21/04/04

Localmente, la Tierra tiene sus extremos habitables: la Antártida, el Sahara, el Mar Muerto, el Monte Etna. Globalmente, nuestro planeta azul está situado en la zona habitable del sistema solar, o región 'Goldilocks' donde la temperatura y la presión son perfectas para soportar agua líquida y vida. Por los bordes de esta zona de goldilocks orbitan nuestros dos vecinos: el planeta invernadero fugitivo, Venus -el cuál en las condiciones de goldilocks está 'demasiado caliente'- y el frío planeta rojo, Marte, el cual es 'demasiado frío'.

Con una temperatura global común de -55 ºC, Marte es un planeta muy frío. Los modelos estándar proponen calentar Marte hasta alcanzar una temperatura media con gases de invernadero, después con cultivos de plantas industriales adaptadas al frío y microbios fotosintéticos. Este modelo de terraformación incluye refinamientos diversos como espejos orbitales y las fábricas químicas que irradian fluorocarbonos. A la larga con la ayuda de la biología, la industrialización, y el tiempo, la atmósfera comienza a ponerse más gruesa (la atmósfera marciana actual es 99 % más delgado que la de la Tierra). Para terraformar Marte, dependiendo de la elección y la concentración de gases de invernadero usados, puede llevar de muchas décadas a siglos antes de que un astronauta pudiese comenzar a levantar una visera y por primera vez, respirar aire marciano. Tales propuestas iniciarían el primer esfuerzo consciente en ingeniería planetaria y aspiraría a cambiar el ambiente global en uno menos hostil para la vida como lo conocemos en la Tierra.

Otra versión para estos cambios globales es una local, familiar para aquellos que han viajado al Sahara. Ocasionalmente la vida florece en un oasis desértico. Una estrategia local para cambiar Marte, según el biólogo Omar Pensado Díaz, el director del proyecto Mex-Areohab, puede ser comparada con la transformación de un oasis a la vez. El tamaño mínimo del oasis se extiende hasta el diámetro de una cubierta plástica en forma de cúpula, como un invernadero con un calefactor del espacio. De este modo, microterraformación es la alternativa más pequeña para un planeta que por otra parte es un sistema abierto escapándose al espacio. Díaz contrasta la forma en que un físico podría cambiar Marte con herramientas industriales con los métodos de invernadero de un biólogo.

Díaz habló con Astrobiology Magazine sobre lo que quiere decir con remodelar Marte con minúsculos estadios, hasta que se conviertan en exuberantes oasis desérticos.

Concepción artística de un primer puesto avanzado de terraformación para visitantes humanos a Marte. Pintado por Mark Dowman. Crédito: Dowman/JSC/NASA	La concepción de un artista de cómo un Marte terraformado, con un océano extendiéndose a lo largo de la mayor parte de su hemisferio boreal, podría ser visto desde la orbita de Marte, por Michael Carroll. En 1991 esta imagen fue usada en la cubierta delantera del ejemplar de Nature "Haciendo Marte habitable"

Astrobiology Magazine (AM): ¿Sería correcto concluir que usted estudia las diferencias entre una estrategia global y una estrategia local de terraformación?

Omar Pensado Díaz (OPD): Estoy deseando integrar los modelos, más que enfocar la atención en sus diferencias. La terraformación global, o calentar un planeta con gases de invernadero, es una estrategia o un modelo concebido desde la perspectiva de la Física.

Hablo de un modelo llamado microterraformación, el cual será posible con una herramienta llamada Unidad Mínima de Terraformación (MUT). El concepto de una Unidad Mínima de Terraformación está explicado como un ecosistema funcionando como la unidad fundamental de naturaleza. Un MUT comprende un grupo de organismos vivientes y el ambiente físico y químico donde viven, pero aplicado para el desarrollo de una colonización biológica y un proceso de remodelación de Marte.

Técnicamente hablando, es un invernadero en forma de cúpula presurizado que contendría y protegería un ecosistema interior. Este complejo no estaría aislado del entorno; al contrario estaría constantemente en contacto con él, pero de forma controlada.

Lo que es importante es el intercambio de gases entre las unidades MUT y el ambiente marciano, así el ecosistema mismo tiene un papel importante. El objetivo de este proceso es generar fotosíntesis. Aquí es donde debemos considerar plantas cubriendo la superficie y fábricas químicas procesando la atmósfera.

