Terraforming auf dem Mars

Was bedeutet Terraforming?

Terraforming ist die gedachte Umformung anderer Planeten in bewohnbare erdähnliche Himmelskörper mittels zukünftiger Techniken. Fremde Planeten sollen so umgestaltet werden, dass darauf menschliches Leben mit geringem oder ohne zusätzlichen technischen Aufwand möglich wird.

Der Begriff geht auf den Science-Fiction-Roman Collision Orbit von Jack Williamson aus dem Jahre 1942 zurück und wurde später von der Wissenschaft aufgegriffen, die meist von Vererdung spricht.

Welche Umgebungsbedingungen herrschen auf dem Mars?

• Der vorhandene atmosphärische Druck liegt bei 0,75 % des irdischen Druckes.

• Die Temperaturen an der Oberfläche schwanken (je nach Pol- bzw. Äquatornähe) zwischen -85 °C und +20 °C

• Die Atmosphäre besteht zu 95 % aus Kohlendioxid (CO2).

• Solange das planetare Magnetfeld fehlt, kann der Mars unter Einfluss des Sonnenwindes eine Atmosphäre nicht dauerhaft halten. Sobald der innere Kern erstarrt, bildet sich durch den Dynamo-Effekt ein Magnetfeld, was jedoch unter Umständen lange dauern könnte.

Welche Bedingungen müssten auf dem Mars verändert werden?

Damit sich der Mars zu einer so genannten „zweiten Erde“ entwickeln kann, wären folgende Veränderungen notwendig:

Die Oberflächentemperatur müsste um etwa 60 Grad Celsius erhöht werden, damit zumindest in Äquatornähe zu bestimmten Tageszeiten eine Temperatur über dem Gefrierpunkt herrscht. Bei einer reinen Kohlendioxidatmosphäre müsste dazu der Druck nach auf 3.5 Bar erhöht werden, was deutlich über der Menge liegt, die tödlich für Menschen und die meisten Pflanzen ist.

Die Dichte der Atmosphäre müsste erhöht werden. Untergrenze wäre hier, abhängig vom Gasgemisch, 300 hPa, was 1/3 des Drucks auf der Erde entspricht. Obergrenze wären hier (theoretisch) etwa 5 Atmosphären. Die Obergrenze des Sauerstoffpartialdruckes liegt bei 1,6 bar (Sauerstoffvergiftung) und die des Stickstoffpartialdruckes bei 3,2 bar (Stickstoffnarkose). Allerdings ist es sehr unwahrscheinlich, dass der Mars eine dichtere Atmosphäre als 1 bar halten kann. Selbst eine 1 bar dichte Atmosphäre würde aufgrund der geringeren Schwerkraft bedeuten, dass die Atmosphärenhöhe fast dreimal so hoch wie auf der Erde wäre. Auch dürften die Stickstoffreserven des Mars nur sehr gering sein; Schätzungen sprechen hier nur von einer Menge von 100–300 hPa Stickstoff. Möglicherweise hat er sich auch mineralisch abgelagert.

Flüssiges Wasser müsste verfügbar gemacht werden (Tritt bei dichterer Atmosphäre automatisch ein).

Der Anteil von O2 (Sauerstoff) und Inertgasen wie N2 (Stickstoff) in der Atmosphäre müsste erhöht werden, wobei (ein gewisser Prozentsatz an) Stickstoff den Vorteil mit sich bringt, dass er Pflanzen das Leben ermöglicht, allerdings wäre auch jedes andere reaktionsträge Gas (oder Gasgemisch wie Stickstoff mit Xenon) denkbar.

Man müsste die Atmosphäre so auslegen, dass sie eine Tropopause in tieferen Schichten hat, die das Wasser unterhalb dieser gefangen hält. Dieser Effekt hat die Erde vor Austrocknung geschützt. Im Gegensatz zur Venus, wo selbst die kältesten Schichten nicht unter 0 °C sind, sodass das Wasser nicht abregnet und weiter in die höheren Schichten durchtritt. Dort wird es dann photodissoziert und der Wasserstoff durch den Sonnenwind in den Weltraum geblasen.

Methoden, die Umgebungsbedingungen auf dem Mars zu ändern

Beim Mars kann ein Terraforming am CO2 ansetzen, welches in großen Mengen im Polkappeneis gespeichert ist. Schätzungen umfassen ca. 50–100 hPa.[6] Größere Mengen (450–900 hPa) von CO2 sind im Regolith gebunden. Damit ließe sich theoretisch eine dichte kohlendioxidhaltige Atmosphäre schaffen, welche aber für Menschen giftig ist. Selbst Pflanzen können nur eine Menge von ca. 50 hPa CO2 vertragen. Jedoch ist von Algen bekannt, dass diese sich selbst in reinen Kohlendioxidatmosphären wohlfühlen. Manche Algenarten gedeihen sogar am besten in reinem CO2. Zur Initiierung des Treibhauseffektes sind verschiedene Methoden denkbar.

Bei allen Methoden ergeben sich durch verkettete Reaktionen folgende Resultate:

• Dichtere Atmosphäre durch das freigewordene CO2. Ist diese genügend dicht (ca. 1/3 des irdischen Luftdrucks, was dem Luftdruck auf dem Mount Everest entspricht), dann entfällt die Notwendigkeit für einen Druckanzug.

• Höhere Temperaturen durch Treibhauseffekt, dadurch auch weitere Anreicherung der Atmosphäre durch sich selbst verstärkendes Abschmelzen der Marspolkappen.
  Flüssiges Wasser durch Druck- und Temperaturerhöhung.

• Flüssiges Wasser bildet unter Einfluss der kohlendioxidreichen Atmosphäre Kohlensäure, die aus dem Regolith CO2 lösen kann.

• Die Kohlensäure könnte unter Umständen Stickstoff aus den Nitratreichen Mineralien extrahieren, somit die Atmosphäre mit Stickstoff anreichern und verdicken.

• Der freiwerdende Wasserdampf ist ein gutes Treibhausgas (4-fache Effektivität von CO2).

Quelle: widipedia.de