Terraforming des Mars wird mit diesem Ansatz realistischer

Die Menschen fragen sich, ob wir das Klima des Mars verändern können, um es für Menschen bewohnbar zu machen, und wir könnten der Beantwortung dieser Frage näher denn je sein.

Der Mars, einer der beiden erdnächsten Nachbarn neben der Venus, ist der vierte Planet von der Sonne. Man kann ihn leicht am Nachthimmel erkennen, da er als heller roter Punkt leuchtet.

Der Mars ist trocken, kalt und felsig, mit einer dünnen Atmosphäre und sehr niedrigem Oberflächendruck. Diese Faktoren erschweren es dem Planeten, flüssiges Wasser zu unterstützen, da jedes Oberflächenwasser schnell verdunstet oder gefriert.

Der Mars ist jedoch nicht völlig wasserfrei. Vor Milliarden von Jahren ermöglichte die wärmere und dichtere Atmosphäre des Planeten das Fließen von Wasser, wie Flussbetten, Seesedimente, Deltas und wasserverändertes Gestein belegen, das jetzt unter dem Boden gefroren ist. Eine kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie legt nahe, dass enorme Wassermengen in einer Tiefe von 11,5 bis 20 Kilometern unter der Marsoberfläche eingeschlossen sein könnten.

Dieses Grundwasser könnte potenziell ganze Ozeane füllen und den Planeten bis zu einer Tiefe von ein bis zwei Kilometern bedecken.

„Wir haben keine Beweise für Leben auf dem Mars gefunden, aber zumindest haben wir einen Ort identifiziert, der prinzipiell in der Lage sein sollte, Leben zu erhalten.“

– Michael Manga, der leitende Autor der Studie von der University of California (UC)

Das Verständnis des Wasserkreislaufs des Planeten ist „kritisch“, um die Entwicklung des Marsklimas, der Oberfläche und des Inneren zu begreifen.

Diese Entdeckung wurde durch Daten des NASA‑Insight‑Landers ermöglicht, der 2018 zum Mars geschickt wurde. Während seiner vierjährigen Mission zeichnete Insight unschätzbare Informationen über die innere Struktur des Planeten auf, indem es Meteoriteneinschläge, Erdbeben bis zu einer Stärke von 5 und Beben aus vulkanischen Gebieten nachwies. Diese seismischen Ereignisse erzeugten Wellen, die Geophysikern erlaubten, das Innere des Mars zu untersuchen.

Mit einem mathematischen Modell der Gesteinsphysik kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die seismischen Daten von Insight eine tiefe Schicht aus zerbrochenem magmatischem Gestein, das mit flüssigem Wasser gesättigt ist, anzeigen.

Dieses Wasser befindet sich jedoch in winzigen Rissen und Poren in der Mitte der Marskruste, was seine Nützlichkeit für die Wasserversorgung einer zukünftigen Marskolonie einschränken könnte.

Möglichkeiten, den Mars bewohnbar zu machen, suchen

In den letzten Jahrzehnten wurden zahlreiche Methoden zur Terraformung des Mars vorgeschlagen. 1971 schlug Carl Sagan vor, die nördlichen Polareiskappen zu verdampfen, um die Wahrscheinlichkeit von flüssigem Wasser auf dem Planeten erheblich zu erhöhen. Forschungen, die 2018 von der NASA finanziert wurden, ergaben jedoch, dass die Verarbeitung aller verfügbaren Ressourcen auf dem Mars den atmosphärischen Druck nur auf etwa 7 % des Erddrucks erhöhen würde, was immer noch nicht ausreicht, um den Planeten bewohnbar zu machen.

Obwohl der Mars reich an Kohlendioxid ist, würde das Abbauverfahren nur einen atmosphärischen Druck von etwa 10‑14 % des Erddrucks erzeugen, was zu einer durchschnittlichen Temperaturerhöhung von 10 Grad Celsius führen würde. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur des Mars liegt bei etwa -80 Grad Fahrenheit.

Vor einigen Jahren schlugen Forscher der Harvard University vor, den Planeten für Menschen mit Silica‑Aerogel geeignet zu machen, einem leichten und transparenten Feststoff, der den Treibhauseffekt der Erdatmosphäre nachahmt.

Dafür schlugen die Forscher einen Silica‑Aerogel‑Schild mit einer Dicke von zwei bis drei Zentimetern vor. Dieser Schild lässt genügend sichtbares Licht durch, um die Temperatur dauerhaft über den Schmelzpunkt des Wassers zu erhöhen, blockiert zudem gefährliche ultraviolette Strahlung und ermöglicht Photosynthese. All das wird erreicht indem die Wärme im Boden eingeschlossen wird, ohne dass eine interne Wärmequelle erforderlich ist.

