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Terraformação: por que a Lua é um alvo melhor que Marte

O primeiro mundo que os humanos deveriam habitar além da Terra é a Lua, não Marte. Eis por que a terraformação de nosso vizinho lunar é tão atraente.

Uma base hipotética na Lua poderia consistir em um conjunto de cúpulas, onde em vez de terraformar o mundo inteiro, terraformamos apenas um pequeno pedaço de cada vez, permitindo-nos construir a infraestrutura de que precisamos enquanto crescemos lentamente uma colônia humana em outro mundo. (Crédito: Agência Espacial Europeia.)

Principais conclusões

• A única maneira de preparar um mundo para os habitantes humanos é tornar o ambiente mais parecido com a Terra: terraformação.
• Enquanto a maioria dos sonhos espaciais da humanidade se concentraram em Marte, um candidato melhor pode estar ainda mais próximo: a Lua.
• Sua proximidade com a Terra, composição e muitos outros fatores o tornam muito atraente. Marte deveria ser um sonho, mas não o único.

Não importa o quão avançada nossa civilização aqui na Terra se torne, há um fato preocupante com o qual não temos escolha a não ser contar: os recursos da Terra são finitos. Isso não inclui apenas os recursos que normalmente pensamos, como minerais, água limpa e ar respirável, mas também algo ainda mais fundamental e restritivo: área de terra. Não importa o quanto nos desenvolvamos, há apenas uma quantidade finita de área continental para habitar em nosso planeta.

Embora cidades flutuantes nos mares e oceanos possam um dia se tornar uma possibilidade, a área de superfície finita do planeta Terra garante que, além de um certo ponto, precisaremos deixar nosso planeta natal se quisermos que nossa civilização continue crescendo. Embora muitos de nós tenham sonhado em viver em outro mundo, ainda temos que encontrar um indício de vida em um mundo além da Terra, muito menos um planeta totalmente habitado ou habitável por humanos. Se queremos que um mundo seja adequado para vivermos, parece que nossa única opção será transformar um planeta atualmente inabitável em um no qual os humanos possam sobreviver – um processo chamado terraformação. Apesar do sentimento popular de que Marte é o mundo certo para terraformar dentro do nosso sistema solar, pode haver uma opção ainda melhor mais perto de casa: a Lua. Aqui está a ciência do porquê.

Quatro fases teóricas de terraformação que levariam Marte do planeta vermelho e desolado que é hoje (canto superior esquerdo) para um mundo onde a vida se sustentasse e prosperasse, muito semelhante à Terra (canto inferior direito). Embora este seja um sonho ambicioso, a terraformação da Lua pode ser muito mais fácil. ( Crédito : Daein Ballard / Wikimedia Commons)

À primeira vista, pode parecer que Marte é muito mais adequado para terraformação do que a Lua. Afinal, Marte já possui grandes quantidades de água: tanto na fase sólida quanto na fase gasosa. Marte teve um passado em que a água líquida era abundante na superfície e provavelmente passou mais do que o primeiro bilhão de anos de sua existência com oceanos e rios em toda a sua superfície. Marte é maior e mais massivo que a Lua; tem uma aceleração gravitacional maior do que a Lua em sua superfície; e sua atmosfera, embora fina, é rica em dióxido de carbono.

Mas Marte também enfrenta problemas que a Lua não enfrenta. Por um lado, Marte está mais longe do Sol, o que significa que recebemos menos energia do Sol em cada metro quadrado de área. Por outro lado, a atmosfera de Marte é um tremendo perigo, com ventos fortes, tempestades de areia rotineiras e terreno que muda tão facilmente quanto as dunas de areia na Terra. Marte, não tendo campo magnético protetor como a Terra, também está sujeito ao bombardeio por partículas de vento solar. Se alguém que vive na superfície não quisesse receber uma dose letal de radiação em escalas de tempo muito, muito menores do que uma vida humana, eles teriam que se mudar para o subsolo: uma possibilidade oferecida apenas pela existência copiosa de enormes tubos de lava em Marte .

