Terraformarea planetei Marte este o procedură ipotetică ce ar consta într-un proiect sau o serie de proiecte simultane de inginerie planetară, având scopul de a transforma Marte dintr-o planetă ostilă vieții terestre într-una capabilă să găzduiască în mod sustenabil oameni și alte forme de viață, fără a fi necesară o protecție sau o mediere constantă. Procesul ar implica modificarea climatului, atmosferei și suprafeței planetei printr-o varietate de inițiative ce necesită resurse ample, precum și instalarea unui ecosistem sau a unor ecosisteme noi.
Alegerea planetei Marte ca țintă pentru terraformare în detrimentul altor planete se bazează pe prezența apei și pe istoria sa geologică, ce sugerează că odinioară a avut o atmosferă densă, similară cu cea a Pământului. Totuși, terraformarea lui Marte presupune pericole și dificultăți majore, printre care: gravitația scăzută, solul toxic, nivelul redus de insolație comparativ cu Pământul și lipsa unui câmp magnetic global.
Există opinii divergente cu privire la posibilitatea ca tehnologia actuală să poată face planeta Marte locuibilă. Argumentele contra terraformării includ aspecte etice legate de modificarea planetei și costurile considerabile pe care le-ar implica o astfel de operațiune. Argumentele în favoarea terraformării includ diminuarea îngrijorărilor privind epuizarea resurselor Pământului, precum și ideea că adaptarea și colonizarea altor planete ar reduce riscul extincției umanității.
Motivație și efecte secundare miniatura|Ilustrație a unor plante care cresc într-o bază marțiană ipotetică. Creșterea viitoare a populației, necesarul tot mai mare de resurse și găsirea unei soluții alternative la argumentul Zilei Judecății ar putea face necesară colonizarea umană a altor corpuri cerești, cum ar fi Marte, Luna și alte obiecte cosmice. Colonizarea spațială ar facilita exploatarea resurselor energetice și materiale ale Sistemului Solar.
Din multe puncte de vedere, Marte este cea mai asemănătoare Pământului dintre toate planetele din Sistemul Solar. Se presupune că Marte a avut un mediu similar Pământului în stadiile incipiente ale , cu o atmosferă mai densă și apă din belșug, pierdute de-a lungul a sute de milioane de ani prin procese de . Având în vedere aceste similarități și proximitatea față de Pământ, Marte este una dintre cele mai plauzibile ținte pentru terraformare din Sistemul Solar.
Efectele secundare ale terraformării ar putea include strămutarea sau distrugerea oricărei , în cazul în care aceasta există.
Provocări și limitări miniatura|Această diagramă prezintă rata de pierdere a atmosferei marțiene prin , în ipoteza în care temperatura medie ar fi apropiată de cea a Pământului. Se crede că Marte a avut o temperatură mai ridicată în trecut (datorită dovezilor privind existența apei lichide la suprafață), iar terraformarea ar încălzi-o din nou. La aceste temperaturi, oxigenul și azotul ar scăpa în spațiu mult mai rapid decât în prezent. Pe Marte există numeroase provocări legate de terraformare, iar amploarea procesului ar putea fi limitată de anumiți factori-cheie de mediu. Terraformarea își propune să diminueze, printre altele, următoarele diferențe dintre Marte și Pământ:
Nivel scăzut de insolație (aproximativ 60% din cea de pe Pământ) Gravitație redusă la suprafață (38% din cea a Pământului) Atmosferă irespirabilă Presiune atmosferică extrem de scăzută (aproximativ 1% din cea a Pământului; sub ) Nivel ridicat de radiații solare și cosmice ionizante la suprafață Temperatură medie de -63°C (comparativ cu media de 14°C de pe Pământ) Instabilitate moleculară — ruperea legăturilor chimice în moleculele esențiale, precum compușii organici Furtuni globale de praf Absența oricărei surse naturale de hrană
Lipsa unui câmp magnetic global protector împotriva vântului solar
Combaterea efectelor fenomenelor spațiale Marte nu are un câmp magnetic global intrinsec, însă vântul solar interacționează direct cu atmosfera sa, ducând la formarea unei magnetosfere induse, alcătuite din . Această stare de fapt îngreunează reducerea radiațiilor solare și reținerea atmosferei.