Diese Forschung wurde inspiriert von den Eiskappen des Mars, die Wassereis und CO2 in gefrorener Form enthalten. Wie die gasförmige Form von CO2 ermöglicht die gefrorene Form das Eindringen von Sonnenlicht, während sie Wärme zurückhält und im Sommer unter dem Eis Wärmepockets erzeugt.

Allerdings erfordert diese Methode enorme Mengen an Silica‑Gel, die hergestellt und dann zum Mars transportiert werden müssen.

Wasser ist jedoch nicht das einzige Problem auf dem Mars. Die Atmosphäre muss auch für Menschen atembar gemacht werden. Der Perseverance‑Rover der NASA hat das Ziel, CO2 in Sauerstoff umzuwandeln, und seit seiner Ankunft auf dem Mars im Februar 2021 hat dieses Gerät produziert 4,3 Unzen Sauerstoff.

Eine weitere Mars‑Mission hat gezeigt, dass der Rote Planet weiterhin seine Atmosphäre verliert, weil ihm ein schützendes Magnetfeld fehlt. Da der Sonnenwind ständig die Atmosphäre und das Wasser des Mars abstreift, bräuchte der Planet ein Magnetfeld von 10.000 bis 20.000 Gauss, um sich wirksam zu schützen. Leider existiert die dafür erforderliche Technologie noch nicht.

Die Terraformung des Mars ist eindeutig eine aufregende, aber schwierige Aufgabe, die mit unserer aktuellen Technologie unmöglich zu sein scheint. Dennoch erforschen Wissenschaftler weiterhin neue Methoden, und eine bahnbrechende Studie hat einen neuen Ansatz gefunden, um den Mars lebensfreundlicher zu machen.

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Marsstaub zur Eignung für mikrobielles Leben nutzen

Veröffentlicht in Science Advances Anfang dieses Monats zeigte die Studie, durchgeführt von Forschern der Northwestern University, der University of Chicago und der University of Central Florida, dass ein Drittel der Marsoberfläche flach vergrabenes H2O enthält, aber zu kalt für Leben bleibt.

Um den Planeten zu erwärmen, haben Wissenschaftler Strategien vorgeschlagen, die denen auf der Erde ähneln, indem sie Material in die Atmosphäre freisetzen, um den natürlichen Treibhauseffekt zu verstärken.

Dieser Prozess erfordert jedoch eine große Menge an Zutaten, die auf der Marsoberfläche einfach nicht in ausreichender Menge vorhanden sind. Die neue Studie fand heraus, dass stattdessen etwas, das auf dem Mars leicht verfügbar ist, genutzt werden kann.

Die Idee ist, entwickelte Staubpartikel zu verwenden, die den Mars um mehr als 50 Grad Fahrenheit (10 Grad Celsius) erwärmen können, um die Temperaturen des Planeten auf ein Niveau zu bringen, das für mikrobielles Leben geeignet ist.

Ähnlich wie natürlicher Staub können diese entwickelten Staubpartikel hoch in die Atmosphäre geschleudert werden, wodurch eine Verteilung von der nahen Oberfläche aus ermöglicht wird.

Ein großer Schritt in Richtung Bewohnbarkeit des Mars, diese Methode, die zwar Jahrzehnte umfasst, ist über 5.000‑mal effizienter als frühere Ansätze, um den Mars zu erwärmen. Diese logistisch einfachere und kostengünstige Strategie ermöglicht es uns, die Umwelt des Roten Planeten zu verändern, indem wir Ressourcen nutzen, die bereits auf dem Mars vorhanden sind, sodass kein Abbau seltener planetarer Ressourcen oder deren Import von der Erde nötig ist.

Die Studie besagt, dass das ständige Freisetzen des Staubs mit 30 Litern pro Sekunde den gesamten Planeten um ≳30 Kelvin erwärmen würde, was bedeutet, dass das Eis zu tauen beginnen würde. Dies zeigt, dass wenn das Material in großem Maßstab auf dem Mars hergestellt oder geliefert werden kann, dann der Planet schließlich erwärmt werden könnte um ihn bewohnbar zu machen. Laut dem korrespondierenden Autor der Studie, Edwin Kite, einem außerordentlichen Professor für geophysikalische Wissenschaften an der University of Chicago (UIC):

„Das deutet darauf hin, dass die Hürde, den Mars zu erwärmen, um flüssiges Wasser zu ermöglichen, nicht so hoch ist, wie bisher angenommen.“

Das ist jedoch nur der Anfang, da die dünne Marsatmosphäre immer noch nicht atembar sein wird. Dennoch legt die Bewohnbarkeit für Mikroben, die allmählich Sauerstoff in die Atmosphäre bringen könnten, definitiv das Fundament.

