Vivere su Marte: ecco i problemi che dovremo affrontare

Astronaut exploring Mars.

(Luca Nardi – wired.it) – Tra i grandi successi delle missioni marziane e i progetti a lungo termine delle agenzie spaziali pubbliche e private, Marte in questo periodo sembra più vicino che mai. Anche i progetti di costruzione di basi lunari (come quella russo-cinese o quella del programma Artemis) fanno avvicinare l’idea di un possibile futuro interplanetario per la specie umana e, di riflesso, lo stesso Pianeta rosso.

Negli ultimi giorni si è per esempio molto parlato di Nüwa, la città marziana futuristica ideata dallo studio di design architettonico Abiboo insieme al gruppo di ricercatori Sonet per un concorso della Mars Society, l’ente che si propone di promuovere il futuro dell’umanità su Marte. Per ipotizzare come potrebbe essere il primo insediamento umano su Marte, Abiboo e Sonet cercano soluzioni fantascientifiche – nel senso stretto del termine, ossia tenendo imbrigliata la fantasia con la scienza per creare ipotesi futuribili. Nüwa sarebbe una città sulla Tempe Mensa, a sviluppo verticale nella roccia, in tunnel protetti dalla radiazione e dalle meteoriti. Sarebbe costruita integralmente con risorse locali e dipenderebbe dalla Terra solo in una fase iniziale. Dopodiché, sfruttando ciò che il pianeta ha da offrire, potrebbe diventare completamente autosufficiente e sostenibile. È un insieme di ipotesi per risolvere i problemi principali nella costruzione di un avamposto marziano: le radiazioni, l’estrazione di risorse, la produzione di cibo e acqua, la creazione di un ambiente artificiale che simuli le condizioni ambientali terrestri.

Una rappresentazione della città futuristica di Abiboo studio e Sonet. Immagine: Abiboo Studio

Colonie su Marte: un problema di radiazioni

Marte è piccolo, troppo piccolo per aver mantenuto il calore interno necessario per la produzione di un campo magnetico planetario. Inoltre, proprio poiché è piccolo, la sua debole gravità non è in grado di trattenere un’atmosfera densa, che sulla superficie risulta appena qualche centesimo dell’atmosfera terrestre. La combinazione di questi fattori, l’assenza di campo magnetico e la sottigliezza dell’atmosfera, fanno sì che chiunque si trovi sulla superficie del pianeta rosso sia soggetto al continuo bombardamento di raggi cosmici, quelle particelle cariche ed energetiche che provengono dal Sole o dallo spazio interstellare.

Non parliamo di poca radiazione: in uno studio del 2014 condotto con la strumentazione di Curiosity si è determinato che nel migliore dei casi, con un viaggio di sei mesi e una permanenza sul Pianeta rosso di poco più di un anno, la dose di radiazioni totali che un o una astronauta riceverebbe è di 1,01 sievert, più di venti volte maggiore di quella annua consentita per legge per chi lavora nell’industria nucleare. Un eccesso di dose di radiazione significa l’aumento di incidenza di varie patologie e un’incrementata probabilità di sviluppare cellule tumorali, per cui una protezione dalla radiazione è un passo essenziale se vogliamo ipotizzare non solo una permanenza, ma anche un semplice viaggio di andata e ritorno da Marte.

Il Radiation Assessment Detector è lo strumento di Curiosity dedicato allo studio dell’ambiente di radiazione. Foto: Nasa

Oltre a ipotizzare una vita marziana sotterranea, per ridurre l’ingresso di radiazioni possiamo scegliere materiali più adatti alla schermatura. Ci sono vari materiali che si potrebbero usare a questo scopo, come il polietilene e alcuni materiali a base di boro e azoto, ma si potrebbe usare anche l’acqua, che in ogni caso gli astronauti dovranno avere, distribuendola in maniera strategica per schermare almeno in parte la radiazione: una soluzione di questo tipo richiede però la presenza di una sorgente di rifornimento continuo per l’oro blu.

