Crédito de imagem: NASA
Localmente, a Terra tem seus extremos habitáveis: Antártica, o deserto do Saara, o Mar Morto, o Monte Etna. Globalmente, nosso planeta azul está posicionado na zona habitável do sistema solar, ou região de 'Cachinhos Dourados', onde a temperatura e a pressão são ideais para suportar água e vida líquidas. Do outro lado das fronteiras desta zona dos cachinhos dourados orbita nossos dois vizinhos: o planeta em fuga, Venus - que em termos de cachinhos dourados é "muito quente" - e o planeta vermelho e gélido, Marte, que é "muito frio".
Com uma temperatura global média de -55 C, Marte é um planeta muito frio. Os modelos padrão para o aquecimento de Marte elevam essa temperatura média primeiro com gases de efeito estufa, depois plantam culturas adaptadas ao frio e micróbios fotossintéticos. Este modelo de terraformação inclui vários refinamentos, como espelhos orbitais e fábricas de produtos químicos que derramam fluorocarbonetos. Eventualmente, com a ajuda da biologia, industrialização e tempo, a atmosfera começaria a ficar mais espessa (a atual atmosfera marciana é 99% mais fina que a da Terra). A terraformação de Marte, dependendo da escolha e concentração dos gases de efeito estufa usados, pode levar muitas décadas a séculos antes que um astronauta comece a erguer uma viseira e, pela primeira vez, respirar o ar marciano. Tais propostas iniciariam o primeiro esforço consciente na engenharia planetária e visariam transformar o ambiente global em um menos hostil à vida, como o conhecemos terrestre.
Outra versão dessas mudanças globais é local, familiar àqueles que fizeram caminhadas no Saara. Ocasionalmente, a vida se transforma em um oásis no deserto. Uma estratégia local para mudar Marte, de acordo com o biólogo Omar Pensado Diaz, diretor do projeto Mex-Areohab, pode ser melhor comparada à transformação de Marte, um oásis de cada vez. O tamanho mínimo do oásis se estende até o diâmetro de uma cobertura de plástico em forma de cúpula, como uma estufa com aquecedor de ambiente. Dessa forma, a microterraformação é a alternativa menor para um planeta que, de outra forma, é um sistema aberto vazando para o espaço. Diaz contrasta a maneira como um físico pode mudar Marte com ferramentas industriais para os métodos de estufa de um biólogo.
Diaz conversou com a Astrobiology Magazine sobre o que pode significar remodelar Marte com estádios minúsculos, até que se transformem em exuberantes oásis no deserto.
Revista Astrobiologia (AM) : Seria correto concluir que você está estudando as diferenças entre uma estratégia de terraformação global e local?
Omar Pensado Díaz (OPD): Estou ansioso para integrar os modelos, concentrando-me em suas diferenças. A terraformação global, ou o aquecimento de um planeta com super gases de efeito estufa, é uma estratégia ou modelo concebido da perspectiva da física; enquanto o modelo que proponho é visto do ponto de vista biológico.
Estou falando de um modelo chamado microterraformação, que será possível com uma ferramenta chamada Unidade Mínima de Terraformação (MUT). O conceito de uma Unidade Mínima de Terraformação é explicado como um ecossistema funcionando como a unidade fundamental da natureza. Um MUT compreende um grupo de organismos vivos e seu ambiente físico e químico em que vivem, mas aplicado ao desenvolvimento de um processo biológico de colonização e remodelação em Marte.
A concepção de um artista de como um Marte terraformado, com um oceano que abrange a maior parte de seu hemisfério norte, pode parecer da órbita. Marte, como terraformado por Michael Carroll. Em 1991, essa imagem foi usada na capa da edição da revista "Making Mars Habitable".
Tecnicamente falando, é uma estufa pressurizada em forma de cúpula que conteria e protegeria um ecossistema interior. Este complexo não seria isolado dos arredores; pelo contrário, estaria constantemente em contato com ele, mas de maneira controlada.
