Cosa ci può insegnare il cambiamento climatico della Terra sull’alterazione dell’atmosfera su Marte

il successo del Protocollo di Montreal dimostra sia la fattibilità dell'azione collettiva internazionale per risolvere un problema ambientale, sia che le modifiche ambientali su scala planetaria si possono realizzare in un arco di tempo piuttosto breve.

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Marte sulla Terra, missione simulata

In un raro caso di successo ambientale, le Nazioni Unite hanno appena annunciato di ritenere che il danno allo strato protettivo di ozono terrestre sarà completamente ripristinato entro il 2050. Ciò è in netto contrasto con il crescente allarme sull’emergenza climatica , causato da un aumento dell’effetto serra.

Sia lo strato di ozono che l’effetto serra contribuiscono, alla fine, a controllare quanta radiazione ultravioletta (UV) del sole raggiunge la superficie terrestre e quanta radiazione infrarossa (IR) fuoriesce nello spazio. Entrambe queste forme di radiazione hanno un impatto critico sull’abitabilità di un pianeta.

Chiaramente, controllare queste radiazioni è un problema urgente sulla Terra. Ma rappresenta anche una sfida per coloro che sognano di colonizzare Marte.

La radiazione ultravioletta è una forma di luce che ha una lunghezza d’onda compresa tra 10 e 400 nanometri (1nm è lungo 0,000000001 metri). È più breve e più energetica della luce visibile. Al contrario, la lunghezza d’onda di una tipica rete telefonica 4G è di alcune decine di centimetri.

L’UV solare può guidare la produzione della vitamina D, un elemento essenziale per gli esseri umani, ma livelli eccessivi di UV possono causare una serie di problemi di salute tra cui scottature solari, tumori della pelle e cataratta. Può anche danneggiare le piante e la produzione agricola.

Sulla Terra, quasi tutti i raggi UV di origine solare sono assorbiti dallo strato di ozono, una regione dell’atmosfera terrestre che si estende tra i 15 ed i 30 km di altitudine. Senza di essa, la vita sulla Terra sarebbe nei guai.

L’ozono è una molecola presente in natura costituita da tre atomi di ossigeno. La formazione di questa molecola è bilanciata da un processo chiamato ciclo di Chapman, in cui la luce ultravioletta suddivide l’ozono in un singolo atomo di ossigeno e una molecola di ossigeno. Fattori naturali possono agire da catalizzatori per questo, come l’attività vulcanica e le cinture di radiazione della Terra.

Le prime osservazioni che il bilancio dell’ozono fosse in difficoltà risalgono agli anni ’80. Si comprese che l’uso diffuso e l’emissione di alcuni prodotti chimici come i cloroflourocarburi avevano causato gravi danni allo strato di ozono.

Strato di ozono. NASA

Ciò spinse la comunità internazionale ad adottare il protocollo di Montreal nel 1987 – finora l’unico accordo delle Nazioni Unite mai ratificato da ogni stato membro.

Le radiazioni IR hanno un effetto leggermente diverso sulla Terra e su altri pianeti. Tutti gli oggetti emettono un raggio di luce a seconda della loro temperatura. Un oggetto a una temperatura media di un milione di gradi emetterebbe principalmente raggi X (come fanno alcuni sistemi stellari).

Il sole, a una temperatura media di 5.700° C, emette più fortemente alla luce visibile (in particolare in giallo), mentre gli oggetti a temperatura ambiente emettono in InfraRosso. Questo è il motivo per cui le persone si chiaramente se riprese da una telecamera a infrarossi.

La luce solare, principalmente a lunghezze d’onda visibili, attraversa l’atmosfera e riscalda la superficie terrestre. Per mantenere l’equilibrio termico, la Terra emette luce nello spazio, ma lo fa sotto forma di radiazione. Alcune molecole nell’atmosfera lasciano passare una grande quantità di luce visibile (motivo per cui sono invisibili all’occhio umano) ma riflettono o diffondono la luce IR emessa dalla superficie, rendendo la superficie più calda.