Ein Schritt näher zu einer nachhaltigen menschlichen Präsenz auf dem Mars

Der reichlich vorhandene Staub auf dem Mars, der reich an Aluminium und Eisen ist, kann den Planeten nicht allein erwärmen. Größe und Zusammensetzung des Staubs bewirken, dass er statt den Planeten zu erwärmen die Oberfläche leicht abkühlt.

In der neuesten Studie vermuteten die Forscher, dass, wenn Staubpartikel mit unterschiedlichen Formen oder Zusammensetzungen entwickelt werden, die Wärme effizienter eingeschlossen werden kann. Daher entwarfen die Forscher Partikel in Form kurzer Stäbe. Diese etwa 9 Mikrometer langen Nanopartikel haben die Größe von handelsüblichem Glitzer.

Die Nanorods wurden entwickelt, um thermisches Infrarot zu blockieren und Sonnenlicht effektiv zur Oberfläche zu streuen. Diese Eigenschaften verstärken den natürlichen Treibhauseffekt des Mars und erwärmen den Planeten mehr als 5 × 10³‑mal effektiver als die besten Gase. Laut der leitenden Autorin Samaneh Ansari, einer Doktorandin an der Northwestern University in der Gruppe von Professor Hooman Mohseni:

„Wie Licht mit Objekten unterhalb der Wellenlänge interagiert, ist faszinierend. Wichtig ist, dass die Entwicklung von Nanopartikeln zu optischen Effekten führen kann, die weit über das konventionell erwartet wird von solch kleinen Partikeln.“

Wenn die Partikel kontinuierlich in die Marsatmosphäre freigesetzt werden, deuten Berechnungen auf einen Temperaturanstieg von über 50 Grad Fahrenheit hin. Diese wärmere Atmosphäre könnte bereits innerhalb von Monaten spürbar sein. Um die Erwärmung umzukehren, kann die Freisetzung der Partikel gestoppt werden, und der Effekt würde sich umkehren und innerhalb weniger Jahre enden.

Es gibt jedoch noch viel mehr zu tun, wie Mitautor Mohseni glaubt, können wir Nanopartikel herstellen, die nicht nur eine höhere Effizienz besitzen, sondern sogar ihre optischen Eigenschaften „dynamisch ändern“ können.

Wie Kite erklärte:

„Man bräuchte immer noch Millionen Tonnen, um den Planeten zu erwärmen, aber das ist fünftausendmal weniger als bei früheren Vorschlägen, den Mars global zu erwärmen.“

Diese Methode würde jedes Jahr 2 Millionen Tonnen Partikel erfordern. Mehrere Faktoren sind noch unbekannt. Zum Beispiel haben Wissenschaftler noch nicht herausgefunden, wie schnell die Partikel aus der Atmosphäre verschwinden würden. Da der Mars Wolken und Wasser hat, ist es möglich, dass das Wasser einfach als Regen zurückfällt, wenn der Planet erwärmt wird und Wasser um die Partikel kondensiert.

„Klima‑Feedbacks sind wirklich schwer genau zu modellieren“, erklärte Kite und betonte die Notwendigkeit weiterer Daten nicht nur vom Mars, sondern auch von der Erde. „Wir müssten langsam und reversibel vorgehen, um sicherzustellen, dass die Effekte wie beabsichtigt funktionieren“, fügte er hinzu.

Es ist bemerkenswert, dass der Fokus der Studie darauf lag, den Mars auf ein Niveau zu erwärmen, das für mikrobielles Leben geeignet ist, und nicht darauf, ihn für Menschen atembar zu machen.

Dennoch stellt diese innovative Terraforming‑Idee einen bedeutenden Fortschritt in der Forschung dar, der die Lücke zwischen dem aktuellen Bewohnbarkeitszustand des Mars und dem, was wir für möglich halten, verringert. Darüber hinaus eröffnet sie neue Wege für die Erkundung, und wie Kite vorschlägt, könnten wir „einen Schritt näher an dem lang gehegten Traum sein, eine nachhaltige menschliche Präsenz auf dem Mars zu etablieren.“

Unternehmen, die an Marsmissionen arbeiten

Der Mars zieht nicht nur Forscher, sondern auch Unternehmen an, die Aufwand und Kapital investieren, um den Planeten zu verstehen, zu erkunden und für Menschen bewohnbar zu machen. Unternehmen wie Boeing, Virgin Galactic (SPCE ) und Northrop Grumman (NOC ) sind an der Weltraumerkundung, Marsmissionen, der Zusammenarbeit mit der NASA oder der Entwicklung der Infrastruktur für eine Marskolonie beteiligt. Werfen wir also einen Blick auf einige prominente Namen in diesem Bereich.