O importante é a troca gasosa entre as unidades do MUT e o ambiente marciano, para que o próprio ecossistema tenha um papel dramático. O objetivo deste processo é gerar fotossíntese. Aqui é onde devemos considerar as plantas como cobrindo a superfície e as fábricas químicas que processam a atmosfera.
SOU: Quais seriam as vantagens de trabalhar localmente, usando o seu modelo de oásis no deserto? Por analogia biológica a uma unidade fundamental de terraformação, você quer dizer como as células biológicas têm um equilíbrio interno, mas também trocam com uma externa que difere para todo o hospedeiro?
OPD: As vantagens que encontro neste modelo são que podemos iniciar um processo de terraformação mais rapidamente, mas em estágios, é por isso que é a microterraformação.
Mas a principal e mais importante vantagem é que podemos fazer com que a vida vegetal comece a participar desse processo com a ajuda da tecnologia. A vida é informação e processa as informações ao seu redor, iniciando um processo de adaptação às condições internas da unidade. Aqui mantemos que a vida tem plasticidade e que não apenas se adapta às condições do ambiente, mas também adapta o ambiente às suas próprias circunstâncias. Na linguagem da genética, isso significa que há uma interação entre o genótipo e o ambiente, produzindo a adaptação de expressões fenotípicas às condições dominantes.
Agora, em um ambiente pequeno, como uma Unidade com um diâmetro de aproximadamente 15 ou 20 jardas, poderíamos ter um ambiente muito mais quente do que fora da Unidade.
SOU: Descreva a aparência de uma unidade.
OPD: Uma cúpula de dupla camada transparente, de fibra plástica. A cúpula geraria um efeito estufa dentro que aumentaria significativamente a temperatura durante o dia e protegeria o interior das baixas temperaturas durante a noite. Além disso, a pressão da atmosfera seria maior dentro de 60 a 70 milibares. Isso seria suficiente para permitir os processos fotossintéticos das plantas, bem como a água líquida.
Em termos termodinâmicos, agora estamos falando de falta de equilíbrio. Para reativar Marte, precisamos criar um desequilíbrio termodinâmico. A Unidade geraria o necessário primeiro, como desgaseificação do solo devido às diferenças de temperatura. Esse processo é um objetivo, juntamente com o caminho para uma estratégia global.
A rigor, as Unidades seriam como dióxido de carbono capturando armadilhas; eles liberariam oxigênio e gerariam biomassa. O oxigênio seria então liberado para a atmosfera periodicamente. Um sistema de válvulas liberaria gases para o exterior e, uma vez que a pressão atmosférica interna diminuísse até 40 ou 35 milibares, as válvulas se fechariam automaticamente. E outros se abririam e, por sucção, o gás entraria na Unidade e a pressão atmosférica original diminuiria. Este sistema não apenas permitiria a liberação de oxigênio, mas também a liberação de outros gases.
SOU: Nesse modelo de oásis, é um sistema aberto, mas não teria efeito nas condições regionais. Em outras palavras, o vazamento local seria diluído e, nesses casos, como a microterraformação é diferente da operação de estufas?
OPD: Pensa-se que as estufas - neste caso a Unidade Mínima de Terraformação - iniciem uma mudança gradual em Marte. A diferença depende de sua faixa de ação, pois é aí que o processo de microterraformação começa. Além disso, depende de como você o vê, porque com este método estamos tentando repetir o padrão de evolução que uma vez teve sucesso na Terra, a fim de transformar a atmosfera do planeta em outra e fazer Marte entrar em um estágio de desequilíbrio termodinâmico. .
A principal vantagem é que podemos controlar um processo de terraformação em escala micro; podemos transformar Marte em um lugar semelhante ao da Terra mais rapidamente e fazê-lo interagir com o ambiente circundante ao mesmo tempo. Esse é o aspecto mais importante: avançar com processos mais rápidos. Como eu disse antes, a idéia é seguir o mesmo padrão de evolução que se desenvolveu na Terra logo após o surgimento da fotossíntese. Havia plantas terrestres que remodelaram e formaram a Terra, gerando dixoide de carbono da superfície e distribuindo-o para a atmosfera que existia na época.
