First heat your planet by at least 60°C.
Then use sunlight to remove carbon dioxide.
Wait 100,000 years and add humans.
New Scientist, 1997
Schon seit längerem geistert eine Idee durch die
Köpfe einiger Planetologen, Raumfahrtingenieure und Weltraumfans.
Eine gigantische Vision. Das Konzept heißt Terraforming - Die Schaffung
einer erdähnlichen Umwelt auf einem anderen Planeten. Der beste Kandidat
für dieses gewagte Unternehmen ist Mars. Zahlreiche Philosophen jedoch
sehen in der gesamten Idee den Mars umzuwandeln ein beispielloses Umweltverbrechen.
Aus dem einst beliebten Science-Fictionthema ist heute
ein ernsthafter Forschungsgegenstand gweorden. Ende 1997 gab die NASA sogar
eine eigene Terraformingkonferenz mit über 100 Teilnehmern. Und so
erstaunlich es auch klingen mag: Es scheint tatsächlich möglich
zu sein den kalten, trockenen Wüstenplaneten in eine etwas freundlichere
Welt zu verwandeln. Die grundlegenden Technologien dafür sind zumindest
in Ansätzen bekannt, und in einem sehr viel kleineren Maßstab
werden ähnliche Veränderungen bereits auf der Erde vollzogen.
Der von Menschen ausgelöste Temperaturanstieg ist bereits eine unfreiwillige
Umformung unseres Heimatplaneten. Mit etwas intelligenterer Lenkung könnte
man mit sehr ähnlichen Verfahren auf dem Mars sogar etwas Gutes bewirken.
Es wird einige vielleicht erstaunen, daß wir keine
nennenswerten Mengen an flüchtigen Verbindungen auf den Mars importieren
können. Dies wird jedoch sofort deutlich wenn man sieht, daß
für einen Druck von 1 bar die gewaltige Masse von 4*1015
Tonnen Gas nötig ist. Das Space Shuttle kann gerade mal 40 Tonnen
in eine niedrige Umlaufbahn befördern und selbst zukünftige Transporter
sind bisher für maximal 140 Tonnen geplant. Ein derartiges Vorhaben
wäre einfach nicht durchführbar.
Auch die Möglichkeit, große Asteroiden oder
Kometen auf Kollisionskurs mit Mars zu bringen, ist nicht besonders realistisch.
Für eine 1 bar-Atmosphäre bräuchte man nämlich 1 Million
Kometen mit einem Durchmesser von 1 km.
Das was wir realischerweise ändern könnten,
sind aber die allgemeinen Umwelteigenschaften des Planeten: Die Verteilung
der gasförmigen Stoffe, Oberflächentemperatur und -druck, die
Zusammensetzung und Lichtdurchlässigkeit, der Atmosphäre, Albedo,
Niederschlag und Bodenfeuchtigkeit.
Mars in seinem heutigen Gewand: Eine tote, rostige Staubwüste
Schon nach 500 Jahren künstlicher Erwärmung sammeln sich
die ersten flachen Gewässer, die Luft wird feuchter und dichter.
10.000 Jahre später haben die Meere ihr volles Volumen erreicht,
und irdische Pflanzen sprießen auf dem Roten Planeten.
Trotz aller Bemühungen bleibt es auf dem Mars immer noch einige
Grad kühler als auf der Erde - selbst in Äquatornähe wird
der Winter bitterkalt sein.
1.1 Allgemeine Bewohnbarkeit
Die Rotationsrate des Mars ist mit etwas mehr als 24 Stunden
fast identisch mit der irdischen Umdrehung. Auch die Schwerkraft (0,39g)
würde vermutlich für eine langfristige biologische Anpassung
ausreichen. Da der Planet 1,52mal weiter von der Sonne entfernt ist als
die Erde, bekommt er nur 43% des irdischen Sonnenlichts. Das ist aber immer
noch viel mehr als für die Photosysnthese gebraucht wird, also wird
das Licht selbst kein begrenzender Faktor sein.
Eine der wichtigsten Eigenschaften eines bewohnbaren
Planeten ist seine durchschnittliche Oberflächentemperatur. Auf der
Erde herrschen heute 15°C, auf dem Mars dagegen -60°C. Jeder bewohnbare
Planet muß auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser aufweisen,
darum muß die Temperatur zwischen 0°C und 30°C liegen. Die
Untergrenze wird durch den Gefrierpunkt des Wassers vorgegeben, die Obergrenze
ist hier eher willkürlich gewählt, aber wegen der Eiseskälte
auf dem Mars ist sie auch relativ bedeutungslos.
1.1.1 Pflanzen
Zuerst wollen wir uns mal eine Welt für Pflanzen und
Mikroorganismen ansehen, deren Schaffung man auch als Ökopoese bezeichnet.
Der CO2-Druck der Erde (0,35mbar) ist immerhin niedrig genug,
um viele Pflanzen (vor allem C3-Pflanzen) in ihrer Photosysntheseleistung
zu beschränken. C3-Pflanzen können sogar bei 35 - 45 ppm CO2
keine gewinnbringende Photosysnthese mehr betreiben. C4-Pflanzen dagegen
können sogar noch bei verschwindend geringen CO2-Konzentrationen
einen Nettogewinn erzielen. Im allgemeinen gilt jedoch, daß die Photosynthese
bei Partialdrücken unter 0,25 mbar deutlich gehemmt wird. Deshalb
gehen wir hier von 0,15 mbar als absolute Untergrenze aus. Nach oben hin
ist alles offen, obwohl sich einige Arten bei hohen Konzetrationen nicht
mehr so wohl fühlen. Manche Algen gedeihen jedoch am besten in reinem
CO2.
Sauerstoff wird von anaeroben Mikroorganismen nicht benötigt,
wohl aber von Pflanzen für die Atmung in den Mitochondrien. Pflanzen
bevorzugen dabei Konzentrationen weit unterhalb des heutigen Wertes. Die
Anforderungen variieren dabei von Art zu Art, aber allgemein steigt die
Photosysntheseleistung, je weiter die Sauerstoffkonzentration sinkt, bis
hinunter zu 20 mbar, wo sich dann Störungen inm Stoffwechsel bemerkbar
machen. Es wäre sogar möglich, Pflanzen so weit anzupassen, daß
sie auch noch einen O2-Druck von 1 mbar verkraften, denn das
mitochondriale Enzym, das den Sauerstoff benötigt, hat dafür
so eine starke Bindungskraft, daß es sogar noch bei 0,1 mbar O2
funktioniert.
Stickstoff dagegen wird von allen Organismen benötigt
und der N2-Gehalt der Luft muß hoch genug sein, damit
Bakterien das Gas in Form von Nitraten und Nitriten fixieren können.
Diese Fixierung scheint aber auch nöch bei Drücken von 10 mbar
oder noch weniger zu funktionieren.
Pflanzen und Bakterien können Gesamtdrücke
von weit unter 1 bar tolerieren. Zusätzlich zu ein paar mbar N2
und O2 sowie 0,15 mbar CO2 muß die Atmosphäre
nur noch dem Dampfdruck des Wassers standhalten können (6,1 mbar bei
0°C). Ein Druck von 10 mbar wäre also genug, damit irdische Pflanzen
und Bakterien auf dem Mars überleben können.