Le sostanze chimiche coinvolte in questo processo sono quelle che conosciamo come gas serra, tra questi il più noto è l’anidride carbonica, ma anche il metano e il protossido di azoto sono importanti. Ciò che complica il problema del clima è che anche il vapore acqueo e l’ozono sono gas serra.

Questo è uno dei tanti fattori che rendono la modellazione climatica un argomento molto complesso. L’effetto serra stesso è di solito descritto come una cosa negativa, ma in realtà è essenziale per la vita. Senza alcun effetto serra, è relativamente facile dimostrare che la Terra avrebbe una temperatura media di -24° C, invece dei nostri attuali 14° C.

Come molti processi naturali, tuttavia, l’attività umana ha modificato l’effetto serra in modo tale che questa caratteristica essenziale dell’abitabilità del nostro pianeta stia diventando pericolosa. Abbiamo ampie prove che gli esseri umani hanno aumentato la quantità di gas serra nell’atmosfera e, di conseguenza, la temperatura media globale.

Lezioni per colonizzatori

La sfida per i futuri coloni che sperano di vivere su Marte è esattamente il contrario di quella sulla Terra. La sua atmosfera sottile comporta che anche se c’è una grande concentrazione di anidride carbonica, l’effetto serra è piuttosto debole e deve essere potenziato. Ma uno studio recente ha dimostrato che anche se l’anidride carbonica depositata nelle rocce su Marte fosse vaporizzata e immessa nell’atmosfera, non ce ne sarebbe abbastanza per generare un effetto serra sufficiente a rendere il pianeta abbastanza caldo per sopravvivere.

Rispetto alla Terra, c’è anche pochissimo ozono su Marte e la sottile atmosfera marziana consente a molta più luce solare UV di raggiungere la superficie. Questa radiazione è così intensa che i primi pochi centimetri di suolo marziano vengono completamente sterilizzati una volta al giorno.

La superficie di Marte – un ambiente aspro. NASA

Quindi, cosa possiamo fare per rendere il clima di Marte più simile a quello terrestre?

Alcune idee precedenti prevedevano l’installazione di un generatore di campo magnetico gigante nello spazio vicino a Marte per proteggere l’atmosfera e sparare armi nucleari in superficie per liberare l’anidride carbonica.

Un recente documento suggerisce che potremmo usare l’aerogel di silice – un materiale sintetico e ultraleggero realizzato prendendo un gel e sostituendo il componente liquido con un gas – per coprire e proteggere le zone abitate della superficie. Ciò funzionerebbe in effetti come uno strato di ozono artificiale, essendo quasi trasparente alla luce visibile ma bloccando i raggi UV.

L’uso di aerogel di silice riscalderebbe rapidamente anche il terreno sottostante al di sopra del punto di congelamento dell’acqua mediante un effetto serra artificiale. Posizionare gli scudi di aerogel di silice su aree della superficie ricche di ghiaccio genererebbe un ambiente adatto alla crescita delle piante, con un intervento umano minimo.

Questo da solo non può bastare per terraformare il pianeta rosso, poiché l’atmosfera marziana viene costantemente erosa dal vento solare. Tuttavia, fornirebbe almeno un ambiente molto meno ostile, su scala minore, per i futuri visitatori. Sebbene sia ancora una prospettiva difficile, questo attualmente sembra essere il modo più pratico per rendere alcune aree di Marte un ambiente meno estremo.

In definitiva, il successo del Protocollo di Montreal dimostra sia la fattibilità dell’azione collettiva internazionale per risolvere un problema ambientale, sia che le modifiche ambientali su scala planetaria si possono realizzare in un arco di tempo piuttosto breve. Dimostra anche chiaramente quanto possano essere sensibili i processi ambientali planetari ai cambiamenti artificiali, nel bene e nel male.

Fonte: The Conversation