ist es jedoch interessanter, einen Blick auf die Vergangenheit des Mars zu werfen, da er einst viel erdähnlicher gewesen sein könnte. Einige Wissenschaftler vermuten auf der Grundlage von Daten, die von Marssonden und Rovern gesammelt wurden, dass Wasser in Form von Meeren und Flachwasser einst den größten Teil des Roten Planeten bedeckte. Aber das war wahrscheinlich vor etwa 4 Milliarden Jahren. Seitdem hat sich viel verändert, und Wissenschaftler glauben, dass eine Veränderung der Atmosphäre zum Verschwinden von Wasser auf dem Planeten geführt hat. Die Marsatmosphäre hatte früher vielleicht eine andere Zusammensetzung und war wahrscheinlich dicht genug, um einen Ozean aus flüssigem Wasser zu tragen.

Lesen Sie auch: Speicherplatz auf Ihrem Computer. Die 5 besten Astronomie-Apps

Warum hat sich die Marsatmosphäre so stark verändert?

Die riesigen Sandstrukturen, die auf der Marsoberfläche beobachtet werden, haben nichts Vergleichbares auf der Erde und sind einzigartig auf dem Roten Planeten. Was können sie uns über die alte Atmosphäre des Mars sagen? Wissenschaftler gehen davon aus, dass ihre Entstehung durch den Aufprall von Winden und Wirbelstürmen auf der Oberfläche verursacht wurde, die in der dünnen Atmosphäre des Planeten tobten. Sie schaffen charakteristische Dünen und Felsen, die sich vor 3,7 Milliarden Jahren zu bilden begannen und die wir heute studieren.

Daher kann die Untersuchung der Oberflächenstruktur dazu beitragen, festzustellen, wann der Mars den größten Teil seiner Atmosphäre verloren hat. Aber wo ist die Atmosphäre geblieben? Diese Frage interessiert vor allem Wissenschaftler. Da der Mars kleiner als die Erde ist, ist seine Anziehungskraft schwächer und hätte wahrscheinlich nicht ausgereicht, um die Atmosphäre des Planeten zu halten. Sonnenstrahlung (d. h. Partikel, die von der Sonne in den Weltraum geschleudert werden) hat dem Mars wahrscheinlich den größten Teil seiner Atmosphäre genommen. Tatsächlich wird die Marsatmosphäre unter dem Einfluss dieser Strahlung immer noch dünner.

Lesen Sie auch: Universum: Die ungewöhnlichsten Weltraumobjekte

Aber da ist immer noch Wasser - manchmal sogar flüssig!

Es gab und gibt Wasser auf dem Mars! Die rostfarbenen Felsen des Mars, aufgrund dessen er auch „Roter Planet“ genannt wird, zeugen von einer Vergangenheit voller Wasser. Der Mars ist mit tiefen Tälern, trockenen Flussbetten, Seen und glatten Steinen bedeckt - Kieselsteinen, ähnlich denen, die auf der Erde in einer Umgebung gebildet werden, in der Wasser fließt. Wissenschaftler haben lange geglaubt, dass die Warm- und Nassperiode auf dem Mars relativ kurz war, aber Studien zeigen, dass seine Wasserbedeckung dort möglicherweise viel länger bestanden hat als bisher angenommen. Die Sonde High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) aus der Marsumlaufbahn lieferte Daten und äußerst genaue Bilder der Planetenoberfläche, dank derer die Forscher die Merkmale von mehr als 200 alten Flussbetten analysierten. Basierend auf der Größe der Kanäle, ihrer Form und dem relativen Alter des umgebenden Geländes kam das Team zu dem Schluss, dass vor 3,8 bis 2 Milliarden Jahren Wasser über die Marsoberfläche floss.

Einer der Rover, der sich seit 2012 auf der Marsoberfläche befindet, Curiosity, hat bereits Beweise dafür geliefert, dass der Mars früher Wasser hatte. Anhand von Daten des Rovers Curiosity hat das Team NASA festgestellt, dass es Wasser war, das die Ablagerung von Sedimentgestein im Krater Gale verursachte. Die Schichten dieser Sedimentgesteine ​​bildeten die Grundlage des Bergmassivs Sharp, das sich im Zentrum des Kraters befindet. Vom Rover erhaltene Daten deuten darauf hin, dass es vor etwa 3,8 bis 3,3 Milliarden Jahren an dieser Stelle zahlreiche Bäche und Seen gab, deren Sedimente nach und nach die unteren Schichten des Mount Sharp bildeten. Das heißt, die Auffüllung zumindest der unteren Schichten des Bergmassivs erfolgte über einen Zeitraum von etwa 500 Millionen Jahren.

