Terraformen van Mars is net realistischer geworden met deze aanpak

Mensen vragen zich al af of we het klimaat van Mars kunnen veranderen om het bewoonbaar te maken voor mensen, en we zijn misschien dichterbij dan ooit om deze vraag te beantwoorden.

Mars, een van de twee dichtstbijzijnde buren van de Aarde naast Venus, is de vierde planeet vanaf de Zon. Je kunt hem gemakkelijk aan de nachtelijke hemel zien, waar hij straalt als een fel rood stipje.

Mars is droog, koud en rotsachtig, met een dunne atmosfeer en een zeer lage oppervlaktedruk. Deze factoren maken het moeilijk voor de planeet om vloeibaar water te ondersteunen, omdat elk oppervlaktewater snel verdampt of bevriest.

Echter, Mars is niet volledig zonder water. Miljarden jaren geleden stelde de warmere en dichtere atmosfeer van de planeet waterstromen mogelijk, wat blijkt uit rivierbeddingen, meerafzettingen, deltagebieden en door water gewijzigd gesteente, nu bevroren onder de bodem. Een recente studie gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences suggereert dat enorme hoeveelheden water mogelijk opgesloten zitten op 11,5 tot 20 kilometer onder het Martiaanse oppervlak.

Dit grondwater zou potentieel hele oceanen kunnen vullen en de planeet bedekken tot een diepte van één tot twee kilometer.

“We hebben nog geen bewijs voor leven op Mars gevonden, maar we hebben tenminste een plek geïdentificeerd die in principe in staat zou moeten zijn leven te ondersteunen.”

– Michael Manga, de hoofdauteur van de studie van de University of California (UC)

Het begrijpen van de watercyclus van de planeet is “kritisch” om de evolutie van het klimaat, het oppervlak en het binnenste van Mars te doorgronden.

Deze ontdekking werd mogelijk gemaakt door gegevens van NASA’s Insight-lander, die in 2018 naar Mars werd gestuurd. Tijdens zijn vierjarige missie registreerde Insight onschatbare informatie over de interne structuur van de planeet, waarbij meteorietinslagen, aardbevingen tot een magnitude van 5 en gerommel uit vulkanische gebieden werden gedetecteerd. Deze seismische gebeurtenissen produceerden golven die geofysici in staat stelden de binnenkant van Mars te onderzoeken.

Met behulp van een wiskundig model van roksfysica concludeerden wetenschappers dat de seismische gegevens van Insight wijzen op een diepe laag gebroken stollingsgesteente verzadigd met vloeibaar water.

Echter, dit water bevindt zich in kleine scheuren en poriën in het midden van de Martiaanse korst, wat de bruikbaarheid voor het leveren van water aan een toekomstige Marskolonie kan beperken.

Zoeken naar manieren om Mars bewoonbaar te maken 

In de afgelopen decennia zijn er vele methoden voorgesteld om Mars te terraformen. In 1971 stelde Carl Sagan voor om de noordelijke poolkappen te verdampen om de kans op vloeibaar water op de planeet aanzienlijk te vergroten. Echter, door NASA gefinancierd onderzoek in 2018 vond dat het verwerken van alle beschikbare bronnen op Mars de atmosferische druk slechts tot ongeveer 7 % van die van de Aarde zou verhogen, wat nog steeds onvoldoende is om de planeet bewoonbaar te maken.

Hoewel Mars een overvloed aan kooldioxide heeft, zou winning toch slechts een atmosferische druk van ongeveer 10‑14 % van de Aarde opleveren, wat leidt tot een gemiddelde temperatuurstijging van 10 graden Celsius. Het oppervlak van Mars heeft gemiddeld ongeveer -80 graden Fahrenheit.

Een paar jaar geleden stelden voor de planeet geschikt gemaakt kan worden voor mensen met silica-aerogel, een lichtgewicht en transparante vaste stof die het broeikaseffect van de Aardse atmosfeer nabootst.

Hiervoor stelden de onderzoekers een schild van silica-aerogel met een dikte van twee tot drie centimeter voor. Dit schild zal voldoende zichtbaar licht doorlaten om de temperatuur permanent boven het smeltpunt van water te verhogen, evenals gevaarlijke ultravioletstraling blokkeren en fotosynthese mogelijk maken. Dit alles wordt bereikt door de warmte in de bodem te vangen zonder een interne warmtebron te vereisen.

