¿Es realmente necesario un campo magnético para terraformar Marte?

Veo tantas discusiones sobre cómo el principal obstáculo para la terraformación de Marte es la falta de un campo magnético. Si Marte tuviera una atmósfera tan espesa como la de la Tierra pero sin campo magnético, ¿no se necesitarían escalas de tiempo geológico para que el viento solar despojara la atmósfera marciana? ¿Cuántos años podríamos vivir en Marte antes de tener que reponerlo? ¿Y esta espesa atmósfera protegería suficientemente a las personas en la superficie de la radiación?

La atmósfera debe escalarse para proporcionar una presión habitable. No podemos hacerlo crecer arbitrariamente solo para detener la radiación.
@SF .: Hay una gama bastante amplia de presiones habitables según los porcentajes de oxígeno y otros gases: el aire normal se puede respirar hasta un par de bares sin toxicidad, una mezcla baja en oxígeno + nitrógeno lo llevará hasta casi diez bares, Etcétera.
¿La necesidad de un campo magnético no tiene más que ver con la protección contra la radiación que con la retención de la atmósfera?
@Nathan Tuggy Respirar una atmósfera con poco oxígeno más nitrógeno a casi diez bares no es posible debido a la narcosis por nitrógeno. La presión parcial de nitrógeno debe limitarse a 3,2 a 4 bar como máximo. Pero para una exposición continua durante semanas, meses o años, se debe utilizar una presión parcial máxima inferior a unos 2 bar. Para evitar la toxicidad del oxígeno y la narcosis por nitrógeno a presiones más altas, se debe utilizar una mezcla de oxígeno, nitrógeno y helio.
@Uwe: Bastante justo; Estaba dando una estimación aproximada basada en el conocimiento de las profundidades de buceo seguras aproximadas (sin ser realmente un buzo). Conozco trimix, pero por razones obvias no es una solución viable de terraformación en Marte.
@Nathan Tuggy Bucear a 90 m o 10 bares usando una mezcla de oxígeno y nitrógeno solo es todo menos salvar. Hay algunos buzos haciendo esto pero con un alto riesgo. El tiempo en tierra está limitado a unos pocos minutos. Esto no es aplicable para una estancia de semanas, meses o años.
Tos tos ...Venus...
@MikeHarris La masa de la atmósfera es más importante para la reducción general de la radiación. Ver: falta de extinciones masivas durante las inversiones de los polos magnéticos en la Tierra.

Respuestas (3)

Marte no tiene un campo magnético para proteger cualquier atmósfera que podamos agregar al planeta, pero afortunadamente se perdería muy lentamente, con el tiempo geológico. Afortunadamente, tanto la protección como la creación de una atmósfera marciana se pueden lograr estacionando una estación espacial gigante y poderosa en el punto Lagrange 1 que emitiría un campo magnético que protegería la atmósfera marciana. Sorprendentemente, hay una pequeña actividad volcánica en Marte que libera suficiente gas para eventualmente generar un efecto invernadero descontrolado que le daría a Marte una tercera atmósfera terrestre. https://phys.org/news/2017-03-nasa-magnetic-shield-mars-atmosphere.html

Pero podemos acelerar eso. Zubrin dice que una ciudad de un millón de habitantes tendría la economía para fabricar gases de efecto invernadero 17.000 veces más potentes que el CO2. En solo 100 años, una ciudad de 1 millón de personas obtendría lo siguiente:

  1. Los polos de CO2 marcianos se calientan y se derriten.
  2. Entonces, Marte tendría una atmósfera de CO2 de aproximadamente un tercio de la presión del aire a nivel del mar aquí en la Tierra. Eso nos da protección contra la radiación del sol y los rayos cósmicos.
  3. Protege todas las cúpulas de colonias en todo Marte de micrometeoritos más pequeños que simplemente se quemarían en la atmósfera. ¡Simplemente no son un problema nunca más! (Por supuesto, habría un tamaño mínimo en el que aún atravesarían esa atmósfera de 0,3 bar, y las cúpulas aún requerirían mecanismos de reparación urgentes).
  4. La atmósfera facilitaría la construcción de todos los domos del planeta porque sería menos propenso a la descompresión explosiva, aumentando el tamaño y la viabilidad de algunos de los hábitats de los domos que cubren el valle.
  5. Nos permite caminar en Marte con ropa de civil (con una máscara de respiración de oxígeno, por supuesto), lo que significa que podría andar en bicicleta largas distancias al aire libre con un paquete de respiración ligero y una máscara, reparar sus cúpulas más fácilmente, extraer recursos y básicamente vivir. en la superficie de un mundo alienígena mucho, mucho más fácil.
  6. Derrite el hielo de agua, creando océanos y un ciclo de lluvia, que eventualmente lavará los percloratos en el regolito.
  7. Esto a su vez permite plantas y árboles y cultivo en la superficie y plancton en los océanos. Todo eso alrededor de 100 años después de que la colonia de un millón de personas comience a liberar gases de efecto invernadero. ¿Por qué mover nitrógeno de otros planetas si Marte tiene suficiente que 'solo' necesita hornearse de sus rocas? Marte verde no requiere inmediatamente una atmósfera respirable, pero una lente espacial gigante podría enfocar la luz del sol sobre la superficie marciana concentrada en un punto para derretir la roca y liberar los volátiles. https://www.universetoday.com/9730/zubrin-on-terraforming-mars/
Esto no responde a la pregunta ¿Se necesita realmente un campo magnético para terraformar Marte? o las preguntas posteriores sobre el tiempo de vida de la atmósfera.
¿Qué parte del artículo de phys.org al que me vinculé no responde la pregunta? phys.org/news/2017-03-nasa-magnetic-shield-mars-atmosphere.html
Creo que es una respuesta válida porque desarrolla el argumento de que no es necesario mantener una atmósfera en escalas de tiempo geológicas.