Absența câmpului magnetic, masa relativ mică a planetei și fotochimia atmosferei marțiene au contribuit în timp la evaporarea și pierderea apei lichide de la suprafață. Sondele de pe orbită au detectat evadarea atomilor din atmosfera marțiană cauzată de vântul solar, indicând faptul că acesta a erodat treptat atmosfera planetei. Prin comparație, planeta Venus are o atmosferă densă, însă conține doar urme de vapori de apă (20 ppm) din cauza lipsei unui câmp magnetic puternic de tip dipolar. Stratul de ozon al Pământului oferă o protecție suplimentară, blocând radiația ultravioletă înainte ca aceasta să disocieze apa în hidrogen și oxigen.
Gravitația și presiunea scăzută lui Marte reprezintă 38% din cea a Pământului. Nu se știe încă dacă acest nivel este suficient pentru a preveni problemele de sănătate cauzate de imponderabilitate sau de gravitația redusă.Gravity Hurts (so Good) – NASA 2001
Atmosfera marțiană, compusă în principal din CO2, are o presiune de aproximativ 1% din cea a Pământului la nivelul mării. Se estimează că în regolit și în calota polară sudică există suficient CO2 înghețat pentru a crea o atmosferă cu presiunea de 30–60 kilopascali (kPa) dacă ar fi eliberat prin încălzirea planetei. Reaparitia apei lichide pe suprafața marțiană ar contribui la efectul de seră și la creșterea densității atmosferice, însă necesită o coloană de aer de 2,6 ori mai înaltă decât cea a Pământului pentru a obține o presiune optimă de 100 kPa (15 psi) la suprafață. Pentru creșterea densității atmosferice ar fi necesare substanțe volatile aduse din surse externe, cum ar fi reorientarea unor asteroizi masivi (40–400 de miliarde de tone) ce conțin amoniac () ca sursă de azot.
Respirația pe Marte Presiunea atmosferică pe Marte, de mai puțin de 1 kPa (0,15 psi), se află mult sub de 6 kPa (0,87 psi). La această presiune extrem de scăzută, lichidele corporale expuse (saliva, lacrimile și lichidul din alveolele pulmonare) ar fierbe instantaneu. Fără un , niciun aport de oxigen furnizat nu ar putea susține viața mai mult de câteva minute. Un raport tehnic al NASA, Rapid (Explosive) Decompression Emergencies in Pressure-Suited Subjects („Urgențe de decompresie rapidă la subiecți în costume presurizate”), menționează cazul unui supraviețuitor expus la o presiune sub limita Armstrong, care a declarat că „ultima sa amintire conștientă a fost fierberea apei de pe limbă”. În aceste condiții, lipsa echipamentului adecvat duce la deces în câteva minute.
Dacă presiunea atmosferică ar putea fi crescută peste 19 kPa (2,8 psi), costumele presurizate nu ar mai fi strict necesare, fiind suficientă o mască ce furnizează oxigen 100% sub presiune pozitivă. La o presiune de 24 kPa (3,5 psi), ar fi suficientă o mască simplă cu oxigen. Această situație este similară cu cea a alpiniștilor din zonele de peste 37 kPa (5,4 psi) — — unde lipsa oxigenului suplimentar duce rapid la și deces. Totuși, dacă creșterea presiunii s-ar face prin adăugare de CO2 (sau alte gaze toxice), masca ar trebui să izoleze complet căile respiratorii de mediul exterior. Concentrațiile de CO2 de doar 1% provoacă somnolență, iar cele de 7–10% duc la asfixiere chiar și în prezența oxigenului (vezi Toxicitatea dioxidului de carbon).