L’acqua e il cibo su Marte

In genere pensiamo a Marte come a un pianeta desertico, simile in qualche modo ai deserti iperaridi terrestri come il Sahara o l’Atacama. Marte è in realtà molto più arido, molto più inospitale: il vapore acqueo in atmosfera è pochissimo e sulla superficie di Marte non può esistere acqua liquida. C’è una buona riserva di ghiaccio nelle calotte polari e al di sotto della superficie dove il ghiaccio è mescolato al terreno in una sorta di permafrost. Inoltre il ghiaccio si può trovare anche in alcune regioni particolarmente fredde che, pur non trovandosi ai poli, mantengono una bassa temperatura perché per esempio sempre in ombra. In un modo o nell’altro quindi su Marte l’acqua, che serve anche per la produzione di carburante, si può ricavare. Anche tenendo in considerazione sistemi di riciclaggio come quelli della Stazione spaziale internazionale, una base marziana deve necessariamente attenersi al vincolo di trovarsi in un luogo in cui l’acqua è facilmente reperibile.

Korolev è un cratere nella regione polare nord di Marte ricco di ghiaccio d’acqua. Immagine: Esa/Mars Express

Per il cibo la questione è un po’ più complessa. Dei rifornimenti di cibo simile a quello che gli astronauti mangiano sulla Iss potrebbero essere portati dalla Terra, ma una produzione autosufficiente sarebbe comunque necessaria: esclusi gli allevamenti di animali, che richiedono troppe risorse tra acqua, energia e mangime, occorre inventarsi qualche modo di coltivare vegetali. Tra le coltivazioni più adatte al suolo marziano ci sono gli asparagi e gli spinaci (non le patate come in The Martian) e poi pomodori, funghi, cavoli, aglio e carote. La coltivazione diretta sul suolo è complicata dalle radiazioni, dalla minore gravità e insolazione marziana, qualcosa che si potrebbe risolvere almeno in parte con delle serre pressurizzate, che però richiederebbero molta energia per funzionare. Un’alternativa più pratica se le basi fossero sotterranee potrebbero essere le culture idroponiche o, meglio ancora, aeroponiche, ossia in cui l’acqua e i nutrienti sono forniti alle piante tramite nebbia.

In The Martian le piante coltivate sono le patate, ma non sarebbero la coltivazione più adatta al terreno marziano. Fotogramma: The Martian

Un ambiente terrestre su Marte

Tralasciando ipotesi che, almeno nel breve termine, scavalcano la linea di demarcazione tra scienza e fantasia che riguardano la terraformazione di Marte, all’interno di una eventuale base marziana sarà necessario ricostruire un ambiente il più possibile simile a quello terrestre. La temperatura media su Marte è di 63 gradi sotto lo zero, più bassa della media antartica, e l’escursione termica è fortissima tra la notte e il giorno: se mai costruiremo una base su Marte, la temperatura dovrà necessariamente essere tenuta sotto stretto controllo artificiale.

La coltivazione di piante, di per sé, può favorire la produzione di ossigeno a spese dell’anidride carbonica, controbilanciando gli scarti della respirazione umana. Ma l’atmosfera di Marte è composta al 96 percento da anidride carbonica e l’ossigeno è presente in piccolissima parte. Per questa ragione, ad esempio, sul rover Perseverance è stato inserito uno strumento, il Mars Oxygen Experiment, che ha l’obiettivo di estrarre dell’ossigeno dall’anidride carbonica marziana, lavorando con l’elettrochimica per separare le molecole di anidride carbonica in monossido di carbonio e in ossigeno. Uno strumento miniaturizzato che poi dovrebbe essere replicato in grande all’interno della base marziana.

Il Mars Oxygen Experiment che ora si trova su Perseverance. Foto: Nasa

Tra gli innumerevoli problemi che resterebbero ancora da nominare c’è per esempio quello della gravità, che su Marte è un terzo di quella terrestre e non sappiamo quali effetti ciò potrebbe avere sul corpo umano nel corso di un soggiorno prolungato. O c’è quello delle violente tempeste di sabbia, che oscurano il cielo di tutto il pianeta per settimane o mesi e che, ancora una volta, costringerebbero a vivere nel sottosuolo. Ci sono i pericoli per la psiche di persone costrette a periodi prolungati in un ambiente completamente artificiale. Ma di fondo, per affrontare tutto ciò tra pericoli, costrizioni e difficoltà, c’è un problema di motivazione: come per l’Antartide o i fondali oceanici, ci sono ottime ragioni per pensare a modi di costruire delle basi scientifiche su Marte, ma per quale ragione dovremmo volere costruire delle vere e proprie città su un pianeta inospitale come Marte?

