miniaturadaimagem|240x240px|Concepção artística de como seria o processo de terraformação de Marte. A terraformação de Marte é um processo hipotético de engenharia planetária pelo qual o clima, atmosfera, superfície e outras propriedades naturais conhecidas do planeta Marte seriam deliberadamente alteradas com o objetivo de tornar o ambiente de grandes áreas de Marte mais favoráveis aos assentamentos humanos, e assim tornando muito mais segura e sustentável a colonização humana no planeta.
O conceito baseia-se no pressuposto de que o ambiente de um planeta pode ser alterado por meios artificiais. Vários métodos têm sido propostos, alguns dos quais envolvem custos econômicos e ambientais proibitivos, enquanto outros são tecnologicamente inviáveis. Em 2018, com a tecnologia existente, a terraformação de Marte não é possível.Mars Terraforming Not Possible Using Present-Day Technology. NASA's Mars Exploration Program. July 30, 2018. Qualquer mudança climática induzida em curto prazo é proposta para ser impulsionada pelo aquecimento oriundo do efeito estufa, que seria produzido por um aumento no dióxido de carbono (CO2) e um consequente aumento na quantidade de vapor de água na atmosfera marciana. No entanto, Marte não retém dióxido de carbono suficiente que poderia ser adicionado na sua atmosfera para aquecê-lo. Neste caso, a importação de gases do efeito estufa seria uma solução para isso, embora impraticável, esta é uma ideia a ser estudada, mas também sofre do problema de que Marte é incapaz de manter grande parte da atmosfera.
Motivação e ética miniaturadaimagem|300x300px|Ilustração de plantas crescendo em uma base imaginária em Marte. O futuro crescimento da população e o consequente aumento da demanda por recursos naturais poderá requisitar a colonização humana de outros corpos celestes do Sistema Solar, tal como Marte, a Lua e os outros planetas internos, além do cinturão de asteroides. A colonização espacial facilitaria a coleta e a extração de energia e dos recursos naturais do Sistema Solar.
Além disso, no caso de uma catastrófica extinção em massa, tal como em um evento de impacto, as espécies terrestres, incluindo os seres humanos, poderiam viver nesse segundo planeta habitável.
Em muitos aspectos, Marte é o mais semelhante à Terra de todos os outros planetas do Sistema Solar. Acredita-se que Marte, no início de sua história geológica, teve um ambiente parecido com o da Terra, com água abundante e uma atmosfera mais espessa que foi perdida ao longo de centenas de milhões de anos. Considerando a semelhança e a proximidade, Marte seria o alvo mais eficiente e eficaz de terraformação dentro do Sistema Solar.
Considerações éticas da terraformação envolvem o potencial deslocamento ou a destruição da vida nativa de Marte, se tal vida existir, ainda que em forma microbiana.The Ethical Dimentsions of the Space Settlement Martyn J. Fogg.The Ethics of Terraforming – Valencia Ethics Review
Desafios e limitações
O ambiente marciano apresenta vários desafios a serem superados para o processo de terraformação, e a extensão da terraformação pode ser limitada por alguns fatores ambientais fundamentais. Aqui está uma lista de algumas coisas em que Marte difere da Terra, e que a terraformação procura abordar:
Níveis de luz solar reduzidos (Marte recebe cerca de 59% da iluminação solar que a Terra recebe); Gravidade baixa (a gravidade marciana equivale a somente 38% a terrestre); Atmosfera tóxica e rarefeita; Pressão atmosférica cerca de 100 vezes menor do que a da Terra; Níveis de radiação solar, cósmica e ionizante mais altos do que na superfície terrestre; Temperatura média de −63 °C (210 K) em comparação com a média de 14 °C (287 K) da Terra; Instabilidade molecular, as ligações entre átomos se quebram em moléculas críticas, como as compostos orgânicos; A água líquida é escassa ou inexistente; Ocorre tempestades de poeira globais; Não existem fontes naturais de alimento; Solo tóxico e estéril; Ausência de um campo magnético eficiente para proteger a superfície contra o vento solar.
