¿Qué podemos hacerle a Marte para darle una atmósfera de supervivencia?

El oxígeno es fácil: importa/fabrica más y llena tu atmósfera con él. La parte difícil será conseguir la atmósfera para empezar; si puedes hacer eso, el resto son solo detalles.

Pero aquí está el problema con la atmósfera marciana: la gravedad. Más específicamente, Marte no tiene suficiente.

La gravedad de la superficie marciana es$3.711\;\mathrm{m/s^2}$; eso es solo un cabello por debajo del 38% de la Tierra$9.78\;\mathrm{m/s^2}$. Si tomara toda la atmósfera de la Tierra y la trasplantara a Marte, simplemente pesaría menos y terminaría con una presión superficial de aproximadamente 38 kilopascales (en comparación con los ~100 kPa de la Tierra) ¹ . A esa presión, el agua herviría a 75 °C en la superficie (frente a los 100 °C aquí en la Tierra). ¡Así que tendrías que mantener el aire acondicionado bastante alto solo para evitar que tus océanos se evaporen! No puedo hablar de los otros efectos de una presión tan baja (va a tener todos los efectos del "mal de altura" agudo hasta que se aclimate, si es que puede aclimatarse a una altitud equivalente a la Tierra de ~ 25,000 pies. ..), aunque me parece que eso sería extremadamente incómodo, por decir lo menos.

Pero hay un problema aún mayor: Marte no tiene suficiente gravedad para mantener esa atmósfera. La baja densidad atmosférica de Marte no es simplemente una casualidad aleatoria; los gases tienen tendencia a alejarse flotando. Esto es cierto incluso para la atmósfera planetaria, que puede escapar al espacio . Marte simplemente es físicamente incapaz de sostener la atmósfera de la Tierra, por lo que su atmósfera de 38 kPa va a bajar aún más, lo que hará que su punto de ebullición baje aún más; eventualmente terminará justo donde comenzó, con una presión superficial de 600 P. (Tenga en cuenta que creo que llevará mucho, mucho tiempo volver a este punto, pero perderá mucha atmósfera con bastante rapidez, y las pérdidas se ralentizarán a medida que haya menos que perder).

¿Hay alguna forma de hacer que Marte sea habitable? Prácticamente tendrías que construir una burbuja sólida, o al menos algún tipo de capa protectora, alrededor del planeta para detener la liberación de gases. Y probablemente tenga que convertirlo en un recipiente a presión para que pueda presurizar artificialmente el planeta como lo haría con una nave espacial. Si el costo realmente no es un problema, esto ciertamente podría hacerse, excepto que estoy bastante seguro de que está fuera del alcance de la ciencia moderna. No creo que tengamos materiales, y mucho menos métodos de construcción, capaces de construir algo en esta escala. , incluso ignorando las esclusas de aire necesarias para que las naves espaciales lleguen a la superficie. ¡Y las materias primas! Incluso ignorando cuánto dinero gastas, vas a tener una muy¡Es difícil conseguir los materiales para construir algo de esta escala! Sería mucho mejor simplemente construir cúpulas lujosas alrededor de sus colonias marcianas: el mismo resultado, pero en una escala que es al menos marginalmente factible.

Editar: TimB en los comentarios a continuación señala a Venus, que tiene aproximadamente el 91% de la gravedad de la Tierra, ¡pero una presión atmosférica superficial de alrededor de 92 veces la de la Tierra (9.2 MPa)! No sé qué le permite a Venus retener tanta atmósfera, sin embargo, sospecho que la razón es que la atmósfera de Venus está compuesta principalmente de elementos mucho más pesados ​​que los de la Tierra; por ejemplo, la atmósfera de la Tierra tiene casi un 80 % de nitrógeno, que tiene una masa molar de alrededor de 14 g/mol, mientras que la de Venus tiene más del 96 % de dióxido de carbono con una masa molar de más de 44 g/mol, más de 3 veces más pesada. ¡y componer 1,2 veces más de la atmósfera!

Lo que plantea la posibilidad de que si pudiera encontrar un gas que sea seguro para que lo respiren los humanos (y que se mezcle bien con el oxígeno) pero que pese significativamente más que el nitrógeno, podría resolver el problema de obtener una presión atmosférica más alta simplemente creando un gas más pesado. ¡atmósfera!

¹ Hay una advertencia importante aquí, y es que no pude encontrar ninguna corroboración directa de mi suposición de que la presión superficial cambiaría en proporción directa a la gravedad superficial. Sin embargo, los planetas no son recipientes a presión; lo que sientes como "presión de aire" es literalmente el peso de la atmósfera sobre ti que es atraída hacia ti por la gravedad. Por lo tanto, creo que es una suposición más que razonable que 38% de gravedad significa 38% de presión de aire. Por otro lado, con menos presión, los gases se dispersarán más, lo que significa que los tramos exteriores se alejarán más y se verán afectados por la ley del cuadrado inverso; el resultado de esto es que mis números pueden ser demasiado altos , ¡lo que empeora aún más la plausibilidad!

