Sternengeschichten Folge 414: Terraforming am Mars

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Sternengeschichten Folge 414: Terraforming am Mars

Heute geht es um etwas, das in Science-Fiction-Büchern immer wieder gemacht wird. Etwas, das in der Realität noch nie gemacht wurde und etwas, das trotzdem seit Jahrzehnten von der Wissenschaft erforscht wird: Terraforming. So bezeichnet man die absichtliche Umwandlung eines für Menschen unbewohnbaren Himmelskörpers so dass Menschen dort leben können. In unserem Sonnensystem gibt es nur einen Himmelskörper auf dem wir Menschen „einfach so“ leben können, also ohne das wir spezielle Vorkehrungen treffen müssen. Nämlich die Erde. Überall sonst, auf dem Mond, auf dem Mars und den ganzen restlichen Planeten, Monden und Asteroiden können wir entweder absolut gar nicht leben oder nur wenn wir massive Schutzmaßnahmen treffen; wenn wir künstliche Habitate bauen, Raumanzüge tragen, alles was wir zum Leben brauchen von der Erde mitbringen, und so weiter.

Das ist unpraktisch, das ist aufwendig und das ist auch teuer. Sieht man mal davon ab, dass wir – ausgenommen die kurzen Ausflüge auf den Mond in den 1960er und 1970er Jahren – sowieso noch nie anderswo als auf der Erde rumgelaufen sind, sind das natürlich deprimierende Aussichten für die Zukunft. Zumindest dann, wenn wir uns die Zukunft so vorstellen wie in der Science Fiction; also eine Zukunft in der wir Menschen eben nicht nur auf der Erde leben. Es ist nicht unrealistisch, dass wir in der Zukunft ein paar Dutzend oder Hundert Menschen in künstlichen und vermutlich unterirdischen Habitaten auf dem Mond oder gar dem Mars unterbringen. Aber etwa den Mars besiedeln, also große Mengen an Menschen in einer halbwegs lebensfreundlichen Umwelt ein halbwegs normales Leben zu ermöglichen: Das scheint quasi unmöglich.

Dazu muss man sich den Mars nur mal ansehen. Die durchschnittliche Temperatur dort beträgt minus 60 Grad Celsius. Der Luftdruck auf dem Mars ist mehr als hundert Mal geringer als der Luftdruck auf der Erde und das bisschen „Luft“ auf dem Mars besteht fast komplett aus Kohlendioxid. Auf dem Mars gibt es also so gut wie nichts, das man einatmen kann und das WAS man einatmen könnte, würde uns umbringen, wenn wir es tatsächlich einatmen. Die Temperatur auf dem Mars ist viel zu gering als dass dort flüssiges Wasser existieren könnte, weswegen dort auch keine Pflanzen wachsen oder irgendeine andere Art von Leben existieren kann. Ein paar Mikroorganismen vielleicht, die irgendwo tief im Marsboden stecken – aber definitiv keine Menschen.

Der Mars ist eine trockene, eiskalte Wüste die noch dazu völlig ungeschützt der gefährlichen kosmischen Strahlung aus dem All ausgesetzt ist, da der Planet im Gegensatz zur Erde kein Magnetfeld und keine dicke Atmosphäre hat, die davor Schutz bieten könnte. Der Mars ist also in seinem derzeitigen Zustand absolut lebensfeindlich. Das zu ändern ist genau das, was das Ziel von „Terraforming“ ist.

Sieht man von diverser früher Science-Fiction-Literatur ab, dann findet man die erste echte wissenschaftliche Auseinandersetzung mit diesem Thema in einem Fachartikel aus dem Jahr 1961 in dem der berühmte Astronom Carl Sagan sich darüber Gedanken gemacht hat, wie man die Atmosphäre der Venus lebensfreundlicher gestalten kann. 1973 schrieb Sagan dann auch einen Artikel über mögliche Methoden den Mars zu terraformen. In den 1970er Jahren hat auch die NASA einige Studien zu dieser Frage durchgeführt und danach diverse andere Forscherinnen und Forscher.

Es würde zu weit führen, all das im Detail zu besprechen. Aber im Prinzip kann man beim Terraforming des Mars zwei grundlegende Phasen unterscheiden. Zuerst einmal muss man den Planeten irgendwie aufwärmen. Die Temperatur muss auf jeden Fall über den Gefrierpunkt des Wassers gehoben werden; ohne flüssiges Wasser auf der Oberfläche wird es nichts mit dem Terraforming. Und dann muss man die Zusammensetzung der Atmosphäre so verändern, dass sie für uns Menschen atembar ist.