Venus no tiene campo magnético y tiene una atmósfera más espesa que cualquier otro planeta terrestre. Lo cual es un contraejemplo directo a la afirmación de que la falta de campo magnético es lo que hace que sea imposible retener una atmósfera, e incluso si hubiera una causalidad directa entre los dos, hay formas de construir una magnetosfera artificial.

El pozo de gravedad poco profundo de Marte es un problema mucho más importante, y significa que para cualquier plan para terraformar Marte existe una compensación inherente entre la temperatura y la capacidad de retener varios gases atmosféricos porque la distribución de velocidad de Maxwell de las moléculas en la atmósfera puede tener un componente que está por encima de la velocidad de escape.

El CO2 o cualquier cosa más pesada es trivial de retener, el oxígeno y el nitrógeno pueden necesitar cierto cuidado durante escalas de tiempo geológicas prolongadas si la atmósfera superior está demasiado caliente, mientras que prevenir la pérdida de agua es difícil y cualquier hidrógeno libre en la atmósfera superior se escapará. inmediatamente.

Marte no tiene la capacidad de mantener una atmósfera respirable para los humanos, no por la falta de un campo magnético y el viento solar, sino por la falta de masa y energía cinética promedio (y por lo tanto velocidad) de, por ejemplo, oxígeno, o vapor de agua. Esto sucede mucho más rápido que las escalas geológicas.

http://ircamera.as.arizona.edu/astr_250/images/esc_vel.gif

ingrese la descripción de la imagen aquí

fuera de tema, pero creo que venus sería una mejor opción, su atmósfera espesa permitiría colonias flotantes que podrían evitar gran parte del calor en la superficie. Todo lo que las plantas necesitan para crecer se puede extraer de la atmósfera, y las cianobacterias resistentes podrían resultar útiles para reducir la temperatura de la superficie y extraer las sales ácidas para obtener hidrógeno para obtener aún más agua.

No creo que esto sea cierto (ver mi discusión aquí ). Para una sociedad capaz de terraformación planetaria, la atmósfera solo necesita durar un corto tiempo, tal vez cien o mil años, ya que podría repetirse o reponerse según sea necesario. Si bien su trama es atractiva y colorida, no aborda escalas de tiempo cortas y, de hecho, no contiene información de tiempo en absoluto. Además, es mejor incluir una cita o un enlace a la fuente de las imágenes que usa, para ayudar a acreditar a quienes crearon la imagen.
ircamera.as.arizona.edu/astr_250/Lectures/Lec_05sml.htm es la imagen original, en cualquier momento, aproximadamente el 10-15% de cualquier vapor de agua estaría a la velocidad de escape de acuerdo con la distribución de velocidad de Maxwell-Boltzmann.
Parece que pueden faltar algunas palabras antes de "fuera de tema,..."
Tenga en cuenta que la temperatura relevante para el escape atmosférico es la temperatura de la atmósfera superior. Si el aumento de la temperatura de la superficie proviene de un fuerte efecto invernadero, la temperatura de la atmósfera superior para un Marte terraformado puede ser, de hecho, más baja que antes. El principal problema real a largo plazo es evitar que Marte pierda su agua.
Y ofc, si solo desea aumentar la presión y la temperatura de la superficie para poder moverse sin traje presurizado, solo una máscara de oxígeno y obtener protección contra la radiación y los micrometeoritos, entonces eso es relativamente sencillo de hacer simplemente agregando más CO2, que Marte puede aferrarse fácilmente .
¿Cómo es que la atmósfera marciana es irrespirable de todos modos? El gráfico me dice que puede contener oxígeno (y dióxido de carbono), ya que el icono de Marte está encima de la línea que dice "oxígeno, nitrógeno". El agua es más el problema.
En mi respuesta a otra pregunta sobre la terraformación de Marte, señalé que, de hecho, Marte podría retener su agua después de la terraformación: space.stackexchange.com/questions/31469/… . Es porque el agua quedaría atrapada en frío en la atmósfera inferior, en lugar de llegar a la atmósfera superior donde podría escapar.