Zusätzlich zur richtigen Atmosphäre muß
aber auch eine große Menge flüssiges Wasser vorhanden sein.
Einerseits ist Wasser die absolute Grundvoraussetzung für jedes Leben
und ist mit seiner hohen Wärmekapazität ein idealer Klimastabilisator.
Andererseits muß Kohlenstoff in Form von organischem Material im
Wasser versenkt werden, damit überhaupt eine spürbare Menge an
Sauerstoff freigesetzt werden kann. Auch sind die hydrodynamischen Kreisläufe
auf einem Planeten entscheidend für die langfristige Bewohnbarkeit.
1.1.2 Menschen
Die Schaffung einer künstlichen Welt, in der Menschn
überleben können, ist das eigentliche Terraforming. Der unterste
von Menschen gerade noch verkraftete O2-Partialdruck beträgt
130 mbar. Die genaue Gasmischung und der Gesamtdruck sind dabei relativ
unerheblich. Steigt der O2-Druck jedoch über den heutigen
Meereshöhendruck (210 mbar), machen sich langsam die Effekte der Sauerstoffvergiftung
bemerkbar. Schon nach einer geringfügigen Überschreitung dieses
Drucks lassen sich schon nach 200 Stunden die ersten Anzeichen beobachten.
Bei 500 mbar treten schon nach 24 Stunden Probleme auf. Die Obergrenze
des O2-Partialdrucks scheint also wirklich bei den heutigen
210 mbar zu liegen. Aber auch 345 mbar scheinen zumindest kurzfristig noch
verkraftet zu werden (wie bei den Apollo-Missionen).
Das andere Problem mit Sauerstoff ist extreme Brandgefahr
bei hohen Partialdrücken. Deshalb sollte man die realistische Obergrenze
bei ungefähr 300 mbar ansiedeln.
CO2 wird für das Blut von Menschen und
Tieren giftig, wenn der Partialdruck 10 mbar übersteigt. Der heutige
CO2-Druck des Mars liegt knapp darunter.
Damit eine Atmosphäre auch zum Atmen geeignet ist,
muß noch ein Puffergas vorhanden sein, um spontane Verbrennung und
die Giftwirkung des Sauerstoffs zu verhindern. Auf der Erde ist Stickstoff
dieser Puffer. Es hätte aber auch anders kommen können. Das Sonnensystem
enthält viel mehr Helium und Neon als Stickstoff, und auch Argon,
Krypton und Xenon wären als Puffergase geeignet, kommen aber seltener
vor als Stickstoff. Die Vorräte dieser Edelgase auf dem Mars sind
aber so klein, daß man sie als Puffer vernachlässigen kann.
Andere Gase wie H2, F2 oder Cl2, die man
dort herstellen könnte, sind entweder explosiv oder giftig. CO2
scheidet wegen seiner Giftigkeit bei mehr als 10 mbar ebenfalls aus. Weitere
komplexe Gase wie CH4, H2O, CO, HCN, Halogenverbindungen
oder SF6 sind ebenfalls nicht in ausreichenden Mengen verfügbar,
um einen Druck von mehreren 100 mbar aufzubauen. Es bleibt also Stickstoff
als einziges Puffergas übrig. Der Stickstoff der Marsatmosphäre
ist jedoch viel zu wenig um eine atembare Gashülle bilden zu können.
Der Boden könnte jedoch feste Sticktoffquellen wie Nitrite oder Nitrate
enthalten.
Bei 37°C, der Körpertemperatur eines Menschen,
beträgt der Dampfdruck des Wassers ca. 60 mbar, was auch dem Partialdruck
des Wasserdampfes in unseren Lungen entspricht. Zusammen mit dem CO2-Druck
und dem Sauerstoffdruck (130 mbar) der menschlichen Lunge ergibt sich eine
feste Untergrenze des Umgebungsdrucks einer reinen Sauerstoffatmosphäre
von 250 mbar. Bei noch niedrigeren Drücken können Menschen und
warmblütige Tiere nur in Schutzanzügen überleben. Für
erdähnliche Luftgemische kann man die Untergrenze abschätzen,
wenn man das Leben von Menschen in hohen Gebirgslagen berücksichtigt.
Eine langfristige Anpassung an Höhen von 5.000 bis 6.000 m (500 mbar)
ist grundsätzlich möglich, während Höhen unter 3.000
m (700 mbar) überhaupt keine spürbaren Auswirkungen haben. Trotzdem
ist eine gewisse Masse der Luftsäule nötig, um uns vor kosmischer
Strahlung und dem Sonnenlicht zu schützen. Wegen der geringeren Schwerkraft
des Mars hätte eine Atmosphäre mit einem Druck von 390 bar dort
dieselbe Säulenmasse wie die irdische Luft.
500 mbar sollte also die Untergrenze für ein luftähnliches
Gasgemisch sein. Davon entfallen 300 mbar auf das Puffergas und 200 mbar
auf den Sauerstoff. Die Obergrenze für den Druck liegt bei 5 bar.
Ab dann bekommt der Stickstoff nämlich eine narkotisierende und giftige
Wirkung, was für eine Kolonie etwas unpraktisch wäre.
In Tabelle 7 sind zwei völlig verschiedene Biosphären
für den Mars aufgeführt: Erstens die Ökopoese für Pflanzen
und zweitens das Terraforming für Menschen und Tiere.
Die Grenzen der Bewohnbarkeit (McKay et. al. 1991)
Parameter
Grenzen
Bemerkungen
Globale Temperatur
0 - 30°C
Erdtemperatur 15°C
Nur Pflanzen
Gesamtdruck
> 10 mbar
Wasserdampfdruck + O2, N2,
CO2
Kohlendioxid
> 0,15 mbar
Untergrenze der Photosynthese; keine klare Obergrenze
Stickstoff
> 1 - 10 mbar
Stickstoffixierung
Sauerstoff
> 1 mbar
Pflanzliche Atmung
Menschen
Gesamtdruck reines O2
> 250 mbar
Wasserdampfdruck in der Lunge + CO2, O2
Normales Luftgemisch
> 500 mbar
< 5.000 mbar
Obergrenze in Gebirgen
Stickstoffnarkose
Kohlendioxid
< 10 mbar
Begrenzt durch CO2-Vergiftung
Stickstoff
> 300 mbar
Pufferwirkung
Sauerstoff
> 130 mbar
< 300 mbar
Untergrenze durch Atemnot
Obergrenze durch Brandgefahr
1.2 Wäre das überhaupt möglich?
Nachdem wir nun die genauen Umweltbedingungen aufgestellt
haben, die der Mars für eine Besiedlung erfüllen muß, wollen
wir uns nun einmal ansehen, ob der Mars überhaupt grundsätzlich
auf diese Bedingungen gebracht werden kann..
1.2.1 Pflanzen
Zuerst schauen wir uns eine für Pflanzen geeignete CO2-Atmosphäre
an. Die Menge an Kohlendioxid wird dabei eher von den Temperaturbedürfnissen
der Pflanzen als von ihrer Physiologie bestimmt. Mehrere aktuelle Klimamodelle
liefern dafür ganz gute Schätzwerte. Demnach muß der CO2-Druck
knapp über 2 bar liegen, um die Oberflächentemperatur dauerhaft
über dem Gefrierpunkt zu halten. Natürlich kann auch heute die
Mittagstemperatur am Marsäquator über 0°C liegen, aber nachts
geht es dann wieder runter auf -60°C. Wenn man diese lebensfeindlichen
Schwankungen verringern und den Mars dauerhaft warm haben möchte,
braucht man diesen enormen CO2-Druck.