Baixa gravidade e pressão A gravidade superficial em Marte é equivalente a 38% a da Terra. Não se sabe se isso é suficiente para prevenir os problemas de saúde associados à ausência de gravidade.Gravity Hurts (so Good) – NASA 2001
A atmosfera de CO2 de Marte tem cerca de 1% da pressão atmosférica da Terra ao nível do mar. Estima-se que há gelo de CO2 suficiente no regolito e nas calota polares para formar uma atmosfera de 30 a 60 kPa se o CO2 for liberado pelo aquecimento planetário. O reaparecimento de água líquida na superfície marciana aumentaria os efeitos de aquecimento e densidade atmosférica, mas a gravidade mais baixa de Marte requer 2,6 vezes mais massa de ar do que na Terra para obter a pressão ideal de 100 kPa na superfície. Outros materiais voláteis adicionais para aumentar a densidade da atmosfera de Marte deveriam ser fornecidos a partir de uma fonte externa, neste caso, o redirecionamento de vários asteroides maciços contendo amônia (NH3) como fonte de nitrogênio seriam uma boa solução.
Respiração em Marte As condições atuais na atmosfera marciana, a menos de 1 kPa de pressão atmosférica, estão significativamente abaixo do limite de Armstrong (que é de 6 kPa), onde a pressão muito baixa faz com que líquidos corporais expostos, como saliva, lágrimas e líquidos que lubrificam os alvéolos pulmonares fervam. Sem um traje pressurizado, nenhuma quantidade de oxigênio respirável liberada por qualquer meio iria sustentar a vida de respiração aeróbica por mais de alguns minutos. Num relatório técnico da NASA, após a exposição a pressão abaixo do limite de Armstrong, um sobrevivente relatou que sua última lembrança consciente era de que a água em sua língua começou a ferver. Nessas condições, os seres humanos morreriam em questão de minutos, a menos que uma ação fornecesse suporte à vida.
Se a pressão atmosférica de Marte pudesse subir acima de 19 kPa, já não seria mais necessário o uso de um traje pressurizado. Os humanos só precisariam usar uma máscara que fornecesse oxigênio a 100% sob pressão positiva. Um aumento adicional para 24 kPa na pressão atmosférica permitiria uma máscara simples fornecendo oxigênio puro. Isso pode ser semelhante a alpinistas que se aventuram em pressões abaixo de 37 kPa, onde uma quantidade insuficiente de oxigênio frequentemente resulta em mortes por hipóxia. No entanto, se o aumento da pressão atmosférica fosse obtida com o aumento de CO2 (ou outro gás tóxico), a máscara teria que garantir que o gás não entrasse no aparelho de respiração. Concentrações de CO2 tão baixas quanto 1% causam sonolência em humanos, concentrações de 7% a 10% podem causar asfixia, mesmo na presença de oxigênio suficiente.
Combate aos efeitos da radiação espacial O planeta Marte não possui um campo magnético global eficiente, isso significa que o vento solar interage diretamente com a atmosfera de Marte, levando à formação de uma magnetosfera fraca a partir de canais do campo magnético.The Structure of Martian Magnetosphere at the Dayside Terminator Region as Observed on MAVEN Spacecraft. Vaisberg, O.L et al. Journal Of Geophysical Research, Vol. 123, pp. 2679-2695. 2018. Isto cria desafios para a atenuação da radiação solar e também dificulta a retenção de uma atmosfera, causando o escape atmosférico.
Acredita-se que a falta de uma magnetosfera significativa seja uma das razões para a fina atmosfera de Marte. A ejeção induzida pelo vento solar nos átomos atmosféricos de Marte foi detectada por sondas orbitais, indicando que o vento solar removeu a atmosfera marciana ao longo do tempo. A camada de ozônio da Terra fornece proteção adicional, a luz ultravioleta é bloqueada antes de dissociar a água em hidrogênio e oxigênio.