Drs. Chris McKay e Robert Zubrin apresentaram um modelo interessante que propõe a colocação de três grandes espelhos orbitais. Os espelhos refletiriam a luz do Sol no pólo sul de Marte e sublimariam a camada de gelo seco (neve de dióxido de carbono), a fim de aumentar o efeito estufa e acelerar o aquecimento global do planeta.
Tais espelhos seriam do tamanho do Texas.
Penso que se a mesma infraestrutura usada nesses espelhos fosse usada para construir cúpulas para uma Unidade Mínima de Terraformação sobre a superfície marciana, estaríamos gerando taxas de desgaseificação mais altas e oxigenando a atmosfera mais rapidamente. Além disso, parte da superfície seria aquecida de qualquer maneira, uma vez que as Unidades retinham calor solar, não o refletiam da superfície.
A falta de água líquida para os ecossistemas dentro das Unidades é discutível; no entanto, uma variante de uma proposta do Dr. Adam Bruckner, da Universidade de Washington, pode ser usada. Consiste no uso de um condensador de zeólito (catalisador mineral); então, extraindo água da umidade do ar que entra. Água derramaria dentro diariamente. Novamente, estaríamos ativando algumas etapas de um ciclo hidrológico, capturando dióxido de carbono, liberando gases para a atmosfera e tornando a superfície um solo mais fértil. Estaríamos fazendo uma terraformação rápida em uma parte muito pequena de Marte, mas se colocarmos centenas dessas unidades, os efeitos de desgaseificação na superfície e na atmosfera terão repercussões planetárias.
SOU: Quando biosferas fechadas operam na Terra como a Biosfera 2, surgiram problemas com, por exemplo, perda de oxigênio devido à combinação com a rocha para formar carbonatos. Hoje existem exemplos de sistemas autossustentáveis em larga escala na Terra?
OPD: Sistemas de grande escala e auto-sustentáveis construídos por humanos? Não conheço, mas a vida em si é um sistema auto-sustentável que tira do ambiente circundante o que precisa para funcionar.
Esse era o problema das biosferas fechadas, elas não eram capazes de fazer um circuito de feedback como acontece na Terra. Além disso, o sistema que proponho não seria fechado; interagia com o ambiente de Marte em intervalos, liberando parte do que seria processado pela ação da fotossíntese enquanto incorporava novos gases. A Unidade Mínima de Terraformação não será um sistema fechado.
Se levarmos em conta a "teoria de Gaia" de James Lovelock, poderíamos considerar a Terra como um sistema autossustentável em larga escala, porque os ciclos biogeoquímicos são ativos - uma situação que não está acontecendo hoje em Marte. Uma grande parte de seu oxigênio é combinada com sua superfície, dando ao planeta um caráter oxidado. Nesse sentido, dentro da Unidade Mínima de Terraformação, os ciclos biogeoquímicos seriam reativados. Essas cúpulas liberariam oxigênio e carbonatos, entre outros, para que a liberação começasse a fluir gradualmente para a atmosfera do planeta.
SOU: O método mais rápido frequentemente citado para a terraformação global é a introdução de fluorocarbonetos na atmosfera marciana. Com pequenas alterações percentuais, seguem-se grandes mudanças de temperatura e pressão. Isso depende da interação solar. Uma bolha fechada teria esse mecanismo disponível, por exemplo, se a luz ultravioleta não estiver penetrando nas cúpulas?
OPD: Estamos falando de uma maneira alternativa disso - não usar fluorocarbonetos e outros gases de efeito estufa. O método que propomos captura o dióxido de carbono para aumentar a biomassa, libera o oxigênio e o armazenamento de calor interno, tudo para gerar uma desgaseificação do dióxido de carbono dentro da Unidade. Outros gases presos hoje no solo seriam lançados na atmosfera marciana para densificá-la gradualmente. Na verdade, a exposição direta de um ecossistema aos raios ultravioletas seria contraproducente para a captura de dióxido de carbono, formação de biomassa e geração de gás subterrâneo. Precisamente, o domo funciona para proteger um ecossistema da radiação fria e ultravioleta, além de manter sua pressão interna.
