A ideia de terraformar Marte, tornando sua atmosfera e ambiente mais parecidos com os da Terra para assentamentos humanos, remonta a décadas. Durante esse tempo, muitos métodos propostos foram considerados e deixados de lado por serem “muito caros” ou exigirem tecnologia bem avançada em relação ao que temos hoje. No entanto, a ideia persistiu e é frequentemente considerada parte de planos de longo prazo para estabelecer uma presença humana em Marte. Dados os muitos planos para estabelecer postos avançados humanos na Lua e então usar essa infraestrutura para enviar missões a Marte, as oportunidades para terraformar podem estar mais próximas do que pensamos.
Infelizmente, quaisquer planos para terraformar Marte sofrem de obstáculos não resolvidos, não sendo o menor deles a despesa, a distância e a necessidade de tecnologias que não existem atualmente. Desencadear um efeito estufa e aquecer a superfície de Marte exigiria enormes quantidades de gases de efeito estufa, o que seria muito difícil e caro de transportar. No entanto, uma equipe de engenheiros e geofísicos liderada pela Universidade de Chicago propôs uma novo método para terraformar Marte com nanopartículas. Esse método aproveitaria recursos já presentes na superfície marciana e, de acordo com seu estudo de viabilidade, seria suficiente para iniciar o processo de terraformação.
A equipe foi liderada por Samaneh Ansari, uma estudante de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (ECE) da Northwestern University. Ela foi acompanhada por Edwin Kite, um professor assistente de Ciências Geofísicas na University of Chicago; Ramses Ramirez, um professor assistente do Departamento de Física da University of Central Florida; Liam J. Steele, um ex-pesquisador de pós-doutorado na UChicago, agora com o Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF) e Hooman Mohseni, professor de ECE na Northwestern (e orientador de pós-doutorado de Ansari).
Conforme abordado em artigos anteriores, o processo de terraformação de Marte se resume a algumas etapas, todas complementares. Ou seja, o progresso feito em uma área invariavelmente terá um efeito positivo em outra. Essas etapas incluem:
- Aquecendo o planeta
- Engrossando a atmosfera
- Derretendo o gelo da água
Ao aquecer o planeta, as calotas polares e o permafrost derreteriam, liberando água líquida na superfície e como vapor na atmosfera. As quantidades abundantes de gelo seco em ambas as calotas polares (especialmente no hemisfério sul) também seriam liberadas, engrossando a atmosfera e aquecendo-a ainda mais. Como Robert Zubrin argumentou em O Caso de Marteisso levaria a uma pressão atmosférica (atm) de cerca de 300 milibares (30% da atmosfera da Terra ao nível do mar), o que permitiria que as pessoas ficassem do lado de fora, na superfície, sem um traje de pressão (embora ainda precisassem de roupas quentes e oxigênio engarrafado).
No passado, propostas para terraformar Marte recomendaram que o primeiro passo fosse alcançado ao desencadear um efeito estufa, mais notavelmente pela introdução de gases de efeito estufa adicionais. Exemplos incluem dióxido de carbono adicional, metano, amônia e clorofluorcarbonos, que precisariam ser minerados em Marte ou importados da Terra (ou Vênus, Titã e o Sistema Solar externo). Infelizmente, essas opções exigiriam uma frota de espaçonaves fazendo viagens de ida e volta para Marte, Vênus ou o Sistema Solar externo e/ou operações pesadas de mineração em Marte.
Em contraste, a proposta apresentada por Ansari e seus colegas envolve o uso de partículas de poeira projetadas, moldadas a partir de minerais locais*. Graças a missões como Curiosidade e Perseverançaque obtiveram múltiplas amostras de rocha e solo para análise, sabemos que grãos de poeira em Marte são ricos em ferro e alumínio. Quando moldados em nanorods condutores medindo cerca de 9 micrômetros de comprimento – a largura de um fio de cabelo humano muito fino – e dispostos em diferentes configurações, essas partículas poderiam ser liberadas na atmosfera, onde absorveriam e dispersariam a luz solar.