Dit onderzoek werd geïnspireerd door de poolkappen van Mars, die waterijs en CO2 in bevroren vorm bevatten. Net als de gasvorm van CO2 laat de bevroren vorm zonlicht doordringen terwijl het warmte vasthoudt, waardoor in de zomer warme pockets onder het ijs ontstaan.

Echter, deze methode vereist enorme hoeveelheden silica-gels die geproduceerd en vervolgens naar Mars getransporteerd moeten worden.

Water is niet het enige probleem op Mars, echter. De atmosfeer moet ook adembaar worden gemaakt voor mensen. NASA’s Perseverance-rover streeft ernaar CO2 om te zetten in zuurstof, en sinds de aankomst op Mars in februari 2021 heeft dit apparaat geproduceerd 4,3 ounce zuurstof.

Een andere Mars-missie heeft aangetoond dat de rode planeet haar atmosfeer blijft verliezen door het ontbreken van een beschermend magnetisch veld. Met de zonnestroom die voortdurend de atmosfeer en het water van Mars wegstript, zou de planeet een magnetisch veld van 10.000 tot 20.000 Gauss nodig hebben om zichzelf effectief te beschermen. Helaas bestaat de technologie om zo’n magnetisch veld te creëren nog niet.

Terraformen van Mars is duidelijk een opwindende maar moeilijke taak die lijkt onmogelijk met onze huidige technologie. Echter, blijven onderzoekers nieuwe methoden verkennen, en een baanbrekende studie heeft een nieuwe aanpak gevonden om Mars vriendelijker voor leven te maken.

Klik hier om meer te leren over ruimtevoedsel dat ons zal helpen de volgende golf van pioniers van de mensheid te voeden.

Marsstof gebruiken om het geschikt te maken voor microbieel leven 

Gepubliceerd in Science Advances eerder deze maand, wees de studie, uitgevoerd door onderzoekers van Northwestern University, de University of Chicago en de University of Central Florida, erop dat een derde van het oppervlak van Mars ondiep begraven H2O heeft, maar nog te koud blijft voor leven.

Om de planeet op te warmen hebben wetenschappers strategieën voorgesteld die vergelijkbaar zijn met die op aarde, waarbij materiaal in de atmosfeer wordt vrijgelaten om het natuurlijke broeikaseffect te versterken.

Echter, dit proces vereist een groot aantal ingrediënten die simpelweg niet in voldoende hoeveelheid op het oppervlak van Mars aanwezig zijn. De nieuwe studie vond dat iets dat gemakkelijk beschikbaar is op Mars in plaats daarvan kan worden gebruikt.

Het idee is om ontworpen stofdeeltjes te gebruiken die Mars met meer dan 50 graden Fahrenheit (10 graden Celsius) kunnen opwarmen om de temperaturen van de planeet te brengen naar niveaus die geschikt zijn voor microbieel leven.

Net als natuurlijke stof kunnen deze ontworpen stofdeeltjes hoog in de atmosfeer worden geblazen, waardoor levering vanaf het nabije oppervlak mogelijk is.

Een grote stap richting het bewoonbaar maken van Mars, deze methode, hoewel ze decennia omvat, is meer dan 5.000 keer efficiënter dan eerdere methoden om Mars op te warmen. Deze logistiek eenvoudigere en kosteneffectieve strategie stelt ons in staat de omgeving van de Rode Planeet te wijzigen door gebruik te maken van hulpbronnen die op Mars zelf beschikbaar zijn, zodat er geen nood is om zeldzame planetaire hulpbronnen te delven of ze van de Aarde te importeren.

De studie stelt dat het voortdurend vrijgeven van de stof met 30 liter per seconde de hele planeet zou verwarmen met ≳30 kelvin, wat betekent dat het ijs zou beginnen te ontdooien. Dit toont aan dat als het materiaal op schaal kan worden geproduceerd of geleverd op Mars, de planeet eindelijk kan worden opgewarmd om bewoonbaar te worden. Volgens de corresponderende auteur van de studie, Edwin Kite, een universitair hoofddocent geofysische wetenschappen aan de University of Chicago (UIC):

“Dit suggereert dat de barrière om Mars te verwarmen zodat vloeibaar water mogelijk is, niet zo hoog is als eerder gedacht.”

Dit is echter slechts het begin, aangezien de dunne atmosfeer van Mars nog steeds niet adembaar zal zijn. Het bewoonbaar maken voor microben die geleidelijk zuurstof aan de atmosfeer kunnen toevoegen, legt echter zeker de basis.