Diese Studien geben Wissenschaftlern Anlass zu der Annahme, dass Wasser definitiv auf der Marsoberfläche existierte, und fügen viele neue Erkenntnisse über die Entwicklung evolutionärer Prozesse auf dem Mars hinzu, sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart. Heute befindet sich Wasser auf dem Mars in Form von Eis unter einer dünnen Schicht Marsboden. Manchmal, wenn die Temperatur es zulässt (auf dem Mars steigt es auf +20 Grad Celsius), schmilzt das Eis lokal und flüssiges Wasser fließt die felsigen Hänge hinunter.

Wissenschaftler sagen jedoch, dass sie weiterhin die Tatsachen über die Existenz von Wasser auf dem Mars überprüfen. Es gibt noch keine einheitliche Meinung zu diesem Thema. Die Hauptfrage ist, was die Gründe für die Transformation des Planeten von feucht und eher warm zu wüste und kalt sind.

Lesen Sie auch: Die wichtigsten und interessantesten Weltraummissionen 2021

Wie kann der Mars terraformiert werden?

An Ideen dafür mangelt es nicht. Es gibt mehrere Vorschläge, wie man den Mars für menschliche Kolonisten bewohnbar machen kann. Bereits 1964 befürwortete Dandridge M. Cole die Schaffung eines Treibhauseffekts auf dem Mars. Dies kann seiner Meinung nach erreicht werden, wenn man aus Ammoniak bestehendes Eis aus dem äußeren Teil des Sonnensystems liefert und es dann auf die Oberfläche wirft. Da Ammoniak (NH3) ein starkes Treibhausgas ist, wird sein Eintritt in die Marsatmosphäre diese verdicken und die globale Temperatur erhöhen. Da Ammoniak hauptsächlich aus Stickstoff besteht, kann es die Atmosphäre auch mit einem sogenannten Puffergas füllen, das in Kombination mit Sauerstoff eine für den Menschen geeignete Atmosphäre schafft.

Eine andere vorgeschlagene Methode beinhaltet die Verringerung der Albedo (die Intensität der Lichtreflexion durch die Oberfläche des Planeten), wofür die Marsoberfläche mit dunklen Materialien bedeckt werden muss, die die Absorption von Sonnenlicht erhöhen. Dies könnte alles sein, vom Staub von Phobos und Deimos (die beiden felsigen Monde des Mars und die dunkelsten Körper im Sonnensystem) bis hin zu extremen Flechten und dunklen Pflanzen. Einer der glühendsten Befürworter dieser Entscheidung war der berühmte Schriftsteller und Wissenschaftler Carl Sagan.

1976 griff die NASA offiziell das Thema Planetentechnik auf. Wissenschaftler haben entdeckt, dass photosynthetische Organismen, das Abschmelzen polarer Eiskappen und die Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre alle genutzt werden können, um eine wärmere, sauerstoffreiche Atmosphäre zu schaffen.

1993 schrieben der Gründer der Marsgemeinschaft, Dr. Robert Zubrin, und Christopher P. McKay von der NASA gemeinsam das Papier „Technologische Anforderungen für Terraforming Mars“. Darin schlugen sie vor, in der Umlaufbahn des Planeten platzierte Spiegel zu verwenden, um seine Oberfläche direkt zu erwärmen. Diese Spiegel, die sich in der Nähe der Pole befinden, könnten die Eisdecke schmelzen und zur globalen Erwärmung beitragen. In derselben Abhandlung argumentierten sie, dass im Sonnensystem gesammelte Asteroiden umgelenkt werden könnten, um auf die Oberfläche zu treffen, Staub aufzuwirbeln und die Atmosphäre aufzuheizen. Warum müssen Sie nuklearelektrische oder nuklearthermische Raketen verwenden, um alle erforderlichen Materialien in die Umlaufbahn zu bringen?

Neuere Vorschläge schlagen vor, abgedichtete Gewächshäuser zu schaffen, in denen Kolonien von Cyanobakterien und sauerstoffproduzierenden Algen leben werden. Im Jahr 2014 hat die NASA Techshot Inc. berichtet, dass die Arbeit an einem solchen Konzept bereits begonnen hat.