Wie wärmt man einen Planeten auf? Vorschläge gibt es genug: Man könnte zum Beispiel riesige Spiegel im Weltall montieren um damit Licht und Wärme zum Mars zu leiten. Carl Sagan schlug 1973 vor, dunkles Material – also zum Beispiel Ruß oder Staub – von der Erde zum Mars zu transportieren und dort auf die Polkappen zu werfen. Die bestehen aus Eis – nicht nur aus gefrorenem Wasser sondern vor allem aus gefrorenem Kohlendioxid. Beides ist aber weiß und kann Licht daher recht gut reflektieren. Würde man es schaffen, die Polkappen dunkel zu färben, dann würden sie das Sonnenlicht absorbieren können und würden sich aufwärmen. Das Kohlendioxid würde auftauen, gasförmig werden und die Atmosphäre würde dichter. Eine dichte Atmosphäre aus Kohlendioxid würde – wie wir hier auf der Erde ja gerade erleben – einen Treibhauseffekt starten der zu einer Erwärmung des ganzen Planeten führt. Den gleichen Effekt könnte man auch erreichen, wenn man irgendwelche dunklen Algen auf dem Eis der Marspole wachsen lassen könnte. Oder einfach ein paar Asteroiden auf den Mars werfen könnte. So ein Asteroid enthält auch jede Menge gefrorenen Stoffe die sich beim Einschlag in der Marsatmosphäre verteilen würden. Vor allem Wasserdampf – ebenfalls ein starkes Treibhausgas – würde so in die Marsatmosphäre gelangen und zu einer Erwärmung führen.

Wir könnten es auch mit noch stärkeren Treibhausgasen probieren. Dazu gehören etwa die Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe oder FCKWs. Die kennen wir als die Gase, die in den 1980er Jahren die Ozonschicht der Erde ruiniert haben. Sie sind aber nicht nur schlecht für die Ozonschicht, sondern auch extrem starke Treibhausgase; viel stärker als Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf oder alles was es da sonst noch so gibt. FCKWs entstehen aber nicht natürlich; wir müssten sie künstlich erzeugen und zum Mars bringen. Und das in enormen Mengen: Man schätzt, dass mindestens 40 Millionen Tonnen davon nötig sind um die Temperatur so weit zu erhöhen, dass die CO2-Gletscher der Marspole gasförmig werden. 40 Millionen Tonnen! Das ist dreimal so viel wie wir hier auf der Erde zwischen 1972 und 1992 produziert haben. Und abgesehen, dass wir kein Raumfahrzeug haben das auch nur annähernd in der Lage ist, solche Mengen an Material von der Erde zum Mars zu bringen würden diese 40 Millionen Tonnen – die wir sowieso nicht produziert bekommen – nicht mal reichen. Denn im Laufe der Zeit bauen sich die FCKWs wieder ab und man müsste jedes Jahr fast 200.000 Tonnen von dem Zeug nachliefern.

Aber tun wir mal so, als könnten wir den Mars irgendwie weit genug aufwärmen. Dann haben wir eine Atmosphäre die ein wenig dichter ist als jetzt. Und Menschen könnten vielleicht sogar ohne Druckanzug auf der Oberfläche des Mars rumlaufen. Aber diese Atmosphäre würde immer noch fast komplett aus CO2 bestehen. Wie kriegen wir das sortiert? Wir Menschen brauchen Sauerstoff zum Atmen; wir brauchen außerdem irgendein Gas wie Stickstoff, das uns nicht schadet und das den Großteil der Atmosphäre ausmachen kann, denn eine reine Sauerstoffatmosphäre wäre ebenfalls nicht sonderlich praktisch für Lebewesen. Sauerstoff ist ein Element das chemisch sehr gerne und schnell und oft mit anderen Elementen reagiert. Darum brennen Dinge ja auch so gut, wenn viel Sauerstoff in der Nähe ist. In einer reinen Sauerstoffatmosphäre würde es ständig brennen und auch aus diversen anderen biologisch-chemischen Gründen ist es nicht gut wenn wir zuviel davon haben.

Auf dem Mars gibt es zwar jede Menge Gase, die derzeit noch irgendwo gefroren als Eis oder im Gestein eingeschlossen rumliegen. Die gasförmig würden, wenn der Mars wärmer wird. Aber ob es auch genug dieser Gase gibt, so dass am Ende eine brauchbare Atmosphäre für uns daraus wird, wissen wir nicht. Je nach Schätzung reicht es oder reicht es nicht. Und es wäre sehr überraschend, wenn auf dem Mars plötzlich exakt die chemische Zusammensetzung auftaut die wir zum Leben brauchen. Das wird mit Sicherheit nicht so sein. Wir müssen selbst dafür sorgen, zum Beispiel in dem wir den Mars mit Pflanzen besiedeln, die in der Lage sind das CO2 in Sauerstoff umzuwandeln und so für einen dauerhaften Nachschub sorgen.

