Science fiction-författare har länge presenterat terraforming, processen att skapa en jordliknande eller beboelig miljö på en annan planet, i sina berättelser. Forskare har själva föreslagit terraformning för att möjliggöra en långsiktig kolonisering av Mars. En gemensam lösning för båda grupperna är att släppa ut koldioxidgas som är instängd i Mars yta för att göra atmosfären tjockare och fungera som en filt för att värma planeten.

Dock, Mars behåller inte tillräckligt med koldioxid som praktiskt taget skulle kunna föras tillbaka till atmosfären för att värma upp Mars, enligt en ny NASA-sponsrad studie. Att förvandla den ogästvänliga miljön på mars till en plats som astronauter kan utforska utan livsuppehållande är inte möjligt utan teknik som är långt utöver dagens kapacitet.

Även om den nuvarande atmosfären i Mars mestadels består av koldioxid, det är alldeles för tunt och kallt för att bära flytande vatten, en viktig ingrediens för livet. På Mars, atmosfärens tryck är mindre än en procent av trycket i jordens atmosfär. Allt flytande vatten på ytan skulle mycket snabbt avdunsta eller frysa.

Förespråkare av terraforming Mars föreslår att släppa ut gaser från en mängd olika källor på den röda planeten för att förtjocka atmosfären och öka temperaturen till en punkt där flytande vatten är stabilt på ytan. Dessa gaser kallas "växthusgaser" för deras förmåga att fånga värme och värma upp klimatet.

"Koldioxid (CO2) och vattenånga (H2O) är de enda växthusgaserna som sannolikt kommer att finnas på Mars i tillräckligt överflöd för att ge någon betydande växthusuppvärmning, sa Bruce Jakosky från University of Colorado, Flyttblock, huvudförfattare till studien som visas i Natur astronomi 30 juli.

Även om studier som undersöker möjligheten att terraforma Mars har gjorts tidigare, det nya resultatet drar fördel av cirka 20 år av ytterligare observationer av rymdskepp av Mars. "Dessa data har gett betydande ny information om historien om lätt förångade (flyktiga) material som CO2 och H2O på planeten, överflöd av flyktiga ämnen som är låsta på och under ytan, och förlusten av gas från atmosfären till rymden, " sa medförfattaren Christopher Edwards från Northern Arizona University, Flaggstång, Arizona.

Forskarna analyserade mängden kolhaltiga mineraler och förekomsten av CO2 i polarisen med hjälp av data från NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter och Mars Odyssey rymdfarkoster, och använde data om förlusten av Mars atmosfär till rymden av NASAs MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) rymdfarkost.

"Våra resultat tyder på att det inte finns tillräckligt med CO2 kvar på Mars för att ge betydande växthusuppvärmning om gasen skulle föras ut i atmosfären; dessutom, det mesta av CO2-gasen är inte tillgänglig och kunde inte lätt mobiliseras. Som ett resultat, terraforming av Mars är inte möjligt med dagens teknik, sa Jakosky.

Även om Mars har betydande mängder vattenis som kan användas för att skapa vattenånga, tidigare analyser visar att vatten inte kan ge betydande uppvärmning i sig självt; temperaturer tillåter inte tillräckligt med vatten att kvarstå som ånga utan att först ha en betydande uppvärmning av CO2, enligt teamet. Också, medan andra gaser såsom införandet av klorfluorkolväten eller andra fluorbaserade föreningar har föreslagits för att höja den atmosfäriska temperaturen, dessa gaser är kortlivade och skulle kräva storskaliga tillverkningsprocesser, så de beaktades inte i den aktuella studien.

Atmosfärstrycket på Mars är cirka 0,6 procent av jordens. Med Mars längre bort från solen, forskare uppskattar att ett CO2-tryck som liknar jordens totala atmosfäriska tryck behövs för att höja temperaturen tillräckligt för att möjliggöra stabilt flytande vatten. Den mest tillgängliga källan är CO2 i polarisarna; det kan förångas genom att sprida damm på det för att absorbera mer solstrålning eller genom att använda explosiva ämnen. Dock, att förånga inlandsisarna skulle bara bidra med tillräckligt med CO2 för att fördubbla Marstrycket till 1,2 procent av jordens, enligt den nya analysen.

En annan källa är CO2 fäst till dammpartiklar i Mars mark, som skulle kunna värmas upp för att frigöra gasen. Forskarna uppskattar att uppvärmning av jorden kan ge upp till 4 procent av det nödvändiga trycket. En tredje källa är kol som är låst i mineralfyndigheter. Med hjälp av NASAs senaste rymdfarkostobservationer av mineralfyndigheter, teamet uppskattar att den mest rimliga mängden kommer att ge mindre än 5 procent av det erforderliga trycket, beroende på hur omfattande avlagringar begravda nära ytan kan vara. Att bara använda avlagringarna nära ytan skulle kräva omfattande brytning av band, och att gå efter all CO2 som är fäst vid dammpartiklar skulle kräva att man bryta hela planeten till ett djup av cirka 100 yards. Även CO2 fångad i vatten-is-molekylstrukturer, skulle sådana "klatrater" existera på Mars, skulle sannolikt bidra med mindre än 5 procent av det erforderliga trycket, enligt teamet.

Kolhaltiga mineraler begravda djupt i Mars-skorpan kan hålla tillräckligt med CO2 för att nå det nödvändiga trycket, men omfattningen av dessa djupa avlagringar är okänd, inte bevisas av orbitaldata, och att återvinna dem med nuvarande teknik är extremt energikrävande, som kräver temperaturer över 300 grader Celsius (över 572 grader Fahrenheit). Grunda kolhaltiga mineraler är inte tillräckligt rikliga för att bidra väsentligt till växthusuppvärmningen, och kräver också samma intensiva bearbetning.

Även om Mars yta är ogästvänlig för kända livsformer idag, egenskaper som liknar torra flodbäddar och mineralavlagringar som bara bildas i närvaro av flytande vatten ger bevis för att, i det avlägsna förflutna, klimatet på mars stödde flytande vatten vid ytan. Men solstrålning och solvind kan ta bort både vattenånga och CO2 från Mars atmosfär. Både MAVEN och Europeiska rymdorganisationens Mars Express-uppdrag indikerar att majoriteten av Mars forntida, potentiellt beboelig atmosfär har gått förlorad till rymden, avskalad av solvind och strålning. Självklart, när detta händer, att vatten och CO2 är borta för alltid. Även om denna förlust skulle förhindras på något sätt, låta atmosfären byggas upp långsamt från utgasning av geologisk aktivitet, strömavgasningen är extremt låg; det skulle ta ungefär 10 miljoner år bara att fördubbla Mars nuvarande atmosfär, enligt teamet.

En annan idé är att importera flyktiga ämnen genom att omdirigera kometer och asteroider för att träffa Mars. Dock, lagets beräkningar visar att många tusen skulle krävas; på nytt, inte särskilt praktiskt.

Tagen tillsammans, resultaten indikerar att terraforming av Mars inte kan göras med för närvarande tillgänglig teknik. Alla sådana ansträngningar måste ligga mycket långt in i framtiden.