In Zukunft beabsichtigt die NASA, kleine Kanister mit extremophilen photosynthetischen Algen und Cyanobakterien an Bord eines Rovers zu schicken, um diesen Prozess in der Marsumgebung zu testen. Wenn die Mission erfolgreich ist, beabsichtigen die NASA und Techshot, mehrere große Gewächshäuser zu bauen, um Sauerstoff für zukünftige menschliche Flüge zum Mars zu produzieren und zu sammeln, was die Kosten senken und die Missionen verlängern wird, indem die Menge des zu transportierenden Sauerstoffs reduziert wird.

Obwohl diese Pläne keine Umwelt- oder Planetentechnik beinhalten, glaubt Eugene Boland (Chief Scientist bei Techshot Inc.), dass dies ein Schritt in die richtige Richtung ist. Es gab auch Ideen, Atombomben auf der Marsoberfläche zu zünden (Elon Musk war einst ein Befürworter dieses Konzepts), die eine riesige Menge Staub erzeugen würden, der die Sonnenstrahlen blockieren und somit den Planeten erhitzen würde.

Lesen Sie auch: Was werden Beharrlichkeit und Einfallsreichtum auf dem Mars bewirken?

Globale Erwärmung: Kann der Mars beheizt werden?

Glücklicherweise oder leider, je nach Perspektive, haben wir Menschen viel Erfahrung mit der Erwärmung des Planeten. Über ein Jahrhundert voller Kohlendioxidemissionen haben wir die Oberflächentemperatur der Erde durch einen einfachen Treibhausmechanismus unbeabsichtigt erhöht. Wir emittieren Kohlendioxid, das Sonnenlicht wirklich gut durchlässt und verhindert, dass Wärmestrahlung entweicht, so dass es wie eine riesige unsichtbare Decke auf der Erde wirkt. Die erhöhte Wärme trägt zur Verdunstung von Meerwasser in die Atmosphäre bei, die dadurch eine weitere Deckschicht erhält, die die Temperatur erhöht, was wiederum zur Verdunstung von noch mehr Wasser und einer stärkeren Erwärmung der Erdatmosphäre führt.

Wenn es auf der Erde funktioniert, funktioniert es vielleicht auch auf dem Mars. Die Atmosphäre des Mars ist fast vollständig im Weltraum verschwunden, aber der Rote Planet verfügt über riesige Reserven an Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid in den Polkappen und direkt unter der Oberfläche des Planeten.

Wenn Menschen die Polkappen irgendwie erwärmen könnten, könnte dies genug Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzen, um eine Erwärmung durch Treibhäuser zu verursachen. Alles, was wir dann tun müssten, wäre hinzugehen und zuzusehen und Jahrhunderte darauf zu warten, dass die Physik ihr Ding macht und den Mars zu einem viel weniger aggressiven Ort macht.

Leider wird diese einfache Idee wahrscheinlich nicht funktionieren. Das erste Problem ist die Entwicklung der Heiztechnik. Die dafür erforderlichen Entwürfe, von riesigen Säulen bis hin zur Schaffung eines riesigen Weltraumspiegels, der mehr Licht und damit Wärme bündeln würde, erfordern radikale Sprünge in Technologie und Fertigung im Weltraum, die weit über die derzeitigen Möglichkeiten der Menschheit hinausgehen. Im Falle eines Weltraumspiegels müssten wir zum Beispiel etwa 200 Tonnen Aluminium irgendwo im Weltraum extrahieren, während wir heute in der Lage sind, … naja, null Tonnen Aluminium im Weltraum zu extrahieren.

Allmählich kommt die schmerzhafte Erkenntnis, dass es auf dem Mars nicht genug CO2 gibt, um einen Erwärmungstrend auszulösen. Derzeit überschreitet der atmosphärische Druck auf dem Mars nicht mehr als ein Prozent des atmosphärischen Drucks der Erde. Wenn wir jedes Molekül CO2 und H2O auf dem Mars in die Atmosphäre verdampfen könnten, würde der Druck auf dem Roten Planeten … 2 % des atmosphärischen Drucks auf der Erde betragen.

Es würde doppelt so viel atmosphärischen Druck brauchen, um zu verhindern, dass Schweiß auf der Haut kocht, und zehnmal so viel, um zu verhindern, dass eine Person einen Raumanzug braucht. Und wir sprechen nicht über den Mangel an Sauerstoff.

Um das Problem des Mangels an leicht verfügbaren Treibhausgasen zu lösen, gibt es mehrere radikale Vorschläge. Vielleicht können Sie dafür Pflanzen verwenden, die Fluorchlorkohlenwasserstoffe emittieren, die wirklich aggressive Treibhausgase sind. Oder wir könnten einige ammoniakreiche Kometen aus dem äußeren Sonnensystem anlocken. Ammoniak ist ein ausgezeichnetes Treibhausgas und zerfällt schließlich in harmlosen Stickstoff, der den größten Teil unserer Atmosphäre ausmacht.