AM: ¿Cuáles serían las ventajas trabajando localmente, usando su modelo de un oasis en un desierto? ¿Por la analogía biológica con una unidad fundamental de terraformación, quiere decir usted que las celdas tienen no sólo un equilibrio interno, sino que también intercambia con uno externo que difiere del anfitrión entero?

OPD: Las ventajas que encuentro en este modelo son que podemos iniciar un proceso del terraformación más rápido, pero por etapas, por esto es que es microterraformación.

Pero la mayor y más importante ventaja es que podemos hacer vida vegetal empezando a participar de este proceso con la ayuda de la tecnología. La vida es información y eso procesa la información alrededor de ella, empezando un proceso de adaptación a las condiciones interiores de la unidad. Aquí mantenemos que la vida tiene plasticidad y que no sólo se adapta a las condiciones circundantes, sino que también adapta el ambiente a sus propias condiciones. En el lenguaje de genética, esto quiere decir que hay una interacción entre el genotipo y el ambiente, produciendo la adaptación de expresiones del fenotipo a las condiciones dominantes.

Ahora, en un ambiente pequeño como una Unidad con un diámetro de aproximadamente 15 a 20 yardas (14 a 18 m. aproximadamente), podríamos tener un ambiente mucho más caliente que fuera de la Unidad.

AM: Describa cómo sería una de esas Unidades.

OPD: Una cúpula de doble capa, de fibra plástica y transparente. La cúpula generaría un efecto invernadero dentro que subiría significativamente la temperatura durante el día y protegería el interior de bajas temperaturas por la noche. Además, la presión de la atmósfera estaría más alta dentro, cerca de 60 o 70 milibares. Eso sería suficiente para permitir los procesos fotosintéticos de las plantas así como también agua líquida.

En condiciones termodinámicas, nosotros ahora hablamos de una falta de equilibrio. Con objeto de reactivar Marte, necesitamos crear un desequilibrio termodinámico. La Unidad generaría lo que es necesario primero, como la formación de partículas pequeñas de gas para las diferencias de temperatura. Tal proceso es un objetivo junto con el camino para una estrategia global.

Hablando con propiedad, las Unidades serían como trampas para capturar dióxido de carbono; soltarían oxígeno y generarían biomasa. El oxígeno luego se dosificaría a la atmósfera periódicamente. Un sistema de válvulas soltaría gases al exterior y entonces la presión atmosférica interior decrecería hasta 40 o 35 milibares, las válvulas se cerrarían automáticamente. Y las otras se abrirían y, por la succión, el gas entraría en la Unidad y la presión atmosférica original se nivelaría. Este sistema no sólo no permitiría la liberación de oxígeno sino la liberación de otros gases.

AM: En algo semejante a un modelo de oasis, esto es un sistema abierto, pero eso no tendría efecto en las condiciones regionales. En otras palabras, ¿quedaría la fuga local diluida, y en esos casos, cómo es de diferente la microterraformación de los invernaderos simplemente operativos?

OPD: Los invernaderos -en este caso la Unidad Mínima de Terraformación- están pensados para comenzar un cambio gradual en Marte. La diferencia depende de su radio de acción, ahí está donde el proceso del microterraformación comienza. Además, eso depende de cómo se mire, porque con este método tratamos de repetir el patrón de evolución que una vez tuvo éxito en la Tierra, para transformar la atmósfera del planeta en otra y para hacer entrar a Marte en una fase de desequilibrio termodinámico.

La ventaja principal es que podemos controlar un proceso de terraformación en una microescala; podemos convertir Marte en un lugar similar a la Tierra de forma más rápida y hacerlo interactuar con el ambiente circundante al mismo tiempo. Ese es el aspecto más importante: prosperar con los procesos más rápidos. Como dije antes, la idea es seguir el mismo patrón de evolución desarrollado en la Tierra al poco tiempo de la aparición de la fotosíntesis. Había plantas terrestres que remodelaron y terraformaron la Tierra, generando dióxido de carbono desde la superficie y distribuyéndolo hacia la atmósfera que existía en aquel entonces.

Los Drs. Chris McKay y Robert Zubrin presentaron un interesante modelo que proponía colocar tres grandes espejos orbitales. Los espejos reflejarían la luz del Sol hacia el polo sur de Marte y sublimarían el estrato de hielo seco (nieve de dióxido de carbono) para aumentar el efecto invernadero y luego acelerar el calentamiento global del planeta.

Estos espejos tendrían el tamaño de Texas.

