Wir konnten die Erde problemlos in nur 100 Jahren global erwärmen. Warum soll man diesen Effekt nicht auch nutzbringend anwenden? Gestern fand ich in einer “Nature” vom August 1991 einen Artikel “Making Mars habitable” (McKay et al.). Die Quintessenz: In einem geologisch kurzen Zeitraum lassen sich auf dem Mars eine atembare Atmosphäre und angenehme Temperaturen erzeugen. Zwar ist Terraforming anderer Planeten ein beliebtes Science-Fiction-Thema, jedoch wurde das Mars-Projekt bereits ernsthaft durchkalkuliert.
Ein solches Projekt besteht aus zwei Phasen. Zuerst wird der Mars für pflanzliches Leben bewohnbar gemacht. In der zweiten Stufe werden atmosphärischer Druck, Temperatur und Sauerstoffgehalt soweit angehoben, dass Menschen ohne Raumanzug auf dem Mars leben können. Da es schlecht möglich ist, Wasser und atmosphärische Gase von der Erde zum Mars zu befördern, muss man zur Bildung einer atembaren Atmosphäre auf die dortigen Ressourcen zurückgreifen. Kohlendioxid gibt es in den Polkappen, Wasser wurde 2008 von der Phoenix-Mission nachgewiesen.
Mars-Terraforming (Quelle: Wikipedia)
► Stufe 1: Erwärmung der Polkappen. Das verdampfende Kohlendioxid sowie Wasserdampf erzeugen einen Treibhauseffekt, der sich durch weitere Freisetzung von Kohlendioxid rasch beschleunigt. Am Ende des Prozesses hat sich der Atmosphärendruck von zurzeit ca. 6 mbar auf ca. 12 mbar verdoppelt, die Temperatur ist von -60 °C auf ca. 15 °C gestiegen. Diese Bedingungen genügen bereits für Pflanzen und Mikroorganismen. C-4-Pflanzen können bei sehr geringen CO2-Konzentrationen Photosynthese betreiben. Sauerstoff wird von anaeroben Bakterien nicht benötigt, wohl aber von Pflanzen für die Atmung in den Mitochondrien. Einige Pflanzen können sich an einen O2-Partialdruck unterhalb von 1 mbar anpassen. Alle Organismen benötigen Stickstoff, wobei ein N2-Druck von weniger als 10 mbar zur Stickstofffixierung genügt. Zusätzlich muss genügend flüssiges Wasser als Voraussetzung für jedes Leben vorhanden sein.
Die Polkappen lassen sich mit im Orbit stationierten Spiegeln oder durch Verstreuen von schwarzem Farbstoff effektiv erwärmen. Innerhalb von weniger als 100 Jahren wäre der Mars bereit für pflanzliches Leben.
► Stufe 2: Auftauen des Permafrostbodens, um die Atmosphäre durch Wasserdampf weiter zu verdichten. Die Pflanzen sorgen für die Anreicherung mit Sauerstoff. Menschen benötigen zum Überleben einen Sauerstoff-Partialdruck zwischen 130 und 300 mbar sowie zusätzlich - um Sauerstoffvergiftungen zu vermeiden - ein Puffergas wie N2 mit einem Druck über 300 mbar. Der gesamte Atmosphärendruck sollte über 500 mbar liegen, dem halben Wert der Erde. Um diesen hohen Druck zu erreichen, gilt es den Treibhauseffekt sehr effektiv zu nutzen.
McKay schlägt hierzu das vor, was auf der Erde als Teufelszeug gilt: Fluorkohlenstoffe. Die Freisetzung der Teibhausgase CF3Br, C2F6, CF3Cl und CF2Cl2 führt zu einem starken Temperaturanstieg. In Folge taut der Permafrostboden bis in 500 m Tiefe und setzt Wasserdampf frei. Leider zerstören CF-Gase bekanntlich die Ozonschicht, was dazu führt, dass sie durch hochenergetische Photonen selbst zerlegt werden. Man muss also diese Gase ständig nachproduzieren, um den Atmosphärendruck aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Der erforderliche O2-Partialdruck hingegen entsteht auf sehr viel natürlichere Weise durch die Sauerstoffproduktion der Pflanzen. Dieser biologische Zeitfaktor lässt sich leider nur wenig beeinflussen: Etwa 100000 Jahre dauert es, bis die Atmosphäre atembar ist.
Diese Zahl klingt ernüchternd, zumal die Kosten allein für die Anfangsinvestition der CF-Gasproduktion sicher oberhalb von 1000 Milliarden $ liegen werden - Transport zum Mars nicht eingerechnet. Immerhin liegt dies in der finanziellen Größenordnung des US-Banken-Rettungspakets.
Bleibt die Frage: Wer investiert heute, um die Früchte seines Geldes - Grundstücke auf dem Mars - erst in 100000 Jahren genießen zu können? Auch ►Unsterbliche täten sich schwer mit einer solch langen Amortisationszeit. Jedoch findet der Immobilienmarkt auf solche Fragen sicher eine Antwort. Man könnte sich z.B. vorstellen, dass die Mars-Grundstücksaktien in dem Maße im Wert steigen, in dem der O2-Druck der Atmosphäre steigt. Auf diese Weise würden sich die laufenden Kosten ständig selbst finanzieren…
{ 2 } Comments
Ich glaube auch, dass es nicht so schwierig wäre, den Mars für pflanzliches Leben für begrenzte Zeit habitable zu machen. Allerdings:
(A) Auf der Erde wurde von den Pflanzen zirka 25mal soviel Sauerstoff produziert, als derzeit in der Atmosphäre frei und in der Biomasse gebunden vorkommt. Der Rest wurde höchstwahrscheinlich verbraucht um erst mal alles Eisen etc. zu oxidieren, und davon gibt es auch auf dem Mars noch genügend. Für eine atembare Atomsphäre auf dem Mars wird es mit biologischen Mitteln Millionen von Jahre brauchen, eher noch länger.
(B) Der Mars hat bekanntlich keine Plattentektonik und damit wird es nie einen globalen Kohlenstoff-Zyklus wie auf der Erde geben. Wenn Pflanzen sterben dann wird nicht aller Kohlenstoff durch Verwesungsprozesse wieder dem biologischen Kreislauf zugefügt, ein Teil geht immer durch Sedimentation verloren. Auf der Erde kommt der sedimentierte Kohlenstoff via Wasser -> Meer -> Meeresboden -> Plattentektonik -> Vulkane als Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre. Auf dem Mars würde das Leben nach einiger Zeit (denn Zeitraum kann ich nicht abschätzen) an Kohlenstoffmangel wieder sterben. Ausser der Mensch kümmert sich ständig darum.
Als Backup für die Erde sollte solch eine Vorbereitung für die Besiedelung zumindestens ernsthaft in Erwägung gezogen werden. Ich könnte mir vorstellen, dass dieses Thema von uns einmal aufgegriffen und anhand von Szenarien betrachtet wird. Ich selbst bin der Meinung, dass der Mensch im Rahmen seiner Weiterentwicklung als nächstes großes Ziel die Besiedelung des Weltraums vor sich hat.
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