¿Dinero no es objeto? ¿Qué tal el tiempo?

Respuesta simple, arroja un montón de [cosas] a Marte.

Envíe sondas automatizadas a cada trozo de materia libre en el rango, y llévelo con iones hacia el impacto con Marte; es decir: planetoides y cometas. El primero para aumentar la gravedad de Marte (para que no pierdas el tiempo), y el segundo para llevar agua allí, que rompes y conviertes en atmósfera. El hidrógeno escapará (como lo hace aquí en la Tierra), y eventualmente tendrás más oxígeno libre disponible.

¿Problema? Probablemente vas a hacer un lío de las cosas. Pero, dado que Marte no tiene un núcleo fundido, y usted quiere uno de esos para poder obtener un campo magnético, esto puede estar en su camino de las cosas que debería hacer de todos modos.

Debes asegurarte de acertar bien, para no arrancar una Luna (como la de la Tierra).

También estuve jugando con esta idea durante un tiempo, y descubrí una solución muy simple para crear y mantener una atmósfera respirable y totalmente presurizada en Marte: la paraterraformación . En lugar de convertir toda la superficie del planeta en un mundo similar a la Tierra, construiría "zonas habitables" rematadas que están cubiertas por un techo transparente súper duradero.

Por ejemplo, podrías crear ciudades y paisajes masivos bajo enormes cúpulas de grafeno. O puede convertir los valles de Marte (como el Valles Marinaris) en exuberantes cinturones verdes, mientras que el área que los rodea permanece seca, despresurizada y estéril como antes.

Aparte de las esclusas de aire y la pequeña fuga ocasional, la atmósfera permanecería contenida debajo del techo. Además, si está hecho con los materiales adecuados, un techo paraterraformado también podría actuar como un escudo contra los rayos cósmicos y solares, protegiendo aún más a quienes viven dentro de él.

La mejor parte es que el tenue contorno estampado del techo contra el cielo se vería increíble en un paisaje de ciencia ficción. Solo mira:

Esos otros han mencionado que se requeriría la gravedad para permitir que Marte tenga una atmósfera como la de la Tierra, hay otro factor a tener en cuenta. El campo electromagnético y los vientos solares.

Por varias razones (tamaño, estructura interna, etc.) Marte tiene un campo electromagnético mucho menos denso que la Tierra. Sin un campo fuerte para desacelerar y desviar los vientos solares, la atmósfera sería expulsada, incluso si la gravedad fuera suficiente para sustentarla.

Entonces, si quisiera terraformar Marte, necesitaría una barrera física o EM para evitar que el sol se lleve su nueva atmósfera.

Las afirmaciones de que Marte no tiene suficiente gravedad para mantener una atmósfera decente y que, sin un campo magnético, el viento solar lo eliminará son ciertas. PERO tampoco son relevantes. Los marcos de tiempo necesarios para eliminar de manera apreciable una atmósfera marciana recién terraformada serán de decenas de miles a millones de años. Eso es mucho tiempo para que una civilización encuentre formas de proteger la atmósfera existente o de reponerla. La forma más rápida de aumentar la presión atmosférica en Marte es poner gases de efecto invernadero en el aire. Los clorofluorocarbonos producidos a partir del suelo marciano o fabricados en el espacio podrían ser un buen enfoque. Por supuesto, las necesidades químicas y energéticas serán enormes. Además, lo último que escuché es que Marte no tiene suficientes volátiles encerrados en el suelo y congelados en los casquetes polares para formar una atmósfera apreciable.

Esta podría no ser una respuesta exacta a lo que estás buscando. A corto plazo, la paraterraformación, https://en.wikipedia.org/wiki/Terraforming#Paraterraforming parece ser el camino a seguir, pero con las condiciones en Marte, creo que la solución más segura y duradera sería ser construir cavernas subterráneas.
Esto no solo

1) ayudar a prevenir la fuga generada por la atmósfera hacia el espacio,

2) pero también ayudará con el problema de la radiación que viene con Marte que no tiene un campo electromagnético fuerte y estable,

3) así como, dependiendo de su profundidad, crear una temperatura más estable debido a los gradientes geotérmicos. https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_gradient

4) además, los paisajes terraformados del subsuelo estarán protegidos de los impactos de bólidos, que tienen menos probabilidades de quemarse en la atmósfera,

5) y las tormentas de polvo y los fuertes vientos que azotan Marte.

La mayor proporción de gas en la atmósfera marciana parece ser el Co2. Si pudiéramos plantar árboles de rápido crecimiento como Laylandi, absorberían el CO2 y producirían O2, es decir, oxígeno. Añade hidrógeno y tienes agua. Planta hierba y la atmósfera debería crecer. El problema de la gravedad debe abordarse a continuación. ¿Fabricar microimanes? ¿Cómo se aumenta la gravedad de un planeta?

Ya sabemos que hay agua líquida en Marte. Una foto publicada por error muestra un gran charco. ¿Qué tal si la NASA (¡Never-A-Strait-Answer!) se sincera y hace que el público mundial respalde el proyecto?