11 replies

  1. Se tutti questi soldi venissero spesi per salvaguardare la ” VITA” sulla terra, sarebbe sicuramente meglio. La SCIENZA, deve avere questa ” priorita’ “

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  2. intanto l’elicottero ingenuo ha dei problemi e non riesce a partire
    si vedrà in seguito se riusciranno a fargli fare 3 metri, prima, e 5 m, dopo,
    di salita per un tempo variabile in qualche decina di secondi.

    il problema della bassa gravità sugli uomini già è studiato sulla MKS (o ISS per gli usa)
    ed il risultato principale è che per mantenere la massa muscolare attiva devono
    sottoporsi ad un programma di esercizi costanti, inoltre sono state riscontrate delle problematiche
    al cuore (che è diventato più rotondo) problemi ai muscoli dorsali ed
    a dei cambiamenti nel cervello (la quantità di materia bianca e la sua distribuzione nel cervello
    sono cambiate notevolmente – la maggior parte di questi cambiamenti ha interessato
    il cervelletto e le regioni anteriori del cervello, inclusi il solco laterale e i lobi anteriori temporali
    e orbitale-frontali della corteccia, dove la quantità di sostanza bianca è aumentata
    in modo significativo, così come il solco centrale e la corteccia frontale superiore,
    dove è avvenuto il contrario.) che, per fortuna, sono reversibili.
    certo queste problematiche su Marte saranno minori,
    ma il problema è il tempo di permanenza, se si parla di anni, e non di mesi,
    visto che solo per arrivarci servono circa cinque o dieci mesi in base alle finestre di lancio disponibili,
    e l’effetto non è noto.

    inoltre l’articolo poi non ha affrontato il problema delle cure mediche per le evenienze che posso
    insorgere, da problemi per la pelle a rotture di arti o circolazione sanguigna.
    alcuni rimediabili con preparati medici
    (ma devono essere disponibili in loco, i kg da portare hanno un costo)
    altri forse con una preparazione medica di base per i componenti della missione
    giusto per paragonare:
    l kit di pronto soccorso a bordo della MK/ISS è di dimensioni piuttosto modeste.
    Contiene un kit di emergenza, un grande libro che descrive le principali condizioni mediche
    e alcuni strumenti e dispositivi utili, tra cui un defibrillatore, una macchina ad ultrasuoni portatile,
    due litri di soluzione salina e uno speciale strumento ottico per l’esame dell’occhio.
    Sebbene il dispositivo a ultrasuoni sia in grado di produrre immagini abbastanza
    chiare degli organi interni e di trasmetterle alla Terra per la diagnosi,
    non ci sono le condizioni per gli interventi chirurgici a bordo.
    e le comunicazioni Marte>Terra non è che, al momento, siano rapidissime
    (4 minuti quando vicini – 24 minuti quando lontani ovvero xM per domandare xT per rispondere
    quindi tra fare la domanda ed ottenere la risposta c’è il tempo per una doccia oppure
    per prepararsi un pranzo, scordatevi le americanate di un dialogo telefonico di tipo terrestre)

    non lo vedo come un obiettivo per la colonizzazione come pensa Musk.

    già le stazioni scientifiche ai poli sono popolate da una manciata di persone
    con obiettivi che non sono certamente coltivare asparagi e stare sotto terra
    visto che al momento materiali trasparenti che blocchino le radiazioni stanno solo sui film
    e la ricerca è lunga dato che nello spazio, un materiale è contemporaneamente influenzato
    da più fattori contemporaneamente, quindi, in condizioni terrestri, è difficile prevedere come si comporterà
    questo o quel materiale sotto l’influenza di alte temperature, plasma e radiazioni cosmiche.
    Non esistono apparecchiature che simulino contemporaneamente tutti questi fenomeni.
    Pertanto, per stabilire la verità, cercano di attrarre i dati di esperimenti condotti direttamente nello spazio.