Sauerstoff ist in der heutigen Marsatmosphäre zwar
nur zu 0,13% vertreten, wird aber durch photochemische Effekte ständig
nachgeliefert. Zudem gibt es auf dem Mars keine nennenswerte vulkanische
Aktivität. Es fehlen also reduzierte Vulkangase, die den Sauerstoff
binden könnten. Außerdem ist der Marsboden stark oxidierend
und ist deshalb wohl eher eine Quelle als eine Senke für Sauerstoff.
Selbst ohne biologische Aktivität kann die O2-Konzentration
relativ hohe Werte erreichen. Wenn die Gasmischung dieselbe bleibt, aber
der Druck auf 2 bar angehoben wird, läge der O2-Druck bei
2,5 mbar, was Pflanzen genügen würde. Noch höhere O2-Drücke
würden sich natürlich als Ergebnis der Photosynthese einstellen.
Etwas kritischer dagegen wird die Versorgung mit Stickstoff.
Um genügend Stickstoff für die Fixierung und Produktion von Biomasse
bereitzustellen, muß der jetzige N2-Partialdruck von 0,3
mbar auf mehrere mbar angehoben werden. Es ist aber noch völlig offen,
ob der Marsboden überhaupt die dafür nötige Menge an Stickstoff
enthält. Falls doch, dann könnte eine CO2-Atmosphäre
von 1 - 3 bar aus dem Mars einen Planeten machen, auf dem sich Pflanzen
durchaus wohlfühlen können.
1.2.2 Menschen
Eine für Menschen halbwegs erträgliche Atmosphäre
sieht dagegen etwas anders aus: 200 mbar Sauerstoff, 790 mbar Stickstoff,
10 mbar Kohlendioxid und etwas Wasserdampf. Auf der Erde würde solch
eine Gasmischung die Temperatur drastisch erhöhen, da die CO2-Konzentration
30mal höher wäre als heute.
Wenn man diese Atmosphäre jedoch auf den Mars überträgt,
liegt das Temperaturgleichgewicht bei -55°C! Dieser überraschende
Frost läßt sich damit erklären, daß der Mars viel
weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und deshalb auch weniger
Wärme erhält. Und diese erdähnliche Atmosphäre ist
sehr durchlässig für Wärmestrahlung. Sollte man also dieses
Gasgemisch auf dem Mars einrichten und die Temperatur auf 15°C setzen,
dann verliert der Planet viel mehr Wärme als die Sonne ihm nachliefern
kann, bis schließlich klirrende -55°C erreicht sind. Nur weil
die Erde der Sonne so nahe ist kommt sie mit solch einer wärmedurchlässigen
Atmosphäre aus. Auf dem Mars müßte man die Atmosphäre
für Infrarotstrahlung erheblich undurchlässiger machen, um ein
Gleichgewicht oberhalb des Gefrierpunktes zu erreichen.
Um das zu verstehen muß man wissen, daß der
Treibhauseffekt auf dem Mars heute nur für eine Erwärmung um
6°C sorgt. Die Zugabe von Stickstoff und Sauerstoff, die kein Infrarot
absorbieren können, verbreitert zwar die Kohlendioxidlinien und erhöht
den Treibhauseffekt, aber nur minimal. Der Treibhauseffekt der Erde dagegen
macht 33°C aus, trotz der viel geringeren CO2-Konzentration.
Grund dafür ist die viel höhere Konzentration von Wasserdampf
in der Erdatmosphäre, der ein sehr viel besseres Treibhausgas ist
als CO2. Wenn der Mars wärmer wird, dann erhöht sich
zwar auch dort der Gehalt an Wasserdampf in der Luft und der Treibhauseffekt
nimmt zu. Dennoch wäre er mit einer erdähnlichen Atmosphäre
immer noch viel zu kalt.
1.3 Der galoppierende Treibhauseffekt
Schon frühere Diskussionen um die Erwärmung des
Roten Planeten drehten sich um einen sich selbst verstärkenden Effekt,
der auf einer Rückkopplung der CO2-Atmosphäre mit
den Trockeneiskappen der Pole beruht. Das Prinzip ist ganz einfach: Wenn
der Mars zu Anfang ein bißchen erwärmt wird, verdampfen die
Polkappen aus gefrorenem Kohlendioxid. Dadurch wird die Atmosphäre
dichter und hält mehr Wärme zurück, der Planet wird noch
wärmer. Auch der Regolith enthält eine Menge Kohlendioxid, das
für diesen Effekt genutzt werden könnte.
Schon wenn der Luftdruck an der Oberfläche auf nur
100 mbar steigt, verstärkt sich dadurch der Wärmetransport von
den mittleren Breiten und wird zu einem wichtigen Faktor für die Erwärmung
der Polarregionen und die Verdampfung des Trockeneises. Berücksichtigt
man dazu noch den Treibhauseffekt des CO2, dann fällt die
Erwärmung noch viel stärker aus (Abbildung 12-1:).
Die künstliche Erwärmung des Mars setzt sich aus drei Komponenten
zusammen: Zum einen wird schon die dichter werdende Atmosphäre mehr
Wärme zurückhalten. Ab einem Druck von 100 mbar werden die Polarregionen
durch den Transport warmer äquatorialer Luftmassen um fast 50°C
erwärmt. Der wichtigste Mechanismus ist jedoch der vom Kohlendioxid
erzeugte Treibhauseffekt, der in Abhängigkeit vom CO2-Druck
exponentiell zunimmt und die Oberflächentemperatur über den Gefrierpunkt
von Wasser anheben kann.
Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Zuerst gibt es ein
stabiles Gleichgewicht bei einem sehr niedrigen Druck, aber sobald der
Schwellenwert überschritten wird gerät das System völlig
außer Kontrolle und die Polkappen verdampfen vollständig. Die
endgültige Temperatur und der Druck hängen dann nur noch davon
ab, wieviel CO2 überhaupt vorhanden ist.
Der Haken an der Sache ist nur die Annahme, daß
die Polkappen eine große Menge Trockeneis enthalten. Für den
Nordpol trifft das aber mit Sicherheit nicht zu. Bestenfalls am Südpol
könnte es ein ganzjähriges CO2-Reservoir geben. Aber
noch weiß niemand, wie groß dieser Vorrat wirklich ist. Die
Südkappe ist jedenfalls klein (nur 350 km im Durchmesser) und kann
nicht unbegrenzt CO2 enthalten, da sie an der Untergrenze ständig
schmilzt. Immerhin kann schon eine Kappe von 1 km Dicke genug Kohlendioxid
für einen Druck von 100 mbar enthalten. Aber solange noch keine genaueren
Daten vorliegen, kann man hier nur spekulieren.
Etwas anders sieht es dagegen mit den CO2-Vorräten
im Regolith aus, die auf mindestens 300 mbar geschätzt werden. Auch
wenn sich das Kohlendioxid wohl eher in der Nähe der kälteren
Polarregionen befinden dürfte, wird der gesamte Vorrat an die Atmosphäre
abgegeben, sobald es wärmer wird.