În 2021, roverul american Perseverance a reușit să producă oxigen direct din atmosfera marțiană. Totuși, procesul este complex și oferă deocamdată doar cantități reduse.
Avantaje miniatura|Reprezentare ipotetică a planetei Marte terraformate Conform cercetătorilor, Marte se află la limita exterioară a zonei locuibile, o regiune a Sistemului Solar în care apa lichidă ar putea exista la suprafață dacă o concentrație ridicată de gaze cu efect de seră ar mări presiunea atmosferică. Absența unui câmp magnetic și a activității geologice se datorează probabil dimensiunilor reduse ale planetei, care au permis răcirea mai rapidă a nucleului în comparație cu cel al Pământului, deși procesul nu este complet înțeles.
Există dovezi solide că Marte a avut o atmosferă la fel de densă ca a Pământului într-o etapă timpurie a evoluției sale, susținând existența unor cantități mari de . În prezent, gheața din sol este prezentă de la latitudinile medii până la regiunile polare.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. și conțin majoritatea elementelor chimice esențiale vieții: sulf, azot, hidrogen, oxigen, fosfor și carbon.
Orice schimbare climatică pe termen scurt pe Marte ar fi declanșată probabil de o încălzire globală provocată de creșterea concentrației de dioxid de carbon () atmosferic și, ulterior, de acumularea vaporilor de apă. Acestea sunt singurele resurse disponibile în cantități mari pe Marte capabile să genereze efect de seră.Can Mars be Terraformed? (PDF) B. M. Jakosky and C. S. Edwards. Lunar and Planetary Science XLVIII, 2017 Sub suprafața planetei și la nivelul calotelor polare există depozite vaste de gheață, amestecate la poli cu gheață carbonică (CO2 solid). Dacă gheața de la polul sud marțian s-ar topi complet, apa rezultată ar putea acoperi întreaga planetă cu un ocean adânc de 5–11 metri. În timpul verii marțiene, dioxidul de carbon înghețat sublimează, iar vânturile puternice (de până la 400 km/h) transportă vapori de apă și praf în atmosferă, formând nori de gheață similari celor de pe Pământ.
Cea mai mare parte a oxigenului marțian este legată sub formă de CO2, oxigenul molecular (O2) fiind prezent doar în cantități infime. Cantități însemnate de oxigen se găsesc și în oxizii metalici de la suprafață și sub formă de pernitrați în sol. Analiza probelor prelevate de sonda Phoenix a confirmat prezența percloraților, folosiți în . Prin electroliză, apă extrasă ar putea fi descompusă în oxigen și hidrogen, dar oxigenul eliberat direct în atmosferă s-ar pierde rapid în spațiu în lipsa unui câmp magnetic de protecție.
Metode și strategii propuse +Comparația atmosferei uscate Proprietate atmosferică Marte Pământ Presiune Dioxid de carbon (CO2) 96,0% 0,04% Argon (Ar) 2,1% 0,93% Azot (N2) 1,9% 78,08% Oxigen (O2) 0,145% 20,94% Terraformarea planetei Marte presupune trei etape majore interconectate: generarea unei magnetosfere, îndesirea atmosferei și creșterea temperaturii. Atmosfera marțiană este foarte subțire, având o presiune extrem de scăzută la suprafață. Fiind compusă în principal din CO2 (un gaz cu efect de seră eficient), o creștere inițială a temperaturii ar ajuta la reținerea energiei termice. Pe măsură ce planeta se încălzește, dioxidul de carbon suplimentar eliberat din calotele polare ar amplifica efectul de seră. Astfel, îngroșarea atmosferei și încălzirea ei s-ar potența reciproc. Totuși, menținerea atmosferei pe termen lung rămâne dificilă din cauza absenței unui câmp magnetic protector împotriva eroziunii cauzate de vântul solar.
Importul de amoniac