Para determinar até que ponto essas partículas afetariam a atmosfera de Marte, a equipe conduziu simulações usando o Cluster de computação de alto desempenho Quest na Universidade Northwestern e na Cluster de computação Midway 2 no Centro de Pesquisa em Computação da Universidade de Chicago (RCC). Com base em uma vida útil de partícula de 10 anos, dois modelos climáticos foram simulados onde 30 litros (7,9 galões) de nanopartículas por segundo foram consistentemente lançados na atmosfera. Seus resultados indicam que esse processo aqueceria Marte em mais de 30 °C (86 °F), o suficiente para desencadear o derretimento das calotas polares.
Com base em suas simulações, a equipe descobriu que seu método é mais de 5.000 vezes mais eficiente do que propostas anteriores para desencadear um efeito estufa em Marte. Além disso, o aumento médio da temperatura tornaria o ambiente marciano adequado para a vida microbiana, o que é vital para os planos de transformar Marte ecologicamente. Por meio da introdução de bactérias fotossintéticas (como cianobactérias), o dióxido de carbono atmosférico poderia ser lentamente convertido em gás oxigênio. Foi precisamente assim que o oxigênio se tornou parte integrante da atmosfera da Terra, começando há 3,5 bilhões de anos.
Como Kite indicou em um Notícias da UChicago história, esse método ainda levaria décadas, mas seria logisticamente mais fácil e muito mais barato do que os planos atuais para terraformar Marte:
“Isso sugere que a barreira para aquecer Marte para permitir água líquida não é tão alta quanto se pensava anteriormente. Você ainda precisaria de milhões de toneladas para aquecer o planeta, mas isso é cinco mil vezes menos do que você precisaria com propostas anteriores para aquecer Marte globalmente. Isso aumenta significativamente a viabilidade do projeto. Isso sugere que a barreira para aquecer Marte para permitir água líquida não é tão alta quanto se pensava anteriormente.”
Naturalmente, muitas pesquisas adicionais precisam ser feitas antes que tal método possa ser testado em campo em Marte. Não menos importante, são as questões não resolvidas de como as partículas serão afetadas pelas mudanças atmosféricas em Marte. Atualmente, Marte experimenta a formação de nuvens e precipitação na forma de gelo seco condensando na atmosfera e caindo de volta para a superfície como neve de CO2. Uma vez que as calotas polares estejam derretidas, Marte pode experimentar mais cobertura de nuvens e precipitação envolvendo água, que pode condensar ao redor das partículas, fazendo com que elas caiam de volta para a superfície em gotas de chuva.
Este e outros mecanismos potenciais de feedback climático podem levar a uma miríade de problemas. Mas um dos melhores aspectos deste método proposto é sua reversibilidade. Simplesmente pare de produzir e liberar as partículas na atmosfera, e o efeito de aquecimento terminará com o tempo. Além disso, o foco do estudo se estende apenas ao aquecimento da atmosfera na medida em que a vida microbiana possa viver lá e as safras de alimentos eventualmente sejam plantadas. No entanto, este estudo oferece aos entusiastas da terraformação uma opção viável e mais acessível para fazer a bola rolar em todo o “Esverdeamento de Marte” processo. Disse Kite:
“Os feedbacks climáticos são realmente difíceis de modelar com precisão. Para implementar algo assim, precisaríamos de mais dados de Marte e da Terra, e precisaríamos prosseguir lenta e reversivelmente para garantir que os efeitos funcionem conforme o esperado. Esta pesquisa abre novos caminhos para exploração e potencialmente nos traz um passo mais perto do sonho antigo de estabelecer uma presença humana sustentável em Marte.”
Como diz o ditado, “Uma jornada de mil milhas começa com um único passo”. Neste caso, o primeiro passo é talvez o mais assustador, comparável apenas aos desafios de garantir que as mudanças no clima de Marte sejam mantidas a longo prazo. Ao oferecer às gerações futuras uma opção viável e (comparativamente) econômica, podemos realizar o sonho de tornar Marte hospitaleiro para a vida terrestre!
*Este processo é conhecido como Utilização de recursos in situ (ISRU), um componente importante da NASA Lua para Marte arquitetura de missão e outros planos para criar uma presença humana permanente na Lua e em Marte nas próximas décadas.
Leitura adicional: Notícias da Universidade de Chicago, A Natureza Avança