Der galoppierende Treibhauseffekt bringt sogar eine höchst
interessante Möglichkeit mit sich: Falls man die Temperatur am Anfang
um 25°C anheben kann (z.B. mit Hilfe zusätzlicher Treibhausgase),
dann gerät der Luftdruck über den Schwellenwert von 30 mbar und
das ganze System pendelt sich bei einem neuen Gleichgewicht von 800 mbar
und 250 K (-23°C) ein. Mit 2 bar CO2 hätte man das
Gleichgewicht bei 273 K (0°C), und mit 3 bar würde die Temperatur
auf weit über 280 K (8°C) ansteigen. Das würde schon reichen
um Pflanzen anzusiedeln, obwohl es immer noch etwas mager ist im Vergleich
zu den 15°C auf der Erde.
Eine sehr große Unsicherheit besteht allerdings
darin, wie stark die Kohlendioxidvorräte an den Regolith gebunden
sind. Anders ausgedrückt: Man weiß nicht genau, wielviel Grad
Celsius man erst einmal per Gewalt "vorschießen" muß, damit
die Erwärmung außer Kontrolle gerät. Eben haben wir 25°C
erwähnt; aber tatsächlich schwanken die Schätzungen zwischen
5°C und 60°C. 20 - 25°C sind dabei nur der wahrscheinlichste
Kompromiß, aber alles weitere muß durch Untersuchungen vor
Ort geklärt werden. Natürlich ist es besser wenn die Schwellentemperatur
möglichst niedrig liegt, weil dann das ganze Terraforming schneller
abläuft und viel, viel weniger Geld kostet...
Der gewaltige Vulkankegel des Olympus Mons nach erfolgreichem Terraforming. Werden jemals Menschen eines fernen Tages solch einen Anblick genießen
können?
1.4 Terraformtechniken
Ein relativ schonendes und unkompliziertes Verfahren wäre
die Anreicherung der Marsatmosphäre mit Fluorchlorkohlenwasserstoffen
(FCKW). Diese Verbindungen absorbieren nämlich genau die Wellenlängen,
die Kohlendioxid und Wasserdampf kaum zurückhalten können. Von
besonderem Interesse sind dabei CF3Br, C2F6,
CF3Cl und CF2Cl2. Diese Gase bestehen
aus Elementen, die auf dem Mars natürlich vorkommen und ihre Halbwertszeiten
sind relativ lang verglichen mit ihrer Zerstörung durch UV-Strahlung.
In einem Mischungsverhältnis von 1:109 (1 ppb) können diese Gase
die Temperatur schon um 0,1°C erhöhen.
Das erste dieser Gase, CF3Br, wurde bis vor
wenigen Jahren als Kühl- und Feuerschutzmittel verwendet. Auf der
Erde hat es eine Halbwertszeit von mehr als 100 Jahren und wird erst in
der Stratosphäre abgebaut. C2F6, CF3Cl
und CF2Cl2 sind sogar noch stabiler mit Halbwertszeiten
von mehr als 500, 400 bzw. 110 Jahren. Ein weiteres Treibhausgas wäre
SF6, ein sehr starker Infrarotabsorber. Alle dies Gase haben
den großen Vorteil, daß sie bis in Konzentrationen von Teilchen
pro Millionen (ppm) nicht giftig sind.
Um den Mars bewohnbar zu machen, müßte man
ihn um mindestens 60°C erwärmen. Die FCKWs bräuchte man dafür
in Konzentrationen von mehreren ppm oder sogar noch höher, um die
künstliche Stickstoff/Sauerstoffatmosphäre auf eine erträgliche
Temperatur zu bringen. Angenommen, man verwendet eine Konzentration von
10 ppm (0,01 mbar), dann ergibt das eine Gesamtmasse von 4*1010 Tonnen,
ganz entschieden zu viel, um es von der Erde importieren zu können.
Man müßte die Treibhausgase also direkt auf dem Mars produzieren
und das in einer Menge, welche den Verlust durch die UV-Photolyse ausgleicht.
Dafür genügt bereits eine jährliche Produktion von 100.000
Tonnen (bei einer Halbwertszeit von 400 Jahren).
Umfang der für das Terraforming benötigten
FCKW-Produktion
Induzierte Erwärmung [°C]
FCKW-Druck [µbar]
FCKW-Produktion [Tonnen/Stunde]
Energiebedarf [MW]
5
0,012
263
1315
10
0,04
878
4490
20
0,11
2414
12070
30
0,22
4829
24145
40
0,80
17569
87845
Allerdings würde diese gewaltige Menge an FCKW jegliche
Ozonschicht der künstlichen Atmosphäre zerstören und die
Gase würden viel schneller von der UV-Strahlung zerstört werden.
Um diesen Verlust auszugleichen, müßte man dann schon 3*1012
Tonnen im Jahr produzieren.
Für eine Kolonie auf dem Mars hätte die fehlende
Ozonschicht allerdings keine schädlichen Folgen. Diese enorme Menge
an FCKW würde nämlich dieselbe Aufgabe erfüllen wie das
Ozon. Und auf der Erde schützt uns die Ozonschicht bekanntlich dadurch,
daß sie das UV-Licht absorbiert, wobei das Ozon zerstört wird.
Der technische Aufwand dafür ist zwar gewaltig,
aber durchführbar. In Tabelle 8 ist der Produktionsumfang und der
Energiebedarf zur Anreicherung der Marsatmosphäre mit FCKW dargestellt.
Um z.B. innerhalb von 20 Jahren einen FCKW-Druck von 0,012 µbar zu
erzeugen und damit die Marstemperatur um 5°C zu erhöhen, müßten
pro Stunde 263 Tonnen dieser Gase freigesetzt werden. Nach unserer heutigen
Kenntnis muß eine solche Anlage mit 1315 MW gespeist werden. Wählt
man Gase mit einer Halbwertszeit von 100 Jahren, kann die Produktion nach
den ersten 20 Jahren auf ein Fünftel heruntergefahren werden. Ein
durchschnittliches Atomkraftwerk hat bereits eine Leistung von 1000 MW,
genug um eine mittlere Stadt mit Energie zu versorgen. Troztdem muß
solch eine Terraforminganlage stündlich ganze Waggonladungen FCKW
erzeugen, was nur mit einem gigantischen Industriekomplex und einer ständigen
Mannschaft von mehreren Tausend Personen erreicht werden kann. Allein die
Kosten für den Bau der Anlage und die ersten Jahre ihres Betriebs
können leicht in den Bereich von mehreren 100 Milliarden Dollar abheben.
Aber auch wenn uns das heute als sehr viel erscheint, könnten die
wirtschaftlichen Verhältnisse Mitte des nächten Jahrhunderts
doch sehr viel günstiger aussehen.
Allerdings gibt es bisher keine verläßlichen
Daten darüber, wie stark diese FCKW den Treibhauseffekt in diesen
hohen Konzentrationen tatsächlich beeinflussen würden. Aber man
kann das mal modellhaft durchrechnen: In einem Fall erfolgt die Absorption
nur im Bereich von 800 - 1200 nm, im anderen Fall im gesamten Infrarotbereich
und mit gleichmäßiger Absorption auf allen Wellenlängen.
