Usar dispositivos nucleares para terraformar Marte: ¿La propuesta nuclear de Elon Musk?

Question

Elon Musk ha sugerido recientemente Usar dispositivos nucleares para terraformar Marte . En el pasado, se barajaron ideas relacionadas con los cometas, pero Musk parece, al menos para mí, un hombre con prisa y tal vez su idea tenga algún mérito, ya que la espera de cometas adecuados puede llevar un tiempo e implicar un gran gasto de energía.

El empresario ha declarado a menudo que cree que los humanos deberían colonizar Marte, y ahora parece que no se detendrá ante nada para salirse con la suya. "Es un planeta que se puede arreglar", dijo Musk a Colbert. "Pero con el tiempo se podría transformar Marte en un planeta similar a la Tierra". Hay una forma rápida y otra lenta de hacerlo. La forma lenta implica la instalación de muchas bombas y generadores para calentar el planeta rojo de manera que su dióxido de carbono congelado se derrita y envuelva el planeta en una atmósfera más gruesa. El manto de CO2 más espeso ayuda a que el planeta se caliente aún más, derritiendo así más dióxido de carbono, y el bucle de retroalimentación positiva continúa. (Esto es esencialmente lo que estamos haciendo en la Tierra, y se llama calentamiento global). Hay una forma más sencilla y barata de calentar Marte. "La forma más rápida es lanzar armas termonucleares sobre los polos", dijo Musk.

No puedo encontrar inmediatamente una estimación del volumen del dióxido de carbono en (o bajo) la superficie marciana, pero esta fuente Agua en Marte da una estimación del volumen de hielo de agua:

El agua en Marte existe hoy casi exclusivamente en forma de hielo, con una pequeña cantidad presente en la atmósfera en forma de vapor. El único lugar donde el hielo de agua es visible en la superficie es en el casquete polar norte. También hay abundante hielo de agua bajo la capa de hielo permanente de dióxido de carbono en el polo sur marciano y en el subsuelo poco profundo en latitudes más templadas. Se han identificado más de cinco millones de kilómetros cúbicos de hielo en la superficie de Marte moderno o cerca de ella, lo suficiente para cubrir todo el planeta hasta una profundidad de 35 metros. Es probable que haya aún más hielo encerrado en la subsuperficie profunda.

Físicamente, y quiero ceñirme a la física, sobre todo a la física atmosférica, más que a la ingeniería, ¿es factible esta idea?

¿Ha hecho Musk sus deberes en cuanto a:

• ¿La cantidad de material nuclear necesaria? (¿Y la indudable protesta por su transporte desde la Tierra utilizando cohetes potencialmente muy explosivos en primer lugar)?

• ¿Es la gravedad de Marte lo suficientemente fuerte como para retener el vapor de agua en cuestión? Supongo que sí.

• ¿Ayudará la presión atmosférica a retener el vapor de agua producido o su idea es suficiente para producir una atmósfera relativamente densa?

• Por último, Musk es un empresario que vende un posible proyecto, y eso implica, supongo que comprensiblemente, una publicidad dramática. ¿Podría un conjunto de espejos en órbita hacer el trabajo con la misma eficacia, aunque en un plazo más largo?

Answer 1

¿Ha hecho Musk sus deberes?

En cuanto a la idea básica de utilizar armas nucleares para liberar CO ₂ y así calentar Marte, no, no lo ha hecho. Sospecho que este era el Elon Musk aburrido que hablaba, o tal vez el Elon Musk que no negó del todo ser un súper villano (¿1-900-MHA-HAHA Elon Musk?) en esa entrevista con Colbert.

La entalpía de sublimación del CO2 es de unos 26 kJ/mol, o 590 kJ/kg. La Bomba Zar liberó 210 petajulios de energía. Supongamos que Musk consigue hacer estallar un equivalente de la Tsar Bomba sobre uno de los polos de Marte, con toda la energía destinada a la sublimación del CO2, y que todo ese CO2 gaseoso recién creado permanece residente en la atmósfera durante un tiempo. Eso supone 355 megatones adicionales de CO2 añadidos a la atmósfera de Marte.

Eso parece mucho. No lo es. Es una cantidad muy, muy pequeña comparada con las 25 teratoneladas de CO2 que hay en la atmósfera de Marte. Acabamos de hacer explotar el mayor aparato inventado por la humanidad y sólo hemos aumentado el contenido de CO2 atmosférico de Marte en una cantidad inconmensurablemente pequeña.

La mayor parte del CO2 de Mar está en su atmósfera, no en sus casquetes polares. Si utilizáramos unos 20.000 equivalentes de Tsar Bomba podríamos, en teoría, aumentar el CO ₂ del 25 al 33%. Eso no va a hacer mucho. (A modo de comparación, las consecuencias de duplicar el CO ₂ contenidos que tienen a la gente preocupada).

Aunque Marte tiene una cantidad considerablemente mayor de CO ₂ en su atmósfera que la Tierra, el efecto invernadero en Marte es considerablemente menor que en la Tierra. Esto se debe a varias razones:

• Añadiendo cada vez más CO ₂ a una atmósfera tiene un efecto logarítmico. Si se añade más CO ₂ a la ya saturada atmósfera de Marte no tendrá mucho efecto.
• La baja aceleración gravitacional de Marte significa que la tasa de lapso adiabático seco en Marte es menos de la mitad que en la Tierra. Los gases de efecto invernadero alejan una atmósfera isotérmica de una atmósfera adiabática. La delgada atmósfera de Marte y la baja tasa de lapso explican por sí solas la mayor parte de las razones por las que el efecto invernadero en Marte es significativamente menor que el de la Tierra.
• Hay dos bandas en el infrarrojo térmico donde el CO ₂ es un muy buen absorbente/emisor de radiación. Uno de los picos se produce a temperaturas ecuatoriales de la Tierra (Marte no se acerca a ese calor), y el otro a temperaturas polares de la Tierra (eso es Marte). Ese pico más bajo significa que, excepto en las regiones polares, la troposfera media y la estratosfera superior de la Tierra son extremadamente opacas a la radiación infrarroja. En cambio, la atmósfera de Marte se vuelve cada vez más transparente en el infrarrojo con el aumento de la altitud.

Las armas nucleares podrían ayudar a calentar Marte. El presupuesto energético de Marte varía considerablemente con el clima de Marte. Marte sufre ocasionalmente tormentas de polvo en todo el planeta. Aunque estas tormentas de polvo aumentan el albedo de Marte, modifican el flujo de energía hacia y desde la superficie en una medida más que suficiente para compensar esta pérdida de energía entrante. Si el objetivo es calentar Marte, tendría mucho más sentido bombardear las regiones ecuatoriales de Marte en lugar de sus polos. Tendríamos que hacer esto de forma regular para que tuviera algún efecto. Que sea o no una buena idea es otra cuestión.