Unter der Annahme, dass wir die mit diesen Vorschlägen verbundenen technologischen Herausforderungen überwinden können, bleibt ein kolossales Hindernis: das Fehlen eines Magnetfelds. Wenn wir den Mars nicht mit einem Magnetfeld schützen, wird jedes Molekül, das in die Atmosphäre gelangt, vom Sonnenwind weggeblasen.

Es wird nicht einfach. Es gibt viele kreative Lösungen. Wir könnten vielleicht einen riesigen Elektromagneten im Weltraum bauen, um den Sonnenwind abzulenken. Oder es wäre möglich, den Mars mit einem Supraleiter zu umgürten und eine künstliche Magnetosphäre zu erzeugen. Natürlich sind wir weit davon entfernt, mindestens eine dieser Lösungen zu implementieren. Werden wir also jemals in der Lage sein, den Mars in Zukunft zu terraformen und ihn gastfreundlicher zu machen? Aus wissenschaftlicher Sicht ist es natürlich möglich - wir haben keine physikalischen Grundgesetze, die dies verhindern ...

Lesen Sie auch: China ist auch bestrebt, den Weltraum zu erforschen. Wie geht es ihnen?

Warum all diese Wissenschaftler?

Es gibt noch mehr Szenarien für die Terraformung des Mars, aber die große Frage ist, warum wir wirklich darüber nachdenken? Abgesehen von der Aussicht auf Abenteuer und der Idee, dass die Menschheit eine Ära der kühnen Weltraumforschung wiederbelebt, gibt es mehrere Gründe, warum der Mars zur Terraformung vorgeschlagen wird. Erstens besteht die Befürchtung, dass der Einfluss der Menschheit auf den Planeten Erde katastrophale Folgen haben wird und dass wir einen „Backup-Standort“ schaffen müssen, wenn wir langfristig überleben wollen. Ganz zu schweigen von den direkten Vorteilen, die die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie allen bringen kann. Andere Gründe sind die Möglichkeit, unsere Ressourcenbasis zu erweitern und eine Zivilisation zu werden, die keine Ressourcenverknappung befürchten muss. Eine Kolonie auf dem Mars wird den Abbau auf dem Roten Planeten ermöglichen, wo Mineralien und Wassereis reichlich vorhanden sind und verwendet werden können. Eine Basis auf dem Mars könnte auch als Ausgangspunkt für die Nutzung des Asteroidengürtels dienen, der uns Zugang zu der richtigen Menge an Mineralien verschaffen würde, um sie fast für immer im Überfluss zu haben.

Abgesehen von der offensichtlichen Frage des menschlichen Willens und der wirklich astronomischen Kosten, muss man verstehen, dass solche Versuche fortgesetzt werden, solange die Menschheit existiert. Wie die NASA in dem oben erwähnten Artikel von 1976 berichtete: „Es wurden keine grundlegenden, unüberwindbaren Grenzen der Fähigkeit des Mars, das Ökosystem der Erde zu unterstützen, identifiziert. Das Fehlen einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre würde Menschen daran hindern, ohne vorheriges Eingreifen auf dem Mars zu leben. Die vorhandene starke ultraviolette Strahlung der Oberfläche ist ein zusätzliches ernsthaftes Hindernis. Die Schaffung einer geeigneten sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf dem Mars kann mit Hilfe photosynthetischer Organismen erreicht werden. Die Zeit, die benötigt wird, um eine solche Atmosphäre zu schaffen, kann jedoch sogar ... mehrere Millionen Jahre betragen."

Gleichzeitig sind sich die Wissenschaftler einig, dass dieser Zeitraum drastisch verkürzt werden kann, indem extremophile Organismen geschaffen werden, die speziell an die raue Marsumgebung angepasst sind, einen Treibhauseffekt erzeugen und die polaren Eiskappen schmelzen. Die Transformationszeit des Mars wird jedoch wahrscheinlich noch Jahrhunderte oder Jahrtausende betragen. Nichts hindert uns jedoch daran, diesen Prozess jetzt zu starten, wenn sich die Gelegenheit ergibt. Der wissenschaftliche und technologische Nutzen, der sich aus der Vorbereitung und Vorarbeit ergibt, kann enorm sein.

Lesen Sie auch:

• Kann Dunkle Materie aus Ur-Schwarzen Löchern bestehen? Was denken Astrophysiker?
• Mars meldet sich! Über die Komplexität der Weltraumkommunikation