L'esplorazione umana di Marte è aumentata negli ultimi decenni. Oltre alle otto missioni attive su o intorno al Pianeta Rosso, altri sette lander robotici, rover e orbiter dovrebbero essere schierati lì entro la fine del decennio. E dal 2030 in poi, diverse agenzie spaziali stanno pianificando di organizzare anche missioni con equipaggio sulla superficie.

Oltre a ciò, ci sono anche molti volontari che sono pronti a fare un viaggio di sola andata su Marte, e le persone che sostengono che lo trasformiamo in una seconda casa. Tutte queste proposte hanno focalizzato l'attenzione sui rischi peculiari che derivano dall'invio di esseri umani su Marte. A parte il suo freddo, ambiente secco, mancanza d'aria, ed enormi tempeste di sabbia, c'è anche la questione delle sue radiazioni.

Cause:

Marte non ha magnetosfera protettiva, come fa la Terra. Gli scienziati credono che un tempo, Marte ha anche sperimentato correnti convettive nel suo nucleo, creando un effetto dinamo che alimentava un campo magnetico planetario. Però, circa 4,2 miliardi di anni fa, a causa dell'impatto massiccio di un oggetto di grandi dimensioni, o un rapido raffreddamento nel suo nucleo:questo effetto dinamo è cessato.

Di conseguenza, nel corso dei prossimi 500 milioni di anni, L'atmosfera di Marte è stata lentamente strappata via dal vento solare. Tra la perdita del suo campo magnetico e la sua atmosfera, la superficie di Marte è esposta a livelli di radiazioni molto più elevati della Terra. E oltre alla regolare esposizione ai raggi cosmici e al vento solare, riceve occasionali esplosioni letali che si verificano con forti brillamenti solari.

Indagini:

La navicella spaziale Mars Odyssey del 2001 della NASA era dotata di uno strumento speciale chiamato Martian Radiation Experiment (o MARIE), che è stato progettato per misurare l'ambiente di radiazione intorno a Marte. Poiché Marte ha un'atmosfera così sottile, le radiazioni rilevate da Mars Odyssey sarebbero all'incirca le stesse della superficie.

In circa 18 mesi, la sonda Mars Odyssey ha rilevato livelli di radiazioni in corso che sono 2,5 volte superiori a quelli che sperimentano gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale - 22 millirad al giorno, che equivale a 8000 millirad (8 rad) all'anno. La sonda ha anche rilevato 2 eventi protonici solari, dove i livelli di radiazione hanno raggiunto il picco a circa 2, 000 millirad al giorno, e pochi altri eventi che sono arrivati ​​fino a circa 100 millirad.

Per confronto, gli esseri umani nelle nazioni sviluppate sono esposti (in media) a 0,62 rad all'anno. E mentre gli studi hanno dimostrato che il corpo umano può sopportare una dose fino a 200 rad senza danni permanenti, l'esposizione prolungata ai tipi di livelli rilevati su Marte potrebbe portare a tutti i tipi di problemi di salute, come la malattia acuta da radiazioni, aumento del rischio di cancro, danno genetico, e persino la morte.

E dato che l'esposizione a qualsiasi quantità di radiazioni comporta un certo grado di rischio, La NASA e altre agenzie spaziali mantengono una rigorosa politica di ALARA (As-Low-As-Reasonable-Achievable) durante la pianificazione delle missioni.

Possibili soluzioni:

Gli esploratori umani su Marte dovranno sicuramente affrontare l'aumento dei livelli di radiazioni sulla superficie. Cosa c'è di più, qualsiasi tentativo di colonizzare il Pianeta Rosso richiederà anche misure per garantire che l'esposizione alle radiazioni sia ridotta al minimo. Già, diverse soluzioni, sia a breve che a lungo termine, sono state proposte per affrontare questo problema.

Per esempio, La NASA mantiene più satelliti che studiano il sole, l'ambiente spaziale in tutto il sistema solare, e monitorare i raggi cosmici galattici (GCR), nella speranza di ottenere una migliore comprensione della radiazione solare e cosmica. Hanno anche cercato modi per sviluppare una migliore schermatura per gli astronauti e l'elettronica.

Nel 2014, La NASA ha lanciato la sfida per la riduzione dei raggi cosmici galattici, un concorso basato su incentivi che ha assegnato un totale di $ 12, 000 a idee su come ridurre l'esposizione degli astronauti ai raggi cosmici galattici. Dopo la sfida iniziale nell'aprile del 2014, una sfida di follow-up ha avuto luogo a luglio che ha assegnato un premio di $ 30, 000 per idee di protezione attiva e passiva.

Quando si tratta di soggiorni a lungo termine e colonizzazione, molte altre idee sono state lanciate in passato. Ad esempio, come hanno spiegato Robert Zubrin e David Baker nella loro proposta per una missione "Mars Direct" a basso cast, gli habitat costruiti direttamente nel terreno sarebbero naturalmente schermati dalle radiazioni. Zubrin ha approfondito questo aspetto nel suo libro del 1996 The Case for Mars:The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must.