Pienso que si la misma infraestructura usada en esos espejos se usara para construir cúpulas para una Unidad Mínima de Terraformación sobre la superficie marciana, entonces estaríamos generando tasas superiores de formación de gas y oxigenando la atmósfera rápidamente. Por otro lado, parte de la superficie se calentaría de todas formas, las Unidades mantendría el calor solar, sin reflejarlo a la superficie.

La falta de agua líquida para los ecosistemas dentro de las Unidades es debatible. Sin embargo, una variante de una propuesta del Dr. Adam Bruckner de la Universidad de Washington, puede ser utilizada. Consiste en usar un condensador de zeolita (el catalizador mineral); y luego, extraer el agua de la humedad del aire entrante. El agua diluviaría dentro diariamente. De nuevo, activaríamos algunas etapas de un ciclo hidrológico, capturando dióxido de carbono, soltando gases a la atmósfera y haciendo la superficie de la tierra más fértil. Estaríamos haciendo una acelerada terraformación en una parte muy pequeña de Marte, pero si ponemos centenares de esas Unidades, entonces los efectos de la degasificación sobre la superficie y la atmósfera tendría repercusiones planetarias.

La luz del sol queda absorbida por la superficie del planeta, por lo cual luego se irradia energía infrarroja en la atmósfera. Los gases de invernadero impiden que esa energía se escape al espacio. Crédito: NASA	El polvo de escarcha cubre las llanuras rojas en una tempranera primavera. La temperatura anual media de Marte es de -55 ºC. Crédito: MSSS/JPL NASA

AM: Cuando las biosferas cerradas han operado en la Tierra, como en Biosfera 2, los problemas surgieron con -por ejemplo- la pérdida de oxígeno debido a la combinación con la roca para formar carbonatos. ¿Hay ejemplos hoy de sistemas a gran escala autosostenidos en la Tierra?

OPD: ¿Sistemas de gran escala, de recursos propios construidos por humanos? No conozco ninguno, salvo la vida misma que es un sistema de recursos propios que toma del ambiente circundante lo que necesita para funcionar.

Ese fue el problema de las biosferas cerradas, no pudieron hacer un circuito de retroalimentación como ocurre en la Tierra. Además de esto, el sistema que propongo no estaría cerrado; interactuaría con el ambiente de Marte a intervalos, soltando en parte lo que habría sido procesado por la acción de la fotosíntesis, incorporando gases nuevos. La Unidad Mínima de Terraformación no será un sistema cerrado.

Si tenemos en cuenta la "teoría Gaia", de James Lovelock, podríamos considerar a la Tierra como un sistema a gran escala, autosostenido, debido a que los ciclos biogeoquímicos están activos -una situación que no se da hoy en Marte. Una porción grande de su oxígeno está combinada con su superficie, dando al planeta un aspecto oxidado. En este sentido, dentro de la Unidad Mínima de Terraformación, los ciclos biogeoquímicos serían reactivados. Estas cúpulas liberarían oxígeno y carbonatos, entre otros, y así la liberación comenzaría a fluir gradualmente hacia la atmósfera del planeta.

Una vista de Marte transformado tal como es visto desde
una base en la luna marciana, Phobos. Si el norte está en
la parte superior (donde el Océano Boreal se encontraría),
entonces los volcanes de Tharsis y el Monte Olympus
deberían estar rotados apenas 90 grados al oeste.
Crédito: NASA

AM: El método más rápido a menudo mencionado para la terraformación global es introducir fluorocarbonos en la atmósfera marciana. Con un porcentaje pequeño de cambios, el aumento de temperatura y los cambios de presión prosiguen. Esto depende de la interacción solar. ¿Tendría una burbuja cerrada este mecanismo disponible, por ejemplo si la luz ultravioleta no penetrara dentro de las cúpulas?

OPD: Estamos hablando de un método alternativo a éste -no usando fluorocarbonos y otros gases de invernadero. El método que proponemos captura dióxido de carbono para el incremento de la biomasa, libera oxígeno y almacena el calor interior, todo para generar una desgasificación de dióxido de carbono dentro de la Unidad. Otros gases atrapados dentro del terreno hoy se dosificarían a la atmósfera marciana para densificarla gradualmente. Realmente, la exposición directa de un ecosistema a rayos ultravioleta sería contraproducente para la captura de dióxido de carbono, formación de biomasa y la generación del gas en partículas muy finas. Precisamente, la bóveda funciona para proteger un ecosistema de la radiación fría y ultravioleta, así como también para mantener su presión interior.