Schauen wir uns so einen Terraforming-Prozess mal an. Stellen wir uns vor, wie kriegen FCKWs auf dem Mars oder schaffen es vielleicht sogar, die direkt am Mars zu produzieren. Um den Mars so weit aufzuwärmen dass das gefrorene CO2 dort gasförmig wird, braucht es Energie. Ungefähr so viel Energie wie 10 Jahre an kontinuierlicher Sonnenstrahlung dort liefern kann. Könnte man diese 10 Jahre Sonnenenergie komplett nutzen, hätte man danach jede Menge CO2 in der Atmosphäre, die obersten 10 Meter des Marsbodens aufgetaut, ebenso wie eine circa 10 Zentimeter dicke Schicht aus Wassereis, die mit dieser Energie flüssig werden könnte. Aber natürlich kann man die Sonnenenergie nicht komplett nutzen. Wenn man von 10 Prozent nutzbarer Sonnenenergie ausgeht – was durchaus ambitioniert ist – dann würde es 100 Jahre dauern. Was aber nur der Anfang ist, man muss schon noch ein bisschen mehr Wärme in den Mars pumpen. Allein für das Aufwärmen des Mars muss man also ein paar Jahrhunderte einplanen. Und das gilt nur, wenn es dort überhaupt ausreichend CO2 gibt! Wenn wir den Mars um 20 Grad aufwärmen, reicht das, um das CO2 aufzutauen das in den Polen und im Boden steckt. Wenn das ausreichend viel CO2 ist, dann kann der einsetzende Treibhauseffekt dafür sorgen, dass der Mars immer wärmer wird. Reicht es nicht, dann muss man noch irgendwie mit Chemie, mit Bakterien oder anderen Methoden dafür sorgen, dass im Marsgestein gebundenes CO2 gasförmig wird. So oder so dauert diese Phase ein paar hundert bis ein paar tausend Jahre. Jetzt könnte man dort Pflanzen ansiedeln, die aus dem CO2 Sauerstoff machen. Pflanzen sind aber nicht so wahnsinnig effizient dabei Energie zu verwerten. Das heißt die Sauerstoffproduktion würde sehr lange dauern. Bis eine für Menschen atembare Atmosphäre entstanden wäre, müssten ein paar zehntausend bis hunderttausend Jahre vergehen.

Den Mars zu terraformen ist also prinzipiell nicht unmöglich. Es gibt kein Naturgesetz das dagegen spricht. Aber es würde extrem lange dauern. Es wäre kein nachhaltiger Prozess, da der Mars ein kleiner Planet ist und eine dichte Atmosphäre nicht dauerhaft halten kann. Egal welche Methoden wir einsetzen, wir müssten sie immer wieder einsetzen. Sieht man mal davon ab, dass so ein Terraforming absurd aufwendig, komplex und teuer wäre, dann scheint es kaum vorstellbar, dass wir Menschen so ein Projekt das mindestens ein paar Jahrtausende dauert, irgendwie hinbekommen. Wir kriegen es ja nicht mal hin, die Zusammensetzung der Atmosphäre auf der Erde zu korrigieren. Die haben wir mit dem menschengemachten CO2 in nur 150 Jahren ruiniert und um den so verursachten Klimawandel abzuwenden bzw zu korrigieren würden wir „nur“ ein paar Jahrzehnte brauchen. Aber nicht einmal das schaffen wir ordentlich – es ist also zweifelhaft ob das Terraforming des Mars irgendwann etwas anderes sein wird als Science Fiction.

Und dann stellt sich auch die Frage: Sollten wir das überhaupt machen? Noch haben wir kein Leben auf dem Mars entdeckt. Aber es ist nicht unmöglich, dass da doch noch irgendwo Mikroorganismen leben. Und deren Welt würden wir durch ein Terraforming komplett zerstören. Haben wir das Recht, einen kompletten Planeten umzugestalten? Denn selbst wenn auf dem Mars überhaupt nichts lebt, ist er doch eine eigene Welt und eine einzigarte Welt die es so kein zweites Mal im Universum gibt. Vielleicht sollten wir lieber darüber nachdenken, wie wir diese Welt erforschen und verstehen können, anstatt sie kaputt zu machen.