Människor har länge drömt om att omforma klimatet på mars för att göra det beboeligt för människor. Carl Sagan var den första utanför science fiction-området som föreslog terraforming. I en tidning från 1971, Sagan föreslog att förångning av de norra polarisarna skulle "ge ~10 s g cm-2 atmosfär över planeten, högre globala temperaturer genom växthuseffekten, och en kraftigt ökad sannolikhet för flytande vatten."

Sagans arbete inspirerade andra forskare och futurister att ta tanken på terraforming på allvar. Nyckelfrågan var:finns det tillräckligt med växthusgaser och vatten på Mars för att öka dess atmosfärstryck till jordliknande nivåer?

Under 2018, ett par NASA-finansierade forskare från University of Colorado, Boulder och Northern Arizona University fann att bearbetning av alla tillgängliga källor på Mars bara skulle öka atmosfärstrycket till cirka 7 procent av jordens - långt mindre än vad som behövs för att göra planeten beboelig.

Terraformande Mars, det verkade, var en ouppfyllbar dröm.

Nu, forskare från Harvard University, NASA:s Jet Propulsion Lab, och University of Edinburgh, har en ny idé. Istället för att försöka förändra hela planeten, vad händer om du tog ett mer regionalt förhållningssätt?

Forskarna föreslår att regioner på Mars yta skulle kunna göras beboeliga med ett material - silica aerogel - som efterliknar jordens atmosfäriska växthuseffekt. Genom modellering och experiment, forskarna visar att en två till tre centimeter tjock sköld av kiseldioxidaerogel kunde överföra tillräckligt med synligt ljus för fotosyntes, blockera farlig ultraviolett strålning, och höja temperaturen under permanent över vattnets smältpunkt, allt utan behov av någon intern värmekälla.

Tidningen publiceras i Natur astronomi .

"Det här regionala tillvägagångssättet för att göra Mars beboelig är mycket mer genomförbar än global atmosfärisk modifiering, sa Robin Wordsworth, Biträdande professor i miljövetenskap och teknik vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och Department of Earth and Planetary Science. "Till skillnad från de tidigare idéerna för att göra Mars beboelig, det här är något som kan utvecklas och testas systematiskt med material och teknik vi redan har."

"Mars är den mest beboeliga planeten i vårt solsystem förutom jorden, sa Laura Kerber, Forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory. "Men det förblir en fientlig värld för många typer av liv. Ett system för att skapa små öar av beboelighet skulle tillåta oss att omvandla Mars på ett kontrollerat och skalbart sätt."

Forskarna inspirerades av ett fenomen som redan förekommer på Mars.

Till skillnad från jordens polära iskappor, som är gjorda av fruset vatten, polarisarna på Mars är en kombination av vattenis och frusen CO2. Liksom dess gasform, frusen CO2 tillåter solljus att tränga in samtidigt som värmen fångas upp. På sommaren, denna solid-state växthuseffekt skapar fickor av uppvärmning under isen.

"Vi började fundera på denna solid-state växthuseffekt och hur den skulle kunna åberopas för att skapa beboeliga miljöer på Mars i framtiden, ", sa Wordsworth. "Vi började fundera på vilken typ av material som kunde minimera värmeledningsförmågan men ändå överföra så mycket ljus som möjligt."

Forskarna landade på silica aerogel, ett av de mest isolerande materialen som någonsin skapats.

Kiseldioxidaerogeler är 97 procent porösa, vilket innebär att ljus rör sig genom materialet men de sammankopplade nanoskikten av kiseldioxid infraröd strålning och avsevärt bromsar värmeledningen. Dessa aerogeler används i flera tekniska tillämpningar idag, inklusive NASA:s Mars Exploration Rovers.

"Kisel aerogel är ett lovande material eftersom dess effekt är passiv, ", sa Kerber. "Det skulle inte kräva stora mängder energi eller underhåll av rörliga delar för att hålla ett område varmt under långa tidsperioder."

Med hjälp av modellering och experiment som efterliknade Mars yta, forskarna visade att ett tunt lager av detta material ökade medeltemperaturen på medelbreddgrader på Mars till jordliknande temperaturer.

"Utspridd över ett tillräckligt stort område, du skulle inte behöva någon annan teknik eller fysik, du skulle bara behöva ett lager av det här på ytan och under skulle du ha permanent flytande vatten, sa Wordsworth.

Detta material kan användas för att bygga boskapskupoler eller till och med fristående biosfärer på Mars på Mars.

"Det finns en mängd fascinerande tekniska frågor som dyker upp ur detta, sa Wordsworth.

Nästa, teamet syftar till att testa materialet i Mars-liknande klimat på jorden, som de torra dalarna i Antarktis eller Chile.

Wordsworth påpekar att varje diskussion om att göra Mars beboelig för människor och jordliv också väcker viktiga filosofiska och etiska frågor om planetskydd.

"Om du ska möjliggöra liv på Mars yta, är du säker på att det inte redan finns liv där? Om det är, hur navigerar vi där, " frågade Wordsworth. "I samma ögonblick som vi bestämmer oss för att förbinda oss att ha människor på Mars, dessa frågor är oundvikliga."