Een stap dichter bij een duurzame menselijke aanwezigheid op Mars

Het overvloedige stof op Mars, dat rijk is aan aluminium en ijzer, kan de planeet niet op zichzelf opwarmen. De grootte en samenstelling van het stof zorgen ervoor dat het in plaats van de planeet op te warmen, het oppervlak lichtjes afkoelt.

In de nieuwste studie hypotheseerden onderzoekers dat als stofdeeltjes met verschillende vormen of samenstellingen kunnen worden ontworpen, het mogelijk is om warmte efficiënter vast te houden. Dus ontwierpen onderzoekers deeltjes in de vorm van korte staafjes. Deze ~9 micrometer lange nanodeeltjes zijn zo groot als commercieel verkrijgbare glitter.

De nanostaafjes zijn gemaakt om thermisch infrarood te blokkeren en zonlicht effectief te verstrooien naar het oppervlak. Deze eigenschappen versterken het natuurlijke broeikaseffect van Mars en verwarmen de planeet meer dan 5 × 10³ keer effectiever dan de beste gassen. Volgens de hoofdauteur Samaneh Ansari, een graduate student aan Northwestern University in de groep van professor Hooman Mohseni:

“Hoe licht interacteert met subgolflengte-objecten is fascinerend. Belangrijk is dat het ontwerpen van nanodeeltjes kan leiden tot optische effecten die ver boven het wat conventioneel wordt verwacht van zulke kleine deeltjes uitkomen.”

Als de deeltjes continu in de atmosfeer van Mars worden vrijgelaten, suggereren berekeningen een temperatuurstijging van meer dan 50 graden Fahrenheit. Deze warmere atmosfeer zou ook binnen enkele maanden merkbaar kunnen zijn. Om de opwarming ongedaan te maken, kan de vrijlating van deeltjes worden gestopt, en het effect zou zich omkeren, binnen enkele jaren stoppen.

Er is echter nog veel meer te doen, aangezien co-auteur Mohseni gelooft dat we nanodeeltjes kunnen creëren die niet alleen een hogere efficiëntie hebben, maar zelfs hun optische eigenschappen dynamisch kunnen veranderen.

Zoals Kite stelde:

“Je zou nog steeds miljoenen tonnen nodig hebben om de planeet te verwarmen, maar dat is vijfduizend keer minder dan wat je nodig zou hebben met eerdere voorstellen om Mars wereldwijd te verwarmen.”

Deze methode zou elk jaar 2 miljoen ton deeltjes vereisen. Diverse factoren zijn nog onbekend. Bijvoorbeeld, wetenschappers hebben nog niet vastgesteld hoe snel de deeltjes uit de atmosfeer zouden verdwijnen. Aangezien Mars wolken en water heeft, is het mogelijk dat water simpelweg als regen terugvalt wanneer de planeet opwarmt en water begint te condenseren rond de deeltjes.

“Klimaatfeedbacks zijn echt moeilijk nauwkeurig te modelleren,” stelde Kite, waarbij hij de noodzaak van meer gegevens van niet alleen Mars maar ook van de Aarde benadrukte. “We zouden langzaam en omkeerbaar moeten handelen om ervoor te zorgen dat de effecten werken zoals bedoeld,” voegde hij toe.

Het is opmerkelijk dat de focus van de studie lag op het opwarmen van Mars tot een niveau waarop het geschikt is voor microbieel leven en niet op het adembaar maken voor mensen.

Desondanks markeert dit innovatieve terraforming-idee een belangrijke vooruitgang in onderzoek, waardoor de kloof tussen de huidige bewoonbaarheidsstatus van Mars en waar we denken dat het zou kunnen zijn, wordt verkleind. Bovendien opent het nieuwe wegen voor verkenning, en zoals Kite suggereert, kunnen we “een stap dichter bij de lang gekoesterde droom van het vestigen van een duurzame menselijke aanwezigheid op Mars” zijn.

Bedrijven die werken aan Marsmissies

Mars trekt veel aandacht, niet alleen van onderzoekers maar ook van bedrijven die inspanningen en kapitaal investeren om de planeet te begrijpen, te verkennen en bewoonbaar te maken voor mensen. Bedrijven zoals Boeing, Virgin Galactic (SPCE ), en Northrop Grumman (NOC ) zijn betrokken geweest bij ruimteverkenning, Marsmissies, samenwerking met NASA, of het ontwikkelen van de infrastructuur die nodig is voor een Marskolonie. Laten we dus een paar prominente namen in dit veld bekijken.