Sono state inoltre avanzate proposte per costruire habitat fuori terra utilizzando moduli gonfiabili racchiusi in ceramiche create utilizzando il suolo marziano. Simile a quanto proposto sia dalla NASA che dall'ESA per un insediamento sulla Luna, questo piano farebbe molto affidamento sui robot che utilizzano la tecnica di stampa 3D nota come "sinterizzazione", dove la sabbia viene trasformata in un materiale fuso usando i raggi X.

MarsOne, l'organizzazione no-profit dedicata alla colonizzazione di Marte nei prossimi decenni, ha anche proposte su come proteggere i coloni marziani. Affrontare il problema delle radiazioni, l'organizzazione ha proposto di costruire schermature nel veicolo spaziale della missione, veicolo di transito, e modulo abitativo. In caso di brillamento solare, dove questa protezione è insufficiente, sostengono la creazione di un rifugio antiradiazioni dedicato (situato in un serbatoio d'acqua cavo) all'interno del loro habitat di transito su Marte.

Ma forse la proposta più radicale per ridurre l'esposizione di Marte alle radiazioni nocive consiste nel far ripartire il nucleo del pianeta per ripristinare la sua magnetosfera. Per fare questo, avremmo bisogno di liquefare il nucleo esterno del pianeta in modo che possa nuovamente convetre attorno al nucleo interno. La rotazione del pianeta comincerebbe a creare un effetto dinamo, e verrebbe generato un campo magnetico.

Secondo Sam Factor, uno studente laureato presso il Dipartimento di Astronomia dell'Università del Texas, ci sono due modi per farlo. Il primo sarebbe far esplodere una serie di testate termonucleari vicino al nucleo del pianeta, mentre il secondo prevede il passaggio di una corrente elettrica attraverso il pianeta, producendo resistenza al nucleo che lo scalderebbe.

Inoltre, uno studio del 2008 condotto da ricercatori del National Institute for Fusion Science (NIFS) in Giappone ha affrontato la possibilità di creare un campo magnetico artificiale attorno alla Terra. Dopo aver preso in considerazione misurazioni continue che indicavano un calo di intensità del 10% negli ultimi 150 anni, hanno continuato a sostenere come una serie di anelli superconduttori che circondano il pianeta potrebbe compensare le perdite future.

Con qualche aggiustamento, un tale sistema potrebbe essere adattato per Marte, creando un campo magnetico artificiale che potrebbe aiutare a proteggere la superficie da alcune delle radiazioni nocive che riceve regolarmente. Nel caso in cui i terraformatori tentassero di creare un'atmosfera per Marte, questo sistema potrebbe anche garantire che sia protetto dal vento solare.

Infine, uno studio del 2007 condotto da ricercatori dell'Istituto di Mineralogia e Petrologia in Svizzera e della Facoltà di Scienze della Terra e della Vita dell'Università Vrije di Amsterdam è riuscito a replicare l'aspetto del nucleo di Marte. Usando una camera di diamante, il team è stato in grado di replicare le condizioni di pressione sui sistemi ferro-zolfo e ferro-nichel-zolfo che corrispondono al centro di Marte.

Quello che hanno scoperto è che alle temperature previste nel nucleo marziano (~1500 K, o 1227 °C; 2240 °F), il nucleo interno sarebbe liquido, ma si verificherebbe una certa solidificazione nel nucleo esterno. Questo è molto diverso dal nucleo terrestre, dove la solidificazione del nucleo interno rilascia calore che mantiene fuso il nucleo esterno, creando così l'effetto dinamo che alimenta il nostro campo magnetico.

L'assenza di un nucleo interno solido su Marte significherebbe che il nucleo esterno, un tempo liquido, doveva avere una fonte di energia diversa. Naturalmente, quella fonte di calore da allora si è guastata, facendo solidificare il nucleo esterno, arrestando così qualsiasi effetto dinamo. Però, la loro ricerca ha anche mostrato che il raffreddamento planetario potrebbe portare alla solidificazione del nucleo in futuro, sia a causa di solidi ricchi di ferro che affondano verso il centro o di solfuri di ferro che cristallizzano nel nucleo.

In altre parole, Il nucleo di Marte potrebbe diventare solido un giorno, che riscalderebbe il nucleo esterno e lo farebbe fuso. In combinazione con la rotazione del pianeta, questo genererebbe l'effetto dinamo che riaccenderebbe il campo magnetico del pianeta. Se questo è vero, quindi colonizzare Marte e viverci in sicurezza potrebbe essere una semplice questione di aspettare che il nucleo si cristallizzi.

Non c'è modo di aggirarlo. Attualmente, la radiazione sulla superficie di Marte è piuttosto pericolosa! Perciò, qualsiasi missione con equipaggio sul pianeta in futuro dovrà tenere conto della schermatura contro le radiazioni e delle contromisure. E qualsiasi soggiorno a lungo termine lì - almeno per il prossimo futuro - dovrà essere costruito nel terreno, o indurito contro i raggi solari e cosmici.

Ma sai cosa dicono che la necessità è la madre dell'invenzione, Giusto? E con luminari come Stephen Hawking che affermano che dobbiamo iniziare a colonizzare altri mondi per sopravvivere come specie, e persone come Elon Musk e Bas Lansdrop che cercano di realizzarlo, siamo sicuri di vedere alcune soluzioni molto fantasiose nelle prossime generazioni!