Agora, a cúpula seria uma armadilha de calor importante e um isolador térmico. Fazendo a analogia celular anterior, o domo é como uma membrana biológica que leva o ecossistema local ao desequilíbrio termodinâmico. Esse desequilíbrio permitiria o desenvolvimento da vida.
SOU: As altas concentrações locais de gases de efeito estufa (como metano, dióxido de carbono ou CFCs) seriam localmente tóxicas antes de causar efeitos globalmente?
OPD: A vida pode se adaptar a condições tóxicas para nós; uma concentração elevada de dióxido de carbono pode ser benéfica para as plantas e até aumentar sua produção, ou, como no metano, existem alguns organismos metanogênicos que requerem esse gás para sua subsistência.
Esses gases são adequados para elevar a temperatura global; por outro lado, o dióxido de carbono é o gás mais apropriado para a vida das plantas. O objetivo é reproduzir padrões evolutivos, levando a uma adaptação gradual desses organismos a um novo ambiente e à adaptação do ambiente a esses organismos.
SOU: A terraformação global em Marte tem intervalos de tempo que variam entre um século e até longos períodos. Existem maneiras de estimar se os esforços locais podem acelerar a habitabilidade, usando o modelo de oásis que você sugere?
OPD: Isso dependerá da eficiência fotossintética das plantas e de sua capacidade de se adaptarem ao meio ambiente enquanto o adaptam. No entanto, podemos considerar duas avaliações: uma local e outra global.
De uma maneira mais explícita, essas avaliações podem ser medidas primeiro em cada Unidade Mínima de Terraformação através de sua eficiência fotossintética, velocidade de oxigenação, captura de dióxido de carbono e desgaseificação da superfície da cúpula. Essa taxa dependeria da incidência solar e do efeito estufa. Em nível global, a velocidade da remodelação do planeta dependeria de quantas unidades mínimas pudessem ser instaladas em toda a superfície marciana. Ou seja, se existem mais Unidades Mínimas de Terraformação, a transformação do planeta seria concluída mais rapidamente.
Gostaria de esclarecer algo que considero importante neste momento. A principal conquista seria transformar Marte em um planeta verde antes que os humanos pudessem habitá-lo da maneira que fazemos hoje na Terra. Seria extraordinário ver como a vida da planta responde, primeiro dentro da Unidade Mínima de Terraformação e, depois, quando essas máquinas terminavam seu ciclo e a vida emergia como uma explosão para o exterior, para ver a especiação imparável que ocorreria desde a vida. responderia ao meio ambiente e o meio ambiente responderia à vida.
E assim, podemos observar árvores, como pinheiros que na Terra têm uma madeira grande e reta. Em Marte, podemos ter uma espécie mais flexível, forte o suficiente para resistir a baixas temperaturas e aos ventos. Como máquinas fotossintéticas, os pinheiros cumpriam seu papel de transformadores planetários, mantendo água, minerais e dióxido de carbono para o acúmulo de biomassa.
SOU: Que planos futuros você tem para a pesquisa?
OPD: Quero iniciar simulações parciais das condições marcianas. Isso é necessário para investigar e melhorar a operação da Unidade Mínima de Terraformação, bem como a resposta fisiológica das plantas em tais condições. Em outras palavras, ensaios.
Trata-se de uma investigação multidisciplinar e interinstitucional, pelo que será necessária a participação de engenheiros, biólogos e especialistas em genética, bem como de outras organizações científicas interessadas no assunto. Devo dizer que esta é apenas a primeira tentativa; é uma teoria do que poderia ser feito e que poderíamos experimentar em nosso próprio planeta, por exemplo, lutando contra a propagação agressiva do deserto, reabilitando áreas e criando obstáculos para impedir seu avanço gradual.
Fonte original: Astrobiology Magazine
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