Und schnell zeigt sich, daß im ersten Fall die Absorption immer noch
nicht ausreicht, um die Durchschnittstemperatur über den Gefrierpunkt
zu liften, selbst wenn die Absorption sehr hoch wäre (denn die anderen
Spektralbereiche geben die eingefangene Energie wieder ab). Im zweiten
Fall steigt die Temperatur immer steiler an, je undurchlässiger die
Atmosphäre für Infrarotstrahlung wird. Gibt man die FCKWs dagegen
einfach in die heutige Marsatmosphäre, dann fällt die Wirkung
sogar noch magerer aus als im ersten Fall.
Die künstliche Erwärmung des Mars mit Hilfe
von Infrarotabsorbern, z.B. FCKW. Dargestellt sind die Auswirkungen auf
eine erdähnliche 1 bar Stickstoff/Sauerstoff-Atmosphäre. Im Fall
A wird die Infrarotstrahlung nur im Bereich von 800 - 1200 nm absorbiert.
Dies reicht jedoch nicht aus, um die Oberflächentemperatur dauerhaft
über den Gefrierpunkt zu heben. Im Fall B schluckt der Absorber die
Energie des gesamten Infrarotspektrums. Erst dann steigt die Temperatur
über 0°C (273 K). Im Fall C wird einfach die heutige dünne
Marsatmosphäre mit dem Absorber angereichert. Auch hier kommt die
Temperatur nicht über -30°C hinaus. (McKay et. al 1991)
Die Erzeugung einer warmen, sauerstoffhaltigen Marsatmosphäre
scheint also grundsätzlich machbar zu sein. Wenn Stickstoff und Sauerstoff
in ausreichender Menge vorhanden sind, muß man nur einen geeigneten
FCKW-Cocktail zusammenstellen und die "Heizung" läuft.
Aber auch wenn die Erwärmung der Atmosphäre
gut voranschreitet, so bleibt doch immer noch das Problem des Permafrostbodens,
der auch unter einer warmen Atmosphäre noch Zigtausende von Jahren
gefroren bliebe. Auch die Karbonatfelsen, deren Kohlendioxidvoräte
dringendst zum Terraforming benötigt werden, sind nur mit FCKW alleine
nicht so schnell zu knacken. Man wird dem Mars wohl Gewalt antun müssen,
um an die unterirdischen Gas- und Wasservorräte heranzukommen.
Sobald Forschungsteams die unterirdischen Eis- und Karbonatlager
kartographisch erfaßt haben, kann man an möglichst vielen Stellen
Wasserstoffbomben im Felsen versenken. Die Zündung von 70.000 dieser
Waffen würde die Gasvorräte schlagartig freisetzen. Nachdem sich
der Staub gelegt hat und die Strahlung nach einigen Jahrhunderten abgeklungen
ist, kann man die ersten FCKW-Fabriken aufbauen. Ganz offensichtlich muß
dieser "nukleare Bergbau" aber erfolgen, bevor irgendwelche Siedlungen
errichtet wurden. Allerdings ist fraglich, ob sich solch ein Vorhaben in
der Bevölkerung durchsetzen ließe. Schließlich ist schon
der bloße Gedanke, die in über 3 Mrd. Jahren gewachsene Oberfläche
des Mars mit den uralten Flußtälern, den großen Canyons
und möglichen Fossilien mit Kernwaffen zu zerstören für
viele Menschen eine schockierende Vorstellung.
Mit etwas weniger verheerenden Folgen, aber immer noch
nach der Holzhammermethode funktioniert der Plan, große Asteroiden
von ihren Kurs abzulenken und auf den Mars krachen zu lassen. Astronomen
vermuten, daß sich jenseits von 10 AU große eis- und ammoniakreiche
Asteroiden befinden (eigentlich sind es dann ja Kometen). Chiron ist eines
dieser noch wenig bekannten Objekte, obwohl er mit 180 km Durchmesser doch
etwas zu groß geraten ist. Aber sollte ein solcher Eisklotz mit einer
Masse von 10 Mrd. Tonnen auf dem Mars einschlagen, würde er auf einen
Schlag 1 Billion Tonnen Wasser (auch aus dem Permafrost, versteht sich)
freisetzen. Das in ihm enthaltene Ammoniak würde die Temperatur global
um 3°C erhöhen und dringend benötigten Stickstoff für
den Aufbau von Biomasse liefern.
Die Umlenkung weit entfernter Asteroiden ist übrigens
weitaus einfacher als bei Objekten im inneren Sonnensystem, einfach weil
sie dort draußen eine viel geringere Geschwindigkeit aufweisen. Um
einen Asteroiden von 25 AU in Richtung Mars zu lenken muß man seine
Geschwindigkeit nur um 0,3 km/sec ändern; von 2,7 AU aus ist die zehnfache
Energie nötig.
Versieht man einen 10 Mrd. Tonnen schweren Kometen mit
mit vier großen Nuklearantrieben von jeweils 5.000 MW, dann kann
man damit einen Teil des Eises auf 2.200°C erhitzen und mit 4 km/sec
abstoßen. Läuft der Antrieb 10 Jahre lang, wird nur 8% der Kometenmasse
verloren. Nach weiteren 20 Jahren im freien Fall wird er mit einer Gewalt
von 70.000 Mt TNT auf dem Mars einschlagen. Nur vierzig Brocken dieses
Kalibers und es ist genug Ammoniak freigeworden, um den Stickstoffgehalt
der Atmosphäre zu verdoppeln - und noch mehr, wenn die Kometen direkt
in unteridische Stickstofflager hineinkrachen und sie verdampfen lassen.
Zudem wäre dabei soviel Eis geschmolzen, daß ein Viertel des
Planeten 1 m hoch mit Wasser bedeckt werden könnte.
Aber wehe eines dieser Geschosse geht daneben und trifft
den falschen Planeten... - den Blauen statt den Roten. Diese Gefahr ist
latent immer gegeben, da weder Menschen noch Maschinen fehlerfrei arbeiten
- das ist heute so und wird auch in 100 Jahren nicht anders sein. Auch
durch schlichte Sabotage kann solch ein Klotz außer Kontrolle geraten
- und wo ein Großprojekt ist, da finden sich immer auch 100 Leute,
die es unbedingt kaputtmachen wollen, egal ob es nationalistisch verblendete
Spinner oder Ökofundamentalisten sind. Es ist auch typisch für
die Amerikaner, daß sie solch ein Vorhaben etwas verharmlosend als
"Import ammoniakreicher Objekte" bezeichnen (als ob sie am Zoll anhalten
würden...). McKay erwähnt in seiner Arbeit nur ganz kurz am Rande,
daß das Umlenken von Kometen ja wohl "inkompatibel" mit der gleichzeitigen
Errichtung von Siedlungen "sein könnte" - mit anderen Worten, es würde
nicht viel von einer Stadt übrigbleiben, sollte ein Komet auch nur
1.000 km von ihr entfernt einschlagen.
Das Problem beim "Ammoniakimport" ist zudem die Zerstörung
dieses Gases durch das Sonnenlicht. Entweder schießt man regelmäßig
Kometen nach (aber dann kann man das Terraforming auch gleich sein lassen...)
oder man bringt Bakterien auf den Mars, die den vorhandenen Stickstoff
laufend in Ammoniak umwandeln und den Verlust ausgleichen.