#1. SpaceX 

Gegründet von Elon Musk steht SpaceX (SPCX ) an vorderster Front bei der Entwicklung von Technologien, um Menschen zum Mars zu transportieren. Seit Jahren teilt Musk seinen Plan, den Mars zu kolonisieren, und nutzt seine Ressourcen, um diese Pläne zu finanzieren, da „die Errichtung einer autarken Stadt auf dem Mars viele Ressourcen erfordern wird.“ Er glaubt, dass „es eine hohe Dringlichkeit gibt, das Leben multi‑planetar zu machen.“

Im Jahr 2015 teilte Musk seine Pläne, den Mars bewohnbar zu machen, die darin bestanden, ihn zu nuklearisieren und zwei kleine pulsierende Sonnen über den Polen zu erzeugen, um ihn zu erwärmen. Bei SpaceX arbeiten die Mitarbeitenden derzeit an einem Mars‑Stadtplan, während ihr Starship‑Raumschiff zusammen mit seiner Super‑Heavy‑Rakete für interplanetare Reisen konzipiert ist, wodurch das Unternehmen zu einem Schlüsselakteur bei zukünftigen Marsmissionen wird.

Was die Finanzen von SpaceX angeht, wird berichtet, dass das Unternehmen berichten zufolge einen Gewinn von 55 Mio. $ bei einem Umsatz von 1,5 Mrd. $ erzielt hat, laut einem WSJ‑Bericht. Dies geschah, nachdem für das Jahr 2022 Gesamtausgaben von 5,2 Mrd. $ gemeldet wurden, während sich der Umsatz auf 4,6 Mrd. $ verdoppelte. Berichten zufolge wissen nicht alle Investoren von SpaceX über die Verluste oder Gewinne des Unternehmens Bescheid, da „viele SpaceX‑Investoren ihre Beteiligungen als langfristige Wette ansehen“ und „nicht darauf bedacht sind, Ergebnisse zu sehen.“

#2. Lockheed Martin

Dieser Riese der Verteidigungsindustrie war beteiligt an den Marsmissionen der NASA, einschließlich der Entwicklung von Raumfahrzeugen und Technologien für Marskolonisierungsbemühungen. 1965 lieferte Mariner 4, gestartet mit einer Lockheed Atlas‑Agena‑D‑Rakete, Nahaufnahmen des Mars. Das Unternehmen arbeitete später mit der NASA am Mars‑Raumfahrzeug Phoenix Mars Lander zusammen.

Lockheed plant außerdem vor, in einem Jahrzehnt Menschen zum Mars zu schicken, über sein Mars Base Camp. Unter diesem Konzept werden Astronauten von der Erde zu einem Mars‑umlaufenden Wissenschaftslabor transportiert, um in Echtzeit wissenschaftliche Erkundungen durchzuführen und den idealen Landeplatz für Menschen auf der Oberfläche zu bestimmen.

Dieses börsennotierte Unternehmen hat eine Marktkapitalisierung von 133,34 Mrd. $ und seine Aktien werden derzeit zu 559,42 $ gehandelt, ein Anstieg von 23,43 % im laufenden Jahr (YTD). Lockheed hat ein EPS (TTM) von 27,58 und ein KGV (TTM) von 20,29 bei einer Dividendenrendite von 2,25 %.

Für die Ergebnisse des zweiten Quartals meldete das Unternehmen einen Anstieg des Nettoumsatzes um 9 % auf 18,1 Mrd. $. Da geopolitische Spannungen zunehmen und der Krieg zwischen Russland‑Ukraine und Israel‑Palästina andauert, erwartet Lockheed für das Jahr 2024 einen Nettoumsatz von 70,5 Mrd. $ bis 71,5 Mrd. $. Für den Rüstungsauftraggeber bleibt die F‑35 die höchste Priorität, während potenzielle Bestellungen für 300 F‑16‑Jets aus den Philippinen, der Türkei und Thailand in Aussicht stehen.

Fazit

Science‑Fiction hat die Idee der Terraformung des Mars, um eine menschliche Zivilisation zu unterstützen, umfassend behandelt, und wie die neuesten Forschungen zeigen, könnte diese Idee in nicht allzu ferner Zukunft Realität werden.

Im Laufe der Jahre sind Vorschläge entstanden, den Planeten zu erwärmen, ihm zu ermöglichen, flüssiges Wasser zu erhalten, den Anbau von Nutzpflanzen zu erlauben und Menschen das Atmen zu ermöglichen. Bisher bleibt alles nur Idee und Vorschlag. Dennoch steigt mit der Zeit die Machbarkeit der Terraformung erheblich, und damit werden die Hürden, den Mars bewohnbar zu machen, reduziert.

Während wir den Roten Planeten besser verstehen und die Technologie voranschreitet, werden sich autarke Umgebungen bilden, die schließlich eine langfristige menschliche Präsenz auf dem Mars ermöglichen und neue Möglichkeiten und Chancen für die Menschheit schaffen.

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