L'interesse umano per Marte è cresciuto notevolmente negli ultimi decenni. Oltre alle otto missioni attive attualmente in corso su o vicino al Pianeta Rosso, entro la fine del decennio verranno inviati su Marte altri sette moduli robotici, rover e orbiter. Entro il 2030, diverse agenzie spaziali prevedono di dispiegare missioni con equipaggio in superficie.
Inoltre, ci sono ancora parecchi volontari che sono pronti per andare su Marte in un modo e persone che sostengono che sia la nostra seconda casa. Tutte queste proposte attirano anche la nostra attenzione sui pericoli che attendono le persone su Marte. Oltre all'ambiente freddo e secco, alla mancanza d'aria e alle gigantesche tempeste di sabbia, c'è anche il problema delle radiazioni.
Da dove vengono le radiazioni su Marte?
Marte non ha una magnetosfera protettiva come la Terra. Gli scienziati ritengono che un tempo c'erano correnti di convezione nel nucleo di Marte, creando un effetto dinamo che mise in moto un campo magnetico planetario. Ma circa 4,2 miliardi di anni fa, apparentemente a causa di una collisione con un grande oggetto o del rapido raffreddamento del nucleo, questo effetto dinamo è scomparso.
Di conseguenza, nei successivi 500 milioni di anni, l'atmosfera di Marte è stata lentamente evaporata dal vento solare. A causa della perdita del campo magnetico e dell'atmosfera, la superficie di Marte è esposta a livelli di radiazioni molto più elevati rispetto alla Terra. E oltre alla costante esposizione ai raggi cosmici e al vento solare, Marte è esposto a dosi letali di radiazioni sterilizzanti insieme ai brillamenti solari.
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Come è andata la ricerca?
Nel 2001, la NASA ha inviato la sonda Mars Odyssey su Marte, equipaggiata con uno strumento speciale MARIE (Martian Radiation Experiment), che avrebbe dovuto misurare il livello di radiazione attorno a Marte. Poiché Marte ha un'atmosfera piuttosto sottile, la radiazione registrata da Mars Odyssey avrebbe dovuto essere quasi la stessa della superficie.
Durante i suoi 18 mesi di funzionamento, la sonda Mars Odyssey ha rilevato radiazioni permanenti, il cui livello era 2,5 volte superiore al livello della Stazione Spaziale Internazionale: 22 millirad al giorno o 8000 millirad (8 Rad) all'anno. La sonda ha anche registrato due eventi di protoni solari in cui i livelli di radiazione sono saliti a 2.000 millirad al giorno.
In confronto, le persone nei paesi sviluppati sono esposte a una media di 0,62 Rad all'anno. E sebbene la ricerca abbia dimostrato che il corpo umano può sopportare una dose fino a 200 rad senza alcun danno, l'esposizione prolungata alle radiazioni a livello marziano può portare a tutti i tipi di problemi di salute: malattia acuta da radiazioni, aumento del rischio di cancro, danni genetici e persino la morte.
Pertanto, la NASA e altre agenzie spaziali aderiscono a una strategia di rischio minimo durante la pianificazione delle missioni.
Possibili soluzioni
I primi visitatori su Marte dovranno sicuramente affrontare un aumento dei livelli di radiazioni sulla superficie. Inoltre, qualsiasi tentativo di colonizzare il Pianeta Rosso richiederà anche misure per ridurre al minimo l'impatto. Esistono già diverse soluzioni, sia a breve che a lungo termine.
Ad esempio, la NASA gestisce diversi satelliti che studiano il sole, l'ambiente spaziale in tutto il sistema solare e tracciano i raggi cosmici galattici nella speranza di fornire una migliore comprensione della radiazione solare e cosmica. Inoltre, l'agenzia sta cercando le migliori opzioni per proteggere gli astronauti e l'elettronica.
Nel 2014, la NASA ha lanciato la Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, un'intensa competizione con un premio di $ 12.000 che premierà le migliori idee per ridurre gli effetti dei raggi cosmici galattici sugli astronauti. Dopo il primo concorso nell'aprile 2014, ne è seguito un altro a luglio con un premio totale di $ 30.000 per idee relative alla difesa attiva e passiva.
Quando si tratta di soggiorni a lungo termine e colonizzazione, in passato sono emerse alcune idee in più. Ad esempio, come suggerito da Robert Zubrin e David Baker nel piano della missione Mars Direct, le abitazioni possono essere costruite proprio nel terreno, che sarà uno scudo naturale dalle radiazioni.
