In un raro caso di successo ambientale, le Nazioni Unite hanno appena annunciato di ritenere che i danni allo strato protettivo di ozono della Terra saranno completamente ripristinati entro l'anno 2050. Ciò è in netto contrasto con il crescente allarme per l'emergenza climatica, causato da un crescente effetto serra.

Sia lo strato di ozono che l'effetto serra aiutano a controllare la quantità di radiazioni ultraviolette (UV) del sole che raggiungono la superficie terrestre, e quanta radiazione infrarossa (IR) fugge nello spazio. Entrambe queste forme di radiazione hanno un impatto critico sull'abitabilità di un pianeta razzo.

Chiaramente controllare questa radiazione è un problema urgente sulla Terra. Ma rappresenta anche una sfida per coloro che sognano di colonizzare Marte.

La radiazione ultravioletta è una forma di luce che ha una lunghezza d'onda compresa tra 10 e 400 nanometri (1 nm è 0,000000001 metri di lunghezza). Questo è più breve e più energico della luce visibile. Al contrario, la lunghezza d'onda di una tipica rete telefonica 4G è di poche decine di centimetri.

Solar-UV può guidare la produzione della vitamina D essenziale nella pelle umana, ma livelli eccessivi possono causare una serie di problemi di salute tra cui scottature solari, cancro della pelle e cataratta. Può anche danneggiare le piante e danneggiare la produzione agricola.

Sulla terra, quasi tutti i raggi UV solari sono assorbiti dallo strato di ozono, una regione dell'atmosfera terrestre che si estende da circa 15-30 km di altitudine. Senza esso, la vita sulla Terra sarebbe in un sacco di guai.

L'ozono è una molecola naturale costituita da tre atomi di ossigeno. La formazione di questa molecola è attentamente bilanciata da un processo chiamato ciclo di Chapman, in cui la luce ultravioletta scompone l'ozono in un singolo atomo di ossigeno e una molecola di ossigeno. I fattori naturali possono fungere da catalizzatori per questo, come l'attività vulcanica e le cinture di radiazioni terrestri.

Le prime osservazioni che l'equilibrio dell'ozono era in difficoltà risalgono agli anni '80. È stato stabilito che l'uso diffuso e l'emissione di alcune sostanze chimiche come i clorofluorocarburi avevano causato gravi danni allo strato di ozono.

Ciò ha spinto la comunità internazionale ad adottare il Protocollo di Montreal nel 1987, l'unico accordo delle Nazioni Unite mai ratificato da ogni Stato membro.

La radiazione IR ha un effetto leggermente diverso sulla Terra e su altri pianeti. Tutti gli oggetti emettono una gamma di luce a seconda della loro temperatura. Un oggetto a una temperatura media di un milione di gradi emetterebbe principalmente raggi X (come fanno alcuni sistemi stellari).

Il Sole, ad una temperatura media di 5, 700°C, emette più fortemente nella luce visibile (in particolare in giallo), mentre gli oggetti a temperatura ambiente emettono in IR. Questo è il motivo per cui le persone vengono visualizzate chiaramente in una telecamera a infrarossi.

Luce del sole, principalmente alle lunghezze d'onda visibili, attraversa l'atmosfera e riscalda la superficie terrestre. Per mantenere l'equilibrio termico, la Terra poi emette luce nello spazio, ma lo fa in IR. Alcune molecole nell'atmosfera lasciano passare una grande quantità di luce visibile (motivo per cui sono invisibili all'occhio umano) ma riflettono o disperdono la luce IR emessa dalla superficie, rendendo la superficie più calda.

Le sostanze chimiche coinvolte in questo processo sono ciò che conosciamo come gas serra, il più noto è l'anidride carbonica, ma sono importanti anche il metano e il protossido di azoto. Ciò che complica la questione climatica è che anche il vapore acqueo e lo stesso ozono sono tutti gas serra.

Questo è uno dei tanti fattori che rendono la modellazione climatica un argomento molto complesso. L'effetto serra stesso è generalmente descritto come una cosa negativa, ma in realtà è essenziale per la vita. Senza alcun effetto serra, è relativamente facile dimostrare che la Terra sarebbe ad una temperatura media di -24°C, invece dei nostri attuali 14°C.

Come molti processi naturali però, l'attività umana ha modificato l'effetto serra tanto da rendere pericolosa questa caratteristica essenziale dell'abitabilità del nostro pianeta. Abbiamo ampie prove che gli esseri umani hanno aumentato la quantità di gas serra nell'atmosfera, e come risultato, la temperatura media globale.

Lezioni per i colonizzatori

La sfida per i futuri coloni che sperano di vivere su Marte è esattamente l'opposto di quella sulla Terra. La sua atmosfera sottile significa che anche se c'è una grande concentrazione di anidride carbonica, l'effetto serra è piuttosto debole e deve essere potenziato. Ma un recente studio ha dimostrato che anche se l'anidride carbonica rimanente nelle rocce di Marte fosse vaporizzata e immessa nell'atmosfera, non ce ne sarebbe abbastanza per generare un effetto serra sufficiente a rendere il pianeta abbastanza caldo per viverci.

Rispetto alla Terra, c'è anche pochissimo ozono su Marte, e la sottile atmosfera marziana consente a molto più UV solare di raggiungere la superficie. Questa radiazione è così intensa che i pochi centimetri più alti del suolo marziano vengono essenzialmente sterilizzati una volta al giorno, con qualsiasi molecola complessa che potrebbe essere utile per la distruzione della vita.

Quindi cosa potremmo fare per rendere il clima più simile a quello terrestre? Le idee precedenti includevano l'installazione di un magnete gigante nello spazio vicino a Marte per proteggere l'atmosfera e sparare armi nucleari in superficie.

Un recente articolo suggerisce che potremmo usare l'aerogel di silice, un materiale sintetico e ultraleggero realizzato prendendo un gel e sostituendo il componente liquido con un gas, per coprire le regioni della superficie. Ciò funzionerebbe in effetti come uno strato di ozono artificiale, essendo quasi trasparente alla luce visibile ma bloccando i raggi UV.

L'uso dell'aerogel di silice riscalderebbe rapidamente anche il terreno sottostante al di sopra del punto di congelamento dell'acqua attraverso un effetto serra artificiale. Posizionare scudi di aerogel di silice su aree della superficie ricche di ghiaccio genererebbe un ambiente adatto alla crescita delle piante, con il minimo intervento umano.

Questo da solo non può terraformare il pianeta rosso, poiché l'atmosfera marziana viene costantemente persa dal vento solare. Però, fornirebbe almeno un ambiente molto meno ostile, su scala ridotta, per i futuri visitatori. Pur essendo ancora una prospettiva difficile, questo è attualmente il modo più pratico per rendere le aree di Marte un ambiente meno estremo.

In definitiva, il successo del Protocollo di Montreal dimostra sia la fattibilità di un'azione collettiva internazionale per risolvere un problema ambientale, e che la modifica ambientale è possibile su scala planetaria in un arco di tempo piuttosto breve. Dimostra anche chiaramente quanto i processi ambientali planetari possano essere sensibili ai cambiamenti artificiali, nel bene o nel male.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.