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  3. Una base, una città, una colonia o addirittura uno stanziamento “indipendente dalla Terra” collocato su Marte non ricade nel campo della “Fantascienza” ma in quello delle “Favole”, per una semplice considerazione sistematicamente tralasciata. La realizzazione o la riparazione di un qualunque strumento utilizzato nella normale vita, neppure in condizioni estreme, deriva infatti da una “catena causale” che può arrivare a coinvolgere le risorse dell’intero pianeta! Provate ad immaginare di dover realizzare o riparare il PC che state usando e ve ne renderete conto… A partire dalle Università nelle quali hanno studiato gli ingegneri che lo hanno progettato per arrivare alle aziende che hanno prodotto i microprocessori ecc. ecc. ecc. ecc. Vi accorgerete che la redazione dell’intera sequenza coinvolge praticamente tutta la nostra Società!

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  4. Assolutamente impossibile vivere su Marte. In qualunque modo. Occorrerebbe chiedersi perché ci di va.
    Certamente non solo per “conoscenza’. Certamente ci sono i militari di mezzo.

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    • Trasferirsi stabilmente è impossibile, come esposto nel mio precedente messaggio, realizzare una base è sicuramente possibile e probabilmente verrà realizzata… a costi proibitivi per il nostro attuale livello tecnologico!
      Del resto il destino della nostra specie è trasferirsi altrove, non su Marte ma su qualche pianeta più accogliente e più distante, o estinguersi quando il sole diventerà una gigante rossa!

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      • Comunque l’eventuale estinzione di una specie nella quale 23.300.000 individui acquistano dei prodotti per il semplice fatto che glielo suggerisce Chiara Ferragni, mentre alcuni di loro sono disposti a spendere 500.000 euro per un orologio… non sarebbe poi una gran perdita per il resto dell’Universo!!!

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  5. Gentile @Mark Twain, quando il sole diventerà… una gigante rossa la vita sulla terra sarà finita da un pezzo, e non solo quella umana. Si parla di miliardi di anni… Quanto al trasferimento la vedo dura: più che altro se continueremo a crescere di numero in questo modo ( e non si troverà modo di decimarci, ma si stanno già attrezzando come ben vediamo), l’ estinzione avverrà in poche migliaia di anni.
    Per quanto riguarda la “base” su Marte, sarà certo possibile, ma non abitata o abitata per poco e da pochissimi. Più che altro a scopi militari.

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  6. La ricerca aerospaziale ha prodotto tecnologie e conoscenze che si usano per migliorare la vita sulla terra: meteorologia, medicina,
    GPS, energie alternative, batterie più efficienti, miniaturizzazione di processori (il nostro smartphone).
    L’unica cosa che non ha migliorato sono gli ignoranti qualunquisti che blaterano di argomenti di cui non hanno un’idea e parlano con frasi fatte. Per la cronaca una missione spaziale non porta il tuo sacchetto di dobloni su Marte e li lascia lì, crea lavoro e sviluppo prima di tutto qui.

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  7. @Neuron

    Certamente, ma quando qualcuno parla di … trasferirsi!
    Dato che se ne intende, saprà meglio di me che il “miglioramento della vita sulla terra” non è la priorità in tutti questi casi. Sa bene, ad es. che il (potentissimo) GPS è una rete di posizionamento militare ed è ancora gestito dagli Stati uniti. Certamente ci sono in ballo posti di lavoro, ma anche ad Alamogordo ci lavoravano in tanti e la mission non erano certamente le ricadute del nucleare sulla diagnostica medica, ma la Bomba.Dove ci sono tanti soldi in ballo ci sono i militari di mezzo, sempre ( ricerca sui Virus compresa).
    Attenzione dunque ad essere dogmatici, ad essere pro-contro.: tutto può essere messo in discussione, soprattutto quando i soldi in ballo sono tanti e gli scopi per lo più… confusi (eufemismo): già c’è gente che non comprende e immagina un trasferimento dell’ umanità su un altro Pianeta in tempi relativamente brevi (quindi si può continuare bellamente a sovrappopolare e distruggere la Terra).

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