Il sogno di una presenza umana permanente su Marte è da tempo allettante, ma la rigida realtà del suo ambiente freddo e rarefatto presenta sfide significative. Un passo fondamentale per rendere il pianeta rosso più ospitale è aumentare la temperatura della sua atmosfera. Recenti sviluppi suggeriscono che metodi un tempo considerati impraticabili potrebbero essere fattibili, inclusa la possibilità di utilizzare aerosol ingegnerizzati per riscaldare il pianeta.
Un recente studio interdisciplinare ha presentato un approccio innovativo per riscaldare l’atmosfera di Marte utilizzando aerosol nanoscopici di grafene e alluminio. I risultati indicano che la dinamica atmosferica e i processi radiativi di Marte rendono possibile il riscaldamento tramite aerosol ingegnerizzati, il che potrebbe costituire il primo passo cruciale verso la terraformazione del pianeta.
La ricerca è stata guidata da Edwin S. Kite, professore associato all’Università di Chicago e membro del team scientifico del rover Curiosity, con la collaborazione di ricercatori di varie istituzioni, tra cui Aeolis Research, Northwestern University, l’Università della Florida Centrale, il MIT Haystack Observatory, il Centro Europeo per le Previsioni Meteorologiche a Medio Termine (ECMWF) e il Jet Propulsion Laboratory della NASA. Le scoperte sono state presentate alla Lunar and Planetary Science Conference del 2025.
Il processo di terraformazione di Marte si articola in tre fasi interconnesse: riscaldare l’atmosfera, ispessire l’atmosfera e sciogliere le calotte polari e il permafrost. Il riscaldamento del pianeta innescherebbe lo scioglimento delle calotte polari e del permafrost, rilasciando acqua liquida sulla superficie e vapore acqueo nell’atmosfera. La grande quantità di anidride carbonica solida presente nelle calotte sublimerebbe, immettendo ulteriore CO₂ nell’atmosfera e intensificando il riscaldamento. Secondo Robert Zubrin, questo processo potrebbe portare a una pressione atmosferica di circa 300 millibar (il 30% di quella terrestre a livello del mare), sufficiente per permettere agli esseri umani di stare all’aperto senza una tuta pressurizzata, anche se sarebbero comunque necessari indumenti caldi e ossigeno.
Il nuovo studio si concentra sul primo passo cruciale: riscaldare l’atmosfera. I ricercatori hanno modellato il rilascio continuo vicino alla superficie di due tipi di nanoparticelle: dischi di grafene e nanofili di alluminio. Entrambi i tipi sono progettati per interagire con le finestre termiche infrarosse di Marte a circa 10 μm e 20 μm, sebbene attraverso meccanismi diversi. I dischi di grafene da 250 nm bloccano l’infrarosso termico a 10 μm, riscaldando intensamente le latitudini già calde, mentre i dischi da 1 μm bloccano l’infrarosso a 20 μm, producendo un riscaldamento più ampio in latitudine. I nanofili di alluminio (larghi 60 nm e lunghi 8 μm) assorbono e diffondono l’infrarosso termico.
Le simulazioni globali hanno mostrato che la nube di riscaldamento si diffonde globalmente in meno di un anno marziano. Entrambi i tipi di particelle raggiungono un riscaldamento globale di oltre 35 K in 10 anni. La scala temporale di aggiustamento del sistema è di circa 4 anni marziani. Simulazioni ad alta risoluzione hanno rivelato le dinamiche radiative durante il rilascio iniziale delle particelle. La nube di aerosol sperimenta un auto-sollevamento (self-lofting) e un ispessimento dello strato limite planetario (PBL). Sopra il punto di rilascio, le particelle si accumulano nel PBL notturno prima di mescolarsi verso l’alto durante il giorno. Il clima riscaldato sviluppa una circolazione meridionale di ribaltamento più forte. Le velocità dei venti vicino alla superficie raddoppiano a causa dei gradienti di temperatura più elevati tra le regioni illuminate dal sole e il polo invernale, un comportamento opposto alla risposta al riscaldamento da CO₂ sulla Terra.
A differenza delle tempeste di polvere naturali su Marte e sulla Terra, che sono irregolari, gli aerosol ingegnerizzati si diffondono uniformemente poiché si depositano molto lentamente.
Nonostante i risultati promettenti, rimangono diverse sfide. Il modello non include importanti feedback della polvere e dell’acqua che potrebbero influenzare l’entità del riscaldamento. Venti superficiali più forti potrebbero sollevare più polvere, creando un potenziale feedback negativo poiché la polvere riduce le temperature diurne nonostante causi un riscaldamento netto. Tuttavia, il riscaldamento eliminerebbe il bordo della calotta di ghiaccio di CO₂ che nuclea la maggior parte delle tempeste di polvere marziane. È anche necessario studiare ulteriormente potenziali agglomerazioni tra aerosol ingegnerizzati e polvere naturale, nonché i feedback del ciclo dell’acqua, incluso il ruolo delle nubi di ghiaccio d’acqua e della neve nel sequestrare gli aerosol.
Approcci alternativi al riscaldamento, come l’uso di piastrelle di aerogel superficiali e opzioni in orbita, richiedono ulteriori ricerche. Prima di impegnarsi in qualsiasi piano per il futuro di Marte, è necessario approfondire sia la comprensione del pianeta che le diverse opzioni di riscaldamento.
In conclusione, questo studio dimostra che la dinamica atmosferica e i feedback radiativi di Marte rendono possibile un efficiente riscaldamento tramite aerosol ingegnerizzati. Sebbene permangano sfide significative, questa ricerca rappresenta un primo passo promettente verso la creazione di un ambiente marziano più caldo e potenzialmente più abitabile per l’uomo.
Stefano Camilloni