Tubos de lava, encontrados na Terra, na Lua e em Marte, mas que se espera que estejam em muitos planetas, fornecem abrigo subterrâneo das duras condições da superfície. Com a infraestrutura apropriada, os primeiros assentamentos marcianos podem se beneficiar do uso de tal local em vez de habitar a superfície. ( Crédito : Dave Bunnell/Under Earth Images)

Nenhum desses obstáculos intransponíveis, é claro; com um grande investimento de recursos, praticamente tudo é possível. Mas quanto mais recursos você tiver para trazer consigo – tanto para sobreviver e prosperar no novo ambiente quanto para protegê-lo dos efeitos nocivos de tudo o que o cerca – mais difícil se torna essa tarefa. Em Marte, temos que considerar muitos fatores que trabalham contra nós.

• O solo marciano é muito diferente do da Terra, com o dióxido de silício unido por metais altamente oxidados: óxido férrico, óxido de alumínio, óxido de cálcio e óxido de enxofre.
• A atmosfera marciana apresenta um grande obstáculo para o pouso seguro e preciso na superfície, e também dificulta qualquer tentativa de devolver conteúdo (ou pessoas) de volta à Terra.
• Marte está a uma distância muito grande da Terra; na velocidade da luz, as comunicações unidirecionais levam de 7 a 22 minutos.
• Marte é muito remoto no que diz respeito à entrega de recursos; pode levar meses a mais de um ano para entregar uma carga útil da Terra a Marte, dependendo da configuração dos planetas em qualquer momento específico.

Ventos com velocidades de até 100 km/h viajam pela superfície marciana. As crateras nesta imagem, causadas por impactos no passado de Marte, mostram diferentes graus de erosão. Alguns ainda têm bordas externas definidas e características claras dentro delas, enquanto outras são muito mais suaves e inexpressivas, quase parecendo se chocar ou se fundir com o ambiente. ( Crédito : ESA/DLR/FU Berlim, CC BY-SA 3.0 IGO)

Por outro lado, a Lua é um ambiente muito mais favorável por muitas métricas. Uma viagem só de ida para a Lua leva poucos dias, da mesma forma que na era Apollo. As mensagens são trocadas muito rapidamente entre a Terra e a Lua, com um tempo de viagem de luz unidirecional de apenas cerca de 1,25 segundos. Um observador no lado mais próximo da Lua - o lado que sempre nos enfrenta - estaria em constante contato com a infraestrutura da Terra, enquanto qualquer outro mundo, incluindo Marte, precisaria de uma matriz orbital para permitir comunicações quando a Terra é invisível da superfície desse mundo .

A Lua oferece muitos benefícios que Marte simplesmente não tem, mesmo considerando que:

• Existem variações de temperatura comparativamente grandes em ambos os mundos.
• A gravidade da superfície em ambos os mundos é muito baixa (com a gravidade de Marte cerca de um terço e a gravidade da Lua cerca de um sexto da gravidade da Terra).
• Alguém que vive na Lua teria que lidar com dias e noites que duram cerca de 2 semanas cada
• Um observador no lado mais próximo da Lua sempre observaria uma Terra cheia em seu céu, dia ou noite.

A NASA criou este gráfico em 1967 para ilustrar a trajetória de voo e os principais eventos de missão para as próximas missões Apollo à Lua. Comparado a Marte, que tem um tempo de viagem da luz de minutos e requer uma viagem de muitos meses, um sinal de luz pode chegar à Lua em 1,25 segundos, enquanto um foguete pode chegar lá em ~ 3 dias. ( Crédito : NASA)

De muitas maneiras, essas conveniências tornam a Lua nossa principal candidata para nosso primeiro local de terraformação. Em termos de radiação, a Lua tem a batida de Marte. Claro, a Lua e Marte têm núcleos mortos e campos magnéticos de superfície que variam incoerentemente sobre a superfície desses mundos. Oferecendo proteção insignificante em comparação com a magnetosfera da Terra, esses mundos fazem pouco para proteger os habitantes da superfície das partículas e da radiação emitida pelo Sol.