Ahora, la bóveda sería una trampa importante de calor y un aislante térmico. Haciendo una analogía con una célula, la bóveda es como una membrana biológica que conduce al ecosistema local a un desequilibro termodinámico.

AM: ¿Podrían las altas concentraciones de gases de invernadero (como el metano, dióxido de carbono o CFCs) ser localmente tóxicas antes de tener cualquier efecto global?

OPD: La vida puede adaptarse a las condiciones que son tóxicas para nosotros; una concentración elevada de dióxido de carbono puede traer buenas consecuencias para las plantas, e incluso puede aumentar su producción, o, como con metano, existen algunos organismos metanogénicos que requieren de este gas para su subsistencia.

Tales gases son apropiados para subir la temperatura global; por otra parte, el dióxido de carbono es el gas más apropiado para la vida vegetal. La meta es reproducir patrones evolucionistas conduciendo la adaptación gradual de estos organismos a un ambiente nuevo, y la adaptación del ambiente a estos organismos.

La delgada capa atmosférica sobre el terreno con cráteres.
Crédito: JPL/NASA

AM: La terraformación global en Marte tiene rangos de tiempo que varían desde un siglo hasta incluso largos períodos de tiempo.

OPD: Eso dependerá de la eficiencia fotosintética de las plantas y su capacidad para adaptarse al ambiente mientras se adapta el ambiente. Sin embargo, podemos considerar dos estimaciones: una local y otra global.

En una forma más explícita, esas estimaciones pueden ser primero medidas en cada Unidad Mínima de Terraformación a través de su eficiencia fotosintética, de velocidad de oxigenación, captura de dióxido de carbono y desgasificación de la superficie de la bóveda. Esta tasa dependería de la incidencia solar y el efecto invernadero. A un nivel global, la velocidad de la remodelación del planeta dependería de cuántas Unidades Mínimas podrían ser instaladas por toda la superficie marciana. Es decir, cuantas más Unidades Mínimas de Terraformación hubiese, más rápidamente sería completada la transformación del planeta.

Me gustaría aclarar algo que pienso es importante en este punto. El logro principal sería convertir Marte en un planeta verde antes de que la humanidad lo pudiera habitar en la forma en la que lo hacemos en la Tierra hoy. Sería extraordinario ver cómo responde la vida vegetal, primero dentro de las Unidades Mínimas de Terraformación y luego, cuándo esas máquinas han terminado su ciclo y la vida emerge como una explosión hacia el exterior, ver la evolución imparable de las especies que tendría lugar, desde que la vida respondiese al ambiente y el ambiente respondiera a la vida.

Y bien podríamos observar árboles, como los pinos que en la Tierra tienen un tronco grande y recto. En Marte podemos tener unas especies más acomodaticias, lo suficientemente fuertes como para resistir bajas temperaturas y vientos fuertes. Como máquinas fotosintéticas, los pinos estarían cumpliendo con su papel como transformadores planetarios, guardando agua, minerales y dióxido de carbono para la acumulación de biomasa.

AM: ¿Qué planes futuros tiene para la investigación?

OPD: Quiero iniciar simulaciones parciales de las condiciones marcianas. Esto es necesario para indagar y mejorar la operación de las Unidades Mínimas de Terraformación, así como también la respuesta fisiológica de plantas en tales condiciones. En otras palabras, ensayos.

Esta es una investigación multidisciplinaria e interinstitucional, así la participación de ingenieros, biólogos y especialistas genéticos será necesaria, así como también otras organizaciones científicas interesadas en el tema. Debo decir que éste es simplemente el primer intento; Es una teoría que podríamos hacer y que podríamos probar en nuestro propio planeta, por ejemplo, peleando contra la proliferación agresiva del desierto, rehabilitando terrenos y creando obstáculos para detener su avance gradual.

Díaz es el director del proyecto Mex-Areohab en México, propuesto por The Mars Society España. La meta de este proyecto es desarrollar una residencia y una estación experimental para asentamientos humanos en Marte. La estación experimental basada en la Tierra desarrollará la tecnología necesaria para generar electricidad y reciclar agua en Marte. Díaz ha propuesto instalar la estación experimental de la residencia en el volcán Pico de Orizaba, a una altura de 14.400 pies (4,4 Km. aproximadamente). Además de trabajar en la estación del Mex-Areohab, Díaz también desarrolla un plan complementario para enviar misiones tripuladas a Marte. La asistencia de la traducción está proporcionada por David Morales, Universidad de Veracruz.

Noticia original: Astrobiology Magazine.
Fuente: Astroseti.