Natürlich gibt es auch noch eine "sanfte" Lösung.
Wenn man daran geht und den Mars auftauen will, sollte man mit den Polkappen
anfangen - schließlich enthalten sie die größten sichtbaren
Vorräte an CO2 und Wasser. Die billigste Lösung wäre
es, einen Absorber (z.B. Ruß) großflächig über beiden
Polkappen zu verteilen. Die eingepuderten Kappen behalten dadurch mehr
Wärme zurück und tauen langsam auf - und sobald die Südkappe
ihre 100 mbar Kohlendioxid abgegeben hat, kann die dichtere und schon wärmere
Atmosphäre dafür sorgen, daß auch der hartnäckige
Regolith seinen "Schatz" herausrückt. Denselben Effekt kann man mit
orbitalen Spiegeln erreichen, die über der Südkappe installiert
werden. Allerdings müßte ein wirklich wirksamer Spiegel schon
einen Durchmesser von 125 km aufweisen. Selbst mit den allerleichtesten
Sonnensegeln auf Aluminium-Kunststoffbasis hätte der Spiegel immer
noch eine Masse von 4 t/km2 - also knapp 200.000 t insgesamt.
Damit könnte dann aber auch die gesamte Region südlich des 70.
Breitengrades um 5°C erwärmt werden.
Der Spiegel hätte auch noch einen weiteren Vorteil:
In einer Höhe von 214.000 km würden sich Schwerkraft und Lichtdruck
gegenseitig ausgleichen, so daß der Spiegel immer in unveränderter
Posizion bleiben könnte und sich nicht wie ein gewöhnlicher Satellit
um den Planeten drehen müßte.
Gleichzeitig mit dem Auftauen der Polkappen müßte
man die FCKW-Fabriken installieren und ammoniakproduzierende Bakterien
ansiedeln.
1.5 Die Gas- und Wasservorräte des Mars
Jetzt haben wir hier zwar ein sehr schönes Modell für
die Umformung eines gesamten Planeten vorgestellt, aber wie sieht es denn
mit der marsianischen Wirklichkeit aus? Hat der Planet überhaupt die
Vorräte die wir brauchen, um dort Leben anzusiedeln? Immerhin brauchen
wir ja eine ganze Menge davon: Mindestens 2 bar Kohlendioxid, über
300 mbar Stickstoff und mehr als 500 m Wasser.
Das Problem ist: Wir wissen es nicht. Die Modelle über
die Entstehung des Sonnensystems sagen uns, daß der Mars eigentlich
mehr dieser Stoffe enthalten sollte als die Erde, da sich der Mars weiter
von der Sonne entfernt in kühleren Regionen bildete. Aber fast die
Hälfte der bisherigen Untersuchungen deutet darauf hin, daß
der Rote Planet die geforderten Mengen doch nicht aufbringen kann. Vielleicht
müssen wir die Terraforming-Projekte doch als undurchführbar
zu den Akten legen. Aber alle bisherigen Ergebnisse über den Mars
hängen sehr stark davon ab, welche Meßmethode man wählt
und welchen Zustand oder Vorgang man an welcher Stelle mißt. Wie
Sie in Tabelle 8 sehr deutlich sehen können, sind die Abweichungen
zum Teil sehr drastisch.
Tabelle 9: Flüchtige Verbindungen auf dem Mars
(McKay et al 1991)
CO2 [mbar]
N2 [mbar]
H2O [m]
Heutige Marsatmosphäre
10
0,2
7 * 10-6
Für Terraforming benötigt
mind. 2.000
mind. 300
mind. 500
Rückschluß aus Erde*
27.000
300
1.200
Geschätzte Vorräte
200 - 20.000
2 - 300
6 - 1.000
* falls der Mars dieselbe Zusammensetzung hat wie die Erde
(was aber wahrscheinlich nicht zutrifft)
Gerade für Kohlendioxid, unserem wichtigsten Terraforming-Gas,
müssen wir das Fragezeichen stehen lassen. Auch der Wasservorrat ist
noch unbekannt. Die beiden Polkappen könnten zwar bis zu 5.000 km3
Wassereis enthalten, aber über den ganzen Planeten verteilt entspricht
das nur einer 4 cm hohen Wasserschicht. Für die Ausbildung der lebenswichtigen
hydrodynamischen Kreisläufe ist das viel zu wenig. Die einzigen Vorräte,
die noch eine Wasserschicht von mehr als 100 m liefern könnten sind
die vermuteten Permafrostböden nördlich bzw. südlich des
30. Breitengrades. Aber auf die Bestätigung dieser Vermutung werden
wir noch warten müssen.
Kritisch wird es dagegen beim Stickstoff. Falls der Stickstoff
in der heutigen dünnen Atmosphäre alles ist, was der Mars zu
bieten hat, dann würde das seine biologische Karriere ganz gewaltig
behindern. Denn die damit erreichbare Produktion von Biomasse würde
höchstens 40 mbar Sauerstoff freisetzen. Bleibt nur noch die Möglichkeit,
daß in der feuchten Frühzeit des Mars große Mengen an
Nitraten und Nitriten im Boden eingelagert wurden.
Schwefel dagegen wurde von den Vikingsonden in 10 - 100fach
höheren Konzentrationen gemessen als auf der Erde. Auch Spurenelemente
wie Eisen, Magnesium und Aluminium sind vorhanden. Die Phosphatvorräte
dagegen sind bis heute unbekannt.
Um die FCKWs auf dem Mars herzustellen, braucht man natürlich
auch Chlor, Fluor und Brom. Chlor kommt im Marsboden zu ca. 0,1% vor, für
Fluor und Brom sind die Mengen noch nicht gesichert.
1.6 Der zeitliche Maßstab des Terraformings
Einmal angenommen, der Mars enthält tatsächlich
alles, was wir zum Terraforming brauchen. Wie lange würde es dann
überhaupt dauern, den Planeten bewohnbar zu machen?
Vom energetischen Standpunkt aus betrachtet muß
die Umfaormung jedenfalls in zwei Phasen erfolgen:
1. Erwärmung des Planeten
2. Chemische Veränderung der Atmosphäre
Zur Umformung des Mars benötigte Energie (McKay
et. a. 1991)
Anfangszustand bei -58°C
Endzustand bei 15°C
Menge
Energie [J/cm2]
Energie in Mars-Sonnen- jahren
festes CO2 bei -123°C
gasförmiges CO2
2 bar; 5.400 g/cm2
3,7 * 106
7,9
Staub
Staub
~10 m; 2.000 g/cm2
1,2 * 106
0,3
Wassereis
flüssiges Wasser
10 m; 1.000 g/cm2
5,5 * 106
1,2
Wassereis
Wasserdampf
20 mbar; 54 g/cm2
1,6 * 106
0,33
Wassereis
flüssiges Wasser
500 m; 50.000 g/cm2
2,8 * 107
56
Gasförmiges CO2 und Wasser
CH2O + O2
200 mbar; 540 g/cm2
8 * 106
17
1.6.1 Erwärmung
Wie wir gesehen haben, kann eine für Pflanzen erträgliche
Welt mit Hilfe der positiven Rückkopplung einer CO2-Atmosphäre
geschaffen werden. Mit anderen Worten, sobald man die Temperatur erhöht,
werden automatisch mehr CO2 und Wasserdampf freigesetzt, was
die Erwärmung noche weiter beschleunigt. Aber unabhängig vom
eigentlichen Mechanismus würde man dafür ca. 106 J/cm2
an Energie benötigen, dieselbe Energie, die der Mars innerhalb von
10 Jahren von der Sonne empfängt. Damit können 2 bar Kohlendioxid
vergast, der Marsboden 10 m tief erwärmt und eine 10 m tiefe Wasserschicht
geschmolzen werden. Wenn man diesen Vorgang aufrechterhalten und das einfallende
Sonnenlicht zu 10% nutzen könnte, würde das ganze etwa 100 Jahre
dauern.