Você pode pensar que estando mais perto do Sol, a Lua teria pior do que Marte. Você pode perceber que a Lua está fora dos Cinturões de Van Allen que cercam a Terra, o que significa que nosso planeta oferece proteção insignificante contra esse efeito. Tudo isso é verdade.

Mas em 2007, uma análise detalhada demonstrou que o campo magnético da Terra faz um trabalho notável de proteger a Lua do vento solar, reduzindo significativamente os efeitos da radiação que um morador da superfície receberia. Além disso, a Lua recebe uma carga positiva durante o dia, desacelerando e reduzindo os efeitos nocivos dos prótons e outros íons carregados positivamente. Em termos de segurança contra radiação, a Lua superou Marte.

Apesar de não ter um campo magnético próprio apreciável, a magnetosfera da Terra oferece mais do que uma modesta quantidade de proteção à Lua contra o vento solar e outras partículas carregadas. (Como íons de oxigênio da atmosfera da Terra.) A proteção exata oferecida depende da posição da Lua e do campo do meio interestelar. ( Crédito : R. M. Winglee e E.M. Harnett, Geophys. Res. Lett., 2007)

Em termos de infraestrutura e acessibilidade, não há competição. A Lua está mais próxima, sempre tem uma visão da Terra, pode trocar sinais e entregas centenas de vezes mais rapidamente do que pode ser trocada entre a Terra e Marte, e é mais fácil pousar e decolar. Certas infraestruturas poderiam ser facilmente compartilhadas entre a Terra e a Lua, como a Internet, enquanto Marte provavelmente, devido à sua natureza remota, precisaria de sua própria infraestrutura autônoma.

Mas talvez o maior benefício, como qualquer um versado em imóveis lhe dirá, seja a localização. Na Lua, a energia solar é um tremendo trunfo, pois não há atmosfera, nem cobertura de nuvens e nem absorção de radiação que ocorre na descida. Você pode configurar um painel solar na superfície e receber a mesma quantidade de radiação incidente que receberia de um orbitador, e só precisaria limpar partículas semelhantes a poeira dos painéis a cada poucas décadas. (Lembre-se, painéis solares empoeirados são o que acabou matando os rovers Spirit e Opportunity da NASA!) Enquanto isso, o fluxo incidente em Marte é apenas 43% do que está na Lua, e isso está no topo da atmosfera marciana. Em termos do retorno que você recebe do Sol, a Lua é duas vezes mais eficiente.

A sonda Kaguya do Japão foi e orbitou a Lua, o que permitiu vistas magníficas da Terra vistas sobre a superfície lunar. Aqui, a Lua é fotografada ao longo de seu limite dia/noite, o terminador, enquanto a Terra aparece em uma fase meio cheia. Do lado mais próximo da Lua, a Terra é sempre visível. ( Crédito : JAXA / NHK)

Mas, de longe, o melhor ativo na Lua é algo que você pode não pensar como um ativo: o regolito lunar ou a camada externa empoeirada de solo encontrada na Lua. Marte tem um terreno variado em termos de composição, elevação e poeira versus compacidade; muitos o compararam aos solos basálticos e vulcânicos frescos encontrados no Havaí. No entanto, o material encontrado na Lua não é apenas semelhante à Terra; isto é a Terra.

Parte da razão pela qual sabemos que a Lua e a Terra se formaram a partir do mesmo evento antigo – uma colisão inicial que levantou detritos, não um disco circumplanetário ao redor da Terra – é porque trouxemos amostras da Lua e as analisamos em laboratórios. aqui na Terra. Em termos dos elementos de que ambos os mundos são feitos, as composições químicas dos compostos que encontramos e as proporções de isótopos dos materiais presentes, a Lua e a Terra têm uma história comum. Com exceção dos componentes biológicos encontrados no solo superficial da Terra, a composição do regolito da Lua é idêntica à composição da crosta terrestre.

