Jüngste Forschungen deuten darauf hin, dass der Mars durch den Menschen terraformiert werden könnte

In Anbetracht der zahlreichen Pläne, menschliche Außenposten auf dem Mond zu errichten und diese Infrastruktur dann für Missionen zum Mars zu nutzen, liegen die Möglichkeiten des Terraforming unter vielleicht näher als wir denken. Leider ist jeder Plan zur Terraformierung des Mars mit ungelösten Hindernissen behaftet, zu denen nicht zuletzt die Kosten, die Entfernung und die Notwendigkeit von Technologien gehören, die derzeit nicht existieren.

Um einen Treibhauseffekt auszulösen und die Marsoberfläche zu erwärmen, wären große Mengen an Treibhausgasen erforderlich, deren Transport sehr schwierig und teuer wäre.

Ein Team von Ingenieuren und Geophysikern unter der Leitung der Universität von Chicago hat jedoch eine neue Methode für das Terraforming des Mars mit Hilfe von Nanopartikeln vorgeschlagen. Diese Methode würde sich die bereits auf der Marsoberfläche vorhandenen Ressourcen zunutze machen und wäre laut ihrer Machbarkeitsstudie ausreichend, um den Terraforming-Prozess einzuleiten.

Das Team wird geleitet von Samaneh Ansari, Studentin am Fachbereich für Elektro- und Computertechnik (ECE) an der Northwestern University in Chicago; Edwin Kite, Professor für geophysikalische Wissenschaften an der University of Chicago; Ramses Ramirez, außerordentlicher Professor am Fachbereich für Physik an der University of Central Florida; Liam J. Steele, Forscher am Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF); und Hooman Mohseni, Professor an der Northwestern University.

Terraforming-Prozess auf dem Mars

Nach Ansicht von Fachleuten gibt es drei grundlegende Methoden, die den Beginn eines großen Wandels im Ökosystem darstellen, und jede von ihnen ist miteinander verflochten. Das heißt, der Fortschritt in einem Bereich wird sich unweigerlich positiv auf einen anderen auswirken.

These steps are:

1. Warming the planet
2. Thickening the atmosphere
3. Melt water ice

Wenn sich der Planet erwärmt, würden die Polkappen und der Permafrostboden schmelzen und flüssiges Wasser an die Oberfläche und als Dampf in die Atmosphäre entlassen. Auch das reichlich vorhandene Trockeneis auf beiden Polkappen (insbesondere auf der Südhalbkugel) würde freigesetzt, wodurch die Atmosphäre verdickt und weiter erwärmt würde.

In der Vergangenheit wurde in Vorschlägen zum Terraforming des Mars empfohlen, den ersten Schritt durch die Auslösung eines Treibhauseffekts zu tun, insbesondere durch die Einführung zusätzlicher Treibhausgase (THG). Beispiele hierfür sind zusätzliches Kohlendioxid, Methan, Ammoniak und Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die auf dem Mars abgebaut oder von der Erde oder von der Venus, dem Titan und dem äußeren Sonnensystem importiert werden müssten. Leider würden diese Optionen eine Flotte von Raumfahrzeugen erfordern, die Rundflüge zum Mars, zur Venus oder zum äußeren Sonnensystem machen, und/oder intensive Bergbauarbeiten auf dem Mars.

Innovative Vorschläge für die Terraforming-Forschung

Der Vorschlag von Ansari und seinen Kollegen sieht stattdessen die Verwendung von Staubpartikeln vor, die aus lokalen Mineralien hergestellt wurden. Dank Missionen wie Curiosity und Perseverance, die zahlreiche Gesteins- und Bodenproben zur Analyse gesammelt haben, wissen wir, dass die Staubkörner des Mars reich an Eisen und Aluminium sind.

Indem man sie zu leitenden Nanostäbchen von etwa 9 Mikrometern Länge formt und sie in verschiedenen Konfigurationen anordnet, könnten diese Partikel in die Atmosphäre entlassen werden, wo sie das Sonnenlicht absorbieren und streuen würden.

Um festzustellen, wie sich diese Partikel auf die Marsatmosphäre auswirken würden, führte das Team Simulationen mit dem Quest-Hochleistungsrechencluster der Northwestern University und dem Midway 2-Rechencluster des Research Computing Center (RCC) der University of Chicago durch.

Ausgehend von einer 10-jährigen Lebensdauer der Partikel wurden zwei Klimamodelle simuliert, in denen pro Sekunde 30 Liter Nanopartikel in die Atmosphäre abgegeben wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Prozess den Mars um mehr als 30 °C erwärmen würde - genug, um die Polkappen zum Schmelzen zu bringen. In den Simulationen stellte das Team fest, dass ihre Methode mehr als 5.000 Mal effizienter ist als frühere Vorschläge zur Auslösung eines Treibhauseffekts auf dem Mars.

Außerdem würde die erhöhte Durchschnittstemperatur die Marsumgebung für mikrobielles Leben geeignet machen, was für die Pläne zur ökologischen Umgestaltung des Mars von entscheidender Bedeutung ist. Durch die Einführung photosynthetischer Bakterien (z. B. Cyanobakterien) könnte das atmosphärische Kohlendioxid langsam in Sauerstoffgas umgewandelt werden. Genau auf diese Weise wurde Sauerstoff vor 3,5 Milliarden Jahren zu einem festen Bestandteil der Erdatmosphäre.

Weitere Forschung ist erforderlich

Bevor eine solche Methode im Feld auf dem Mars getestet werden kann, ist eine der größten Fragen, wie die Partikel durch atmosphärische Veränderungen auf dem Mars beeinflusst werden. Derzeit gibt es auf dem Mars Wolkenbildung und Niederschlag in Form von Trockeneis, das in der Atmosphäre kondensiert und als CO2-Schnee auf die Oberfläche zurückfällt. Sobald die Polkappen schmelzen, könnte es auf dem Mars mehr Wolkenbildung und Niederschläge geben, die Wasser enthalten, das um die Partikel herum kondensieren könnte, so dass sie als Regentropfen auf die Oberfläche zurückfallen.

Diese und andere potenzielle Klima-Rückkopplungsmechanismen könnten zu einer Vielzahl von Problemen führen. Einer der besten Aspekte der vorgeschlagenen Methode ist jedoch ihre Umkehrbarkeit: Wenn man die Produktion und Freisetzung der Partikel in die Atmosphäre stoppt, wird die Erwärmung schließlich aufhören.

Außerdem geht es in der Studie nur darum, die Atmosphäre so weit zu erwärmen, dass dort mikrobielles Leben möglich ist und schließlich Nahrungsmittel angebaut werden können. Nichtsdestotrotz bietet diese Studie Terraforming-Enthusiasten eine praktikable und erschwinglichere Möglichkeit, den gesamten Prozess der "Begrünung des Mars" in Gang zu setzen.