Schon nach wenigen Jahrhunderten könnte sich der
Mars soweit verändert haben, daß Menschen auf seiner Oberfläche
zumindest keine Druckanzüge mehr bräuchten - sie müßten
nur noch Atemgeräte mitführen, könnten sich aber ansonsten
in normaler Kleidung bewegen. Gleichzeitig könnten große, von
kuppelartigen Zelten umgebene Städte entstehen, in denen eine atembare
Atmosphäre erhalten bleibt. Auch trockenheitsresitente Pflanzen können
nach Schaffung des FCKW-Schildes und nach Erreichen einer erträglichen
Temperatur ausgesetzt werden.
Über längere Zeiträume hinweg würde
der Permafrostboden aufschmelzen. Das Schmelzen einer 500 m tiefen Wasserschicht
würde 55 Jahre der vollen Sonneneinstrahlung erfordern, bei 10% Nutzung
also 550 Jahre. Aber das Problem ist die Geschwindigkeit, mit der der Regolith
die Wärme nach unten weitergibt. Falls die 2 bar CO2 über
eine Tiefe von 500 m verteilt sind würde die Ausgasung an sich zwar
100 Jahre dauern, aber erst nach 100.000 Jahren wären auch die untersten
Schichten ausreichend erwärmt!
1.6.2 Die chemische Veränderung der Atmosphäre
Der einzige uns bekannte Mechanismus, mit dem man überhaupt
die grundlegende Zusammensetzung einer Atmosphäre verändern kann,
ist die planetenweite Biologie. Nur damit lassen sich nennenswerte Mengen
O2 aus CO2 erzeugen. Und dafür benötigt
man wesentlich mehr Energie als für die anfängliche Erwärmung.
Erschwerend kommt noch hinzu, daß die irdischen Primärproduzenten
die einfallende Sonnenenergie nur zu einem äußerst geringen
Teil zum Aufbau von Biomasse nutzen können. Die jährliche Nettoproduktion
der Pflanzen und Bakterien liegt zwischen 0,001 und 0,1 g/cm2,
im globalen Durchschnitt bei 0,033 g/cm2. Im Klartext heißt
das nichts anderes als daß die irdischen Ökosysteme nur 0,0015
bis 0,1% der Sonnenenergie behalten können. Bei einem durchschnittlichen
Wirkungsgrad von 0,01% würde die Erzeugung einer atembaren Sauerstoffatmosphäre
mehr als 100.000 Jahre dauern! Und diesen Prozeß kann man auch in
keiner Weise beschleunigen, da er von der zugrundeliegenden Biochemie vorgegeben
wird.
Falls man jemals eine für Menschen atembare Atmosphäre
auf dem Mars schaffen will, werden Pflanzen die wichtigsten Terraformer
sein. Vielleicht sehen sie irgendwann ja auch etwas besser aus als das
Exemplar auf dieser Photomontage.
Aber das größte Problem wäre nicht die
biologische Effizienz, sondern der Zwang, große Mengen organischen
Materials in tiefen Sedimenten zu versenken, wo sie nicht mehr oxidiert
werden können. Das wiederum erfordert einen aktiven hydrologischen
Kreislauf und stabile Senken. Und solange nicht große Mengen Wasser
(um 500 m) freigesetzt werden, kann sich solch ein Kreislauf nicht ausbilden.
Und wenn das organische Material nicht versenkt werden kann, wird praktisch
der gesamte freiwerdende Sauerstoff durch Verwesung und Oxidation wieder
gebunden. Es tut mir ja leid, aber falls der Mars diese doch recht große
Wassermenge nicht liefern kann, wird das Terraforming praktisch undurchführbar.
Ein weiteres langfristig wirkendes Problem ist die Erosion
der Atmosphäre, der allmähliche Verlust der lebensspendenden
Gashülle. Bei der 2 bar dichten CO2-Atmosphäre wäre
die langsame Bildung von Karbonatfelsen das größte "Loch". Ohne
Recycling der Karbonate wäre die künstliche Atmosphäre schon
nach 10 Mio. Jahren wieder verschwunden. Falls man den Mars wirklich in
eine zweite Erde umwandeln will, muß man sich irgendetwas einfallen
lassen, was die versenkten Gase wieder in die Atmosphäre zurückbringt.
Aber ein Trost bleibt uns trotzdem: Die Vorgänge, durch die die Gashülle
wieder ausgedünnt wird, laufen erheblich langsamer ab als die Prozesse,
mit denen man diese Hülle erst einmal erzeugen muß.
Es gibt da nur noch ein Problem, daß die Terraformer
schon ziemlich früh lösen müssen: Die beiden Marsmonde Phobos
und Deimos. Ihre Umlaufbahnen sind nämlich instabil - langsam, aber
stetig kommen sie dem Roten Planeten immer näher. Nach heutigen Schätzungen
werden sie in ca. 0,5 - 1 Mrd. Jahren abstürzen. Kein Problem, ist
ja noch lange hin, oder? Nicht ganz - denn wenn die Atmosphäre des
Mars dichter und wärmer wird, dehnt sie sich aus, und zumindest Phobos
wird durch die zusätzliche Reibung so weit abgebremst, daß er
noch zu Lebzeiten einer Marskolonie herunterkrachen wird. Der dadurch entstehende
200 km-Krater wird sicher beeindruckend sein - nur von den Häusern
und Feldern, die an der Stelle mal gewesen sind, wird man nicht mehr allzu
viel finden...
Im Grunde gibt es für Phobos nur zwei Entsorgungswege:
Man kann ihn entweder zerlegen und ausschlachten, falls die zukünftige
Rohstoffsituation dies als lohnend erscheinen läßt, oder man
ändert seine Bahn so stark ab, daß er auf den Mars stürzt,
bevor dort irgenetwas wichtiges gebaut wurde. Sicherheitshalber sollte
man Deimos gleich hinterherschießen, dann hätte man beide Bedrohungen
elegant abgewendet.
1.7 Warum das alles?
Terraforming schein möglich zu sein - selbst mit Technologien,
die wir heute schon ansatzweise kennen. Aber ist es auch wirklich sinnvoll
alles zu tun, was rein technisch machbar ist?
Sicher ist es die beste Lösung, den Mars zuerst
einmal gründlich zu erforschen, solange bis man sich wirklich sicher
ist, ihn genau zu kennen, und das kann durchaus noch 1.000 Jahren dauern.