#1. SpaceX 

Opgericht door Elon Musk, is SpaceX (SPCX ) vooroplopend in het ontwikkelen van technologieën om mensen naar Mars te transporteren. Jarenlang deelt Musk zijn plan om Mars te koloniseren en gebruikt hij zijn middelen om deze plannen te financieren, aangezien “het vestigen van een zelfvoorzienende stad op Mars veel middelen zal vereisen.” Hij gelooft dat “er een grote urgentie is om het leven multi-planetair te maken.”

Back in 2015, Musk deelde zijn plannen om Mars bewoonbaar te maken, die omvatten het nukken van de planeet en het creëren van twee kleine pulserende zonnen boven de polen om deze op te warmen. Bij SpaceX werken medewerkers momenteel aan een Mars-stadsplan, terwijl hun Starship-ruimtevaartuig, samen met de Super Heavy-raket, is ontworpen voor interplanetaire reizen, waardoor het bedrijf een sleutelspeler is in toekomstige Marsmissies.

Wat de financiën van SpaceX betreft, wordt gerapporteerd dat het bedrijf $55 miljoen winst heeft gegenereerd op $1,5 miljard omzet, volgens een WSJ-rapport. Dit kwam nadat $5,2 miljard aan totale kosten voor 2022 werd gemeld, terwijl de omzet verdubbelde tot $4,6 miljard. Naar verluidt weet niet iedereen die in SpaceX heeft geïnvesteerd de verliezen of winsten van het bedrijf, aangezien “veel SpaceX-investeerders hun aandelen zien als een langetermijninzet” en “niet bezorgd zijn over het zien van resultaten.”

#2. Lockheed Martin

Deze defensiegigant is betrokken geweest bij NASA’s Marsmissies, waaronder het ontwerpen van ruimtevaartuigen en technologieën voor Marskolonisatie-inspanningen. In 1965 leverde Mariner 4, gelanceerd met een Lockheed Atlas-Agena D-raket, close-up beelden van Mars. Het bedrijf werkte later met NASA aan het Mars-gebonden ruimtevaartuig, de Phoenix Mars Lander.

Lockheed ziet ook het sturen van mensen naar Mars binnen een decennium via zijn Mars Base Camp. Onder dit concept zullen astronauten van de Aarde naar een Mars-orbiterend wetenschappelijk laboratorium worden getransporteerd om realtime wetenschappelijke verkenning uit te voeren om de ideale locatie te bepalen om mensen op het oppervlak te laten landen.

Dit beursgenoteerde bedrijf, met een marktkapitalisatie van $133,34 miljard, heeft zijn aandelen momenteel verhandeld op $559,42, een stijging van 23,43 % jaar-tot-datum (YTD). Lockheed heeft een EPS (TTM) van 27,58 en een P/E (TTM) van 20,29, terwijl het een dividendrendement van 2,25 % uitkeert.

Voor de resultaten van het tweede kwartaal meldde het bedrijf een stijging van 9 % in de nettowinst tot $18,1 miljard. Naarmate geopolitieke spanningen toenemen en de oorlog tussen Rusland‑Oekraïne en Israël‑Palestina voortduurt, verwacht Lockheed dat de nettowinst voor 2024 zal liggen tussen $70,5 miljard en $71,5 miljard. Voor de defensiecontractant blijft de F-35 de hoogste prioriteit, terwijl het potentiële bestellingen voor 300 F-16‑vliegtuigen ziet vanuit de Filipijnen, Turkije en Thailand.

Conclusie

Sciencefiction heeft de hele tijd de idee van het terraformen van Mars om menselijke beschaving te ondersteunen omarmd, en zoals het nieuwste onderzoek toont, kan het idee in de niet‑zo‑verre toekomst werkelijkheid worden.

In de loop der jaren zijn er voorstellen ontstaan om de planeet op te warmen, haar in staat te stellen vloeibaar water te behouden, gewassen te laten groeien en mensen te laten ademen. Tot nu toe blijven dit alles slechts ideeën en voorstellen. Toch, naarmate de tijd vordert, neemt de haalbaarheid van terraforming aanzienlijk toe, en daarmee worden de barrières om Mars bewoonbaar te maken verminderd.

Naarmate we de Rode Planeet beter begrijpen en de technologie vordert, zullen zelfvoorzienende omgevingen ontstaan, die uiteindelijk een langdurige menselijke aanwezigheid op Mars haalbaar maken en nieuwe mogelijkheden en kansen voor mensen creëren.

Klik hier om meer te leren over de toekomstige ruimtegebaseerde economie.