Restaurar os pólos magnéticos marcianos ou fornecer uma magnetosfera eficiente para o planeta, é considerado essencial para restaurar a atmosfera marciana, para que a água possa fluir em estado líquido. No entanto, isso só resolveria uma das maneiras do escape atmosférico de Marte, pois a perda atmosférica também é causada devido a mecanismos térmicos.
Vantagens
miniaturadaimagem|Imagem hipotética de Marte já terraformado. Segundo os cientistas, Marte encontra-se na borda externa da zona habitável, uma região do Sistema Solar onde a água líquida na superfície pode ser sustentada se os gases de efeito estufa concentrados puderem aumentar a pressão atmosférica. A falta de um campo magnético e de atividade geológica no planeta pode ser um resultado de seu tamanho relativamente pequeno, o que permitiu que o interior de Marte esfriasse mais rapidamente que o da Terra, embora os detalhes de tal processo ainda não sejam bem compreendidos.
Há fortes indícios de que Marte já teve uma atmosfera tão espessa quanto a da Terra durante um estágio anterior de seu desenvolvimento, e que sua pressão sustentava água líquida abundante na superfície. Embora a água pareça ter estado presente na superfície marciana, o gelo subterrâneo existe atualmente das latitudes médias aos pólos.Steep Slopes on Mars Reveal Structure of Buried Ice. NASA Press Release. January 11, 2018.Ice cliffs spotted on Mars. Science News. Paul Voosen. January 11, 2018. O solo e a atmosfera de Marte contêm muitos dos principais elementos cruciais para a vida, incluindo enxofre, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, fósforo e carbono.
A mudança climática induzida no curto prazo provavelmente seria impulsionada pelo aquecimento oriundo do efeito estufa produzido por um aumento no dióxido de carbono (CO2) atmosférico e um consequente aumento do vapor de água no planeta. Estes dois gases são as únicas fontes prováveis de aquecimento que estão disponíveis em grandes quantidades no ambiente de Marte.Can Mars be Terraformed? (PDF) B. M. Jakosky and C. S. Edwards. Lunar and Planetary Science XLVIII, 2017 No entanto, a gravidade em Marte não é forte o suficiente para segurar o vapor de água, que acabaria escapando para o espaço. Grandes quantidades de gelo de água (H2O) existem abaixo da superfície marciana, bem como na superfície dos pólos, onde é misturado com gelo seco (CO2). Quantidades significativas de água estão localizadas no polo sul de Marte, que, se derretido, corresponderia a um oceano plano de profundidade de cerca de 5 a 11 metros. O dióxido de carbono (CO2) congelado nos pólos sublima para a atmosfera durante os verões marcianos, e pequenas quantidades de resíduos de água são deixadas para trás, ventos rápidos varrem os pólos a velocidades próximas de 400 km/h. Essa ocorrência sazonal transporta grandes quantidades de poeira e gelo de água para a atmosfera, formando nuvens de gelo semelhantes às da Terra.
A maior parte do oxigênio na atmosfera marciana está presente com o dióxido de carbono (CO2), que é o principal componente atmosférico. O oxigênio molecular (O2) existe apenas em quantidades mínimas, já que Marte não possui gravidade suficiente para mantê-lo. Grandes quantidades de oxigênio elementar também podem ser encontradas na ferrugem (Fe2O3) que cobre a superfície marciana na forma de per-nitratos. Uma análise das amostras de solo coletadas pela sonda Phoenix indicou a presença de perclorato, que tem sido usado para liberar oxigênio em geradores químicos. A eletrólise poderia ser empregada para separar a água de Marte em oxigênio e hidrogênio se houvesse água líquida e eletricidade suficientes. No entanto, se liberados na atmosfera, eles escapariam para o espaço.
Métodos propostos e estratégias
Sublimação do dióxido de carbono