Denn wenn das Terraforming erst einmal gestartet ist, wird es viele charakteristische
Merkmale des Mars vernichten. Bevor man ihn auftaut, sollten Wissenschaftler
alle Aspekte dieses Planeten erfassen. Nicht zuletzt auch deswegen, weil
er uns die beste und vorläufig einzige Chance bietet, wirklich außerirdische
Lebensformen in ihrer natürlichen Umwelt zu studieren. Wir wissen
nicht, ob nicht doch noch marsianische Ökosysteme in abgelegenen Restnischen
überlebt haben - im Bereich des Olympus Mons vielleicht, oder im Valles
Marineris, oder tief unter dem Permafrost. Das Terraforming würde
sie töten - ihre Refugien würden unweigerlich zerstört,
aber spätestens in direkter Konkurrenz mit irdischen Organismen hätten
sie keine Chance mehr. Bevor wir nicht ganz sicher sind, daß der
Mars wirklich eine sterile, rostige Wüste ist, dürfen
wir die Umgestaltung nicht in Gang setzen! Niemand könnte es verantworten
gerade das zu vernichten was die Biologen so sehnlichst suchen und was
dem Mars den größten Teil seiner Faszination verleiht.
Aber wenn wir auch nach den allergründlichsten Forschungen
nicht den geringsten Marsorganismus zu Tage gefördert haben? Dann
hätten die Terraformer in der Tat grünes Licht - allein schon
deshalb, weil jede dauerhafte Gründung von Kolonien auf dem Mars ganz
einfach zu teuer ist, wenn man für immer einen Riesenaufwand mit der
Abschottung der Wohn- und Farmbereiche treiben müßte. Wenn Mars
jemals von Menschen besiedelt wird, dann entweder ganz oder gar nicht.
Zudem hätte das Marsprojekt für die Menschheit
als Ganzes zwei entscheidende Vorteile: Zum einen würde die Basis
unserer Zivilisation auf zwei Planeten verteilt, was uns eine gewisse Rückversicherung
gegen tödliche Fehler auf einem Planeten verleiht. Zum anderen werden
für die Besiedlung und erst recht für die Umformung des Mars
leistungsfähige und zuverlässige Fusionsreaktoren gebraucht -
dieselbe Grundvoraussetzung wie für jegliche Expedition zu benachbarten
Sternsystemen. Mars könnte sich als das Sprungbrett zu den Sternen
erweisen, sobald diese Technologie wirklich ausgereift ist.
Allerdings darf man eines auch nicht verschweigen: Ein
künstliches Gaiasystem, wie es ein umgeformter Mars nun einmal darstellen
würde, erfordert Pflege - sehr viel Pflege. Ständig muß
dafür gesorgt werden, daß die Erosion der Atmosphäre wieder
ausgeglichen wird. Die vom Sonnenwind fortgeblasenen Gase müssen ersetzt
werden, und man muß den Felsen das Kohlendioxid wieder entreißen,
daß sie unaufhörlich binden werden. Einmal erschaffen darf man
den Neuen Mars nicht einfach sich selbst überlassen. Sollten die zukünftigen
Marsianer jemals aufhören sich um ihn zu kümmern, wird es ihnen
genauso ergehen wie einst den Norwegern in Grönland - die Ausdünnung
der Atmosphäre würde ihnen nicht direkt schaden, aber sie würden
genau wie die Grönländer an Unterernährung zugrunde gehen,
wenn ihnen die Lebensgrundlage Stück für Stück zusammenbräche.
Falls wir uns für den Mars entscheiden, werden wir hoffentlich einen
etwas pfleglicheren Umgang mit jedem Planeten erlernen.
Mars ist ein Projekt für die gesamte Menschheit.
Keine heutige Regierung und auch keine übergeordnete Organisation
wird jemals ein Vorhaben planen können, dessen Schaffung alleine 100.000
Jahre dauern wird. Jeder Politiker muß sich schon auslachen lassen,
wenn er versuchen sollte für die nächsten 50 Jahre zu planen.
100.000 Jahre? Das muß man anders angehen. Sollte die Besiedlung
des Mars in demselben Tempo wie heute seine Erforschung voranschreiten
und auch noch in den Händen derselben Organisation (sprich: NASA)
liegen, dann wird die Sonne erloschen sein, bevor wir an das Terraforming
auch nur denken können. Ein besserer Ansatz wäre es, wenn man
den Mars einfach zur Besiedlung freigibt - jeder mit genügend Geld
und Fähigkeiten soll dort sein Glück versuchen können. Freiwillige
werden sich sicher zuhauf einfinden. Und sobald die Marskolonie eine stabile
Größe erreicht hat, werden die "Marsmenschen" schon selber ein
starkes Interesse daran haben, diese rostige Staubkugel etwas freundlicher
zu gestalten.
Ich glaube nicht, daß das Terraforming grundsätzlich
ein falscher Schritt wäre. Vor 3,5 Mrd. Jahren hatte der Mars schon
einmal eine dichte, feuchte und warme Atmosphäre - vielleicht sogar
Anfänge von Leben. Spricht irgendetwas dagegen, ihn erneut in diesen
Zustand zurückzuversetzen?
Eine Raumstation umkreist einen Planeten, der in jahrtausendelanger,
mühevoller Arbeit bewohnbar gemacht wurde. Man sieht noch die großen,
alten Einschlagskrater, die sich allmählich mit Wasser füllen.
2. Venus
Wo wir schon mal dabei sind: Wie sieht es denn mit der Venus
aus? Schließlich ist unser innerer Schwesterplanet der Erde sehr
viel ähnlicher als der Mars. Mit 81,5% Erdmasse kann der Planet seine
Gashülle doch viel besser zusammenhalten als der etwas zu klein geratene
Rote Kriegsplanet.
Das größte Hindernis auf der Venus ist die
dichte Kohlendioxidatmosphäre von fast 90 bar. Der darin enthaltene
Kohlenstoff würde die Oberfläche des Planeten ca. 100 m hoch
bedecken. Selbst wenn man eine Möglichkeit fände, den Kohlenstoff
irgendwo zu versenken, so ergeben 90 bar Kohlendioxid immer noch 58 bar
Sauerstoff! Venus würde damit zur absolut rauchfreien Zone!
Das nächste Hindernis ist die völlige Trockenheit
der Venus. In den letzten 4 Mrd. Jahren hat der Planet alles an Wasser
verloren, was er einst besessen hat. Auch die giftige Schwefelsäure
in der Atmosphäre würde jede Besiedlung unmöglich machen.
Mal ganz abgesehen davon, daß Venustage und –nächte jeweils
121,5 Erdtage dauern, was eine irdische Ökologie vermutlich aufs heftigste
durcheinanderbringen würde.
Das Problem der Temperatur (mörderische 457°C)
und der zu hohen Sonneneinstrahlung (immerhin 137% des Erdwertes) könnte
man dagegen grundsätzlich in den Griff bekommen. So wie man den Mars
mit Hilfe orbitaler Spiegel auftauen kann, so könnte man die Venus
mit orbitalen Schattenblenden verdunkeln und die Temperatur langfristig
auf erdähnliche Werte absenken. Aber trotzdem bleibt Venus der denkbar
schlechteste Kandidat fur eine Umformung.