È stato inoltre proposto di creare moduli gonfiabili racchiusi in ceramiche create utilizzando il suolo marziano. Questo piano si baserà su una tecnica di stampa 3D nota come "sinterizzazione", in cui la sabbia viene convertita in materiale fuso utilizzando i raggi X.
MarsOne, un'organizzazione senza scopo di lucro che promette di colonizzare Marte nei prossimi decenni, offre la propria opzione per proteggere i coloni marziani dalle radiazioni. L'organizzazione ha proposto di incorporare la schermatura nella navicella spaziale, nel veicolo e nel modulo abitativo della missione. In caso di eruzione solare, se la protezione non è sufficiente, propongono di creare un rifugio contro le radiazioni dedicato (situato in un serbatoio d'acqua cavo) all'interno del loro Mars Transit Habitat.
Ma la proposta di mitigazione più drastica prevede il riavvio del nucleo del pianeta per ripristinare la sua magnetosfera. Per fare questo, abbiamo bisogno di liquefare il nucleo esterno in modo che possa convocare di nuovo attorno al nucleo interno. La corretta rotazione del pianeta inizierà a creare un effetto dinamo e verrà generato un campo magnetico.
Secondo Sam Factor, uno studente laureato del Dipartimento di Astronomia dell'Università del Texas, ci sono due modi per farlo. Il primo è far esplodere una serie di testate termonucleari vicino al nucleo del pianeta, e il secondo è inviare una corrente elettrica attraverso il pianeta, producendo una resistenza nel nucleo che si surriscalderà.
Scienziati del National Institute of Synthesis Science (NIFS) in Giappone hanno condotto uno studio nel 2008 che considerava la possibilità di creare un campo magnetico artificiale attorno alla Terra. Trovando che l'intensità del campo magnetico è diminuita del 10% negli ultimi 150 anni, hanno sostenuto la creazione di anelli superconduttori che circondano il pianeta, che potrebbero compensare le perdite future.
Con alcune modifiche, un tale sistema potrebbe essere adattato per Marte. Creerà un campo magnetico che può aiutare a schermare la superficie da alcune delle radiazioni nocive. E se i terraformatori possono creare un'atmosfera su Marte, un tale sistema lo proteggerà anche dal vento solare.
Infine, uno studio del 2007 condotto da ricercatori dell'Istituto di Mineralogia e Petrografia in Svizzera ha mostrato come appare il nucleo di Marte. Utilizzando una camera di diamante, gli scienziati sono stati in grado di riprodurre le condizioni di pressione sui sistemi ferro-zolfo e ferro-nichel-zolfo che corrispondono al centro di Marte.
Hanno scoperto che a temperature del nucleo marziano (circa 1227 gradi Celsius), il nucleo interno sarebbe liquido, ma quello esterno sarebbe leggermente solidificato. Questo è molto diverso dal nucleo terrestre, in cui la solidificazione del nucleo interno rilascia calore, che mantiene fuso quello esterno, creando così un effetto dinamo e un campo magnetico.
L'assenza di un nucleo interno solido su Marte significherebbe che un giorno il nucleo esterno liquido deve aver avuto una diversa fonte di energia. In qualche modo questa fonte si è prosciugata e il nucleo esterno si è solidificato, ponendo fine all'effetto dinamo. Tuttavia, il loro studio ha anche dimostrato che il raffreddamento del pianeta potrebbe portare alla solidificazione del nucleo in futuro, poiché i solidi ricchi di ferro cadrebbero al centro o i solfuri di ferro si cristallizzerebbero nel nucleo.
In altre parole, il nucleo di Marte potrebbe un giorno diventare solido riscaldando il nucleo esterno e sciogliendolo. In combinazione con la rotazione del pianeta, questo genererà un effetto dinamo che attiverà nuovamente il campo magnetico del pianeta. Se questo è vero, la colonizzazione di Marte e la vita sicura su di esso sarà una questione di tempo: sarà necessario attendere che il nucleo si cristallizzi.
Non c'è altro modo. Al momento, le radiazioni sulla superficie di Marte sono piuttosto pericolose. Pertanto, eventuali voli futuri sul pianeta terranno conto della protezione dalle radiazioni e delle contromisure. E chiunque rimanga su Marte per molto tempo dovrà seppellirsi più in profondità nella terra o proteggersi dal sole e dai raggi cosmici.
Ma la necessità è la madre dell'invenzione, no? E poiché dobbiamo iniziare a colonizzare altri mondi, se vogliamo sopravvivere come specie, dovremo ricorrere a soluzioni innovative.
ILYA KHEL
