Em um raro exemplo de sucesso ambiental, as Nações Unidas acabam de anunciar que acreditam que os danos à camada protetora de ozônio da Terra serão totalmente restaurados até o ano 2050. Isso contrasta fortemente com o crescente alarme sobre a emergência climática, causado por um crescente efeito de estufa.

Tanto a camada de ozônio quanto o efeito estufa ajudam a controlar a quantidade de radiação ultravioleta (UV) do sol que atinge a superfície da Terra, e quanta radiação infravermelha (IR) escapa para o espaço. Ambas as formas de radiação têm um impacto crítico na habitabilidade de um planeta-foguete.

Claramente, controlar essa radiação é uma questão urgente na Terra. Mas também representa um desafio para aqueles que sonham em colonizar Marte.

A radiação ultravioleta é uma forma de luz cujo comprimento de onda varia de 10 a 400 nanômetros (1 nm tem 0,000000001 metros de comprimento). Isso é mais curto e mais energético do que a luz visível. Por contraste, o comprimento de onda de uma rede telefônica 4G típica é de algumas dezenas de centímetros.

Solar-UV pode impulsionar a produção da vitamina D essencial na pele humana, mas os níveis excessivos podem causar uma série de problemas de saúde, incluindo queimaduras solares, câncer de pele e catarata. Também pode danificar as plantas e prejudicar a produção agrícola.

Na terra, quase todos os raios ultravioleta solares são absorvidos pela camada de ozônio, uma região da atmosfera terrestre que se estende de cerca de 15-30 km de altitude. Sem isso, a vida na Terra teria muitos problemas.

O ozônio é uma molécula que ocorre naturalmente e consiste em três átomos de oxigênio. A formação desta molécula é cuidadosamente equilibrada por um processo denominado ciclo de Chapman, em que a luz ultravioleta quebra o ozônio em um único átomo de oxigênio e uma molécula de oxigênio. Fatores naturais podem atuar como catalisadores para isso, como a atividade vulcânica e os cinturões de radiação da Terra.

As primeiras observações de que o equilíbrio do ozônio estava com problemas foram feitas na década de 1980. Determinou-se que o uso generalizado e a emissão de certos produtos químicos como os clorofluorcarbonetos causaram graves danos à camada de ozônio.

Isso levou a comunidade internacional a adotar o Protocolo de Montreal em 1987 - até agora o único acordo da ONU já ratificado por todos os estados membros.

A radiação infravermelha tem um efeito sutilmente diferente na Terra e em outros planetas. Todos os objetos emitem uma faixa de luz dependendo de sua temperatura. Um objeto a uma temperatura média de um milhão de graus emitiria principalmente raios X (como fazem alguns sistemas estelares).

O sol, a uma temperatura média de 5, 700 ° C, emite mais fortemente na luz visível (especificamente em amarelo), enquanto objetos em temperatura ambiente emitem em IR. É por isso que as pessoas aparecem claramente em uma câmera infravermelha.

Luz solar, principalmente em comprimentos de onda visíveis, passa pela atmosfera e aquece a superfície da Terra. Para manter o equilíbrio térmico, a Terra então emite luz de volta ao espaço, mas faz isso em IR. Certas moléculas na atmosfera permitem que uma grande quantidade de luz visível passe (é por isso que são invisíveis ao olho humano), mas refletem de volta ou espalham a luz infravermelha emitida pela superfície - tornando a superfície mais quente.

Os produtos químicos envolvidos neste processo são o que conhecemos como gases de efeito estufa, o mais comumente conhecido é o dióxido de carbono, mas o metano e o óxido nitroso também são importantes. O que complica a questão climática é que o vapor