Através de uma série de cúpulas ou mesmo de uma rede subterrânea, o árido regolito lunar pode ser transformado em uma superfície onde a civilização humana faz sua primeira incursão para se expandir além da Terra. ( Crédito : ESTA)

Se o material que está presente na Lua não é apenas semelhante, mas idêntico ao material que temos na Terra, isso torna a perspectiva de terraformação da Lua uma tarefa muito mais fácil do que poderíamos considerar de outra forma. Sim, não há ar, atmosfera e nenhuma fonte fácil de água líquida na superfície. Mas se levarmos:

• uma estrutura fechada
• o ar necessário para preenchê-lo
• as bactérias necessárias para enriquecer adequadamente o solo

Simplesmente esmagar rochas lunares para fazer solo será suficiente para iniciar o processo de agricultura lunar. Existe até uma chance de não precisarmos trazer nossa própria água, já que as crateras permanentemente sombreadas na Lua são conhecidas por conter grandes quantidades de água congelada: como um cone de neve sujo e lamacento. Em 2008, pesquisadores foram testar a adequação do uso do solo lunar para o cultivo de plantas terrestres testando calêndulas . Quando as bactérias foram adicionadas, as plantas resultantes eram totalmente saudáveis.

Três recipientes de amostra contendo rochas trituradas projetadas para imitar rochas lunares. Nos dois recipientes à esquerda, foram adicionadas bactérias; no recipiente mais à direita, nenhuma bactéria foi adicionada. O próprio solo lunar tem tudo, exceto a biota, necessária para crescer e sustentar a vida na Terra. ( Crédito : N. Kozyrovska / I. Zaetz)

Então, em 2019, a espaçonave chinesa Chang’e-4, que pousou no lado oculto da Lua, realizou um experimento envolvendo uma pequena biosfera de 2,6 kg. Dentro, uma série de sementes, ovos e organismos unicelulares adormecidos estavam a bordo. Durante o dia lunar, que dura 14 dias terrestres, uma planta de algodão cresceu da semente: a primeira vez que uma semente brotou na Lua. Duas folhas brotaram , e suspeita-se que a planta só tenha morrido quando a noite lunar caiu: quando as temperaturas podem cair até -190 ° C.

Os sucessos desses experimentos, combinados com a composição conhecida, localização e outras propriedades da Lua, fazem um forte argumento para ser o primeiro mundo além da Terra no qual tentamos construir uma civilização extraterrestre. Se algum dia esperamos nos tornar uma espécie multiplanetária, haverá muitas lições a aprender, muitos obstáculos a encontrar e superar e muitos pequenos passos a serem dados antes de estarmos realmente prontos para o grande prêmio: nos tornarmos uma civilização interestelar. Embora a era espacial tenha começado apenas em 1957 – menos de uma vida humana atrás – o maior obstáculo para a terraformação é o investimento de recursos. Na Lua, sem fatores ambientais deletérios, temos o luxo de ir uma cúpula de cada vez.

Uma reconstrução 3D baseada no processamento de imagens e análise de dados mostra duas folhas de algodão cultivadas na sonda Chang’e-4 no lado oculto da lua. ( Crédito : Universidade de Chongqing)

Se nosso objetivo é terraformar a Lua, agora temos um plano de como fazê-lo:

• construir uma cúpula hermética
• preenchê-lo com ar respirável
• recuperar a água que precisamos de uma cratera lunar
• trazer a biota necessária para sustentar a vida conosco

Seguindo esses passos, poderíamos criar nosso primeiro lar de longo prazo para a humanidade além dos limites do planeta Terra. Poderia ser construído no lado mais próximo da Lua, em constante comunicação com a Terra.

Contanto que tenhamos bateria suficiente para sustentar, aquecer e possivelmente iluminar o ambiente durante as longas noites lunares, a primeira civilização extraterrestre humana está bem dentro do reino da realidade. Em vez de tentar terraformar um planeta inteiro, ir à Lua nos daria o luxo de terraformar apenas a área de interesse, um pouco de cada vez, enquanto aprendemos lições valiosas que poderiam ser aplicadas em todo o mundo. Para cada mundo que existe, só temos uma chance de fazer as coisas corretamente. Quando se trata da questão da terraformação, seríamos muito tolos em não ir atrás da fruta mais baixa primeiro.

Neste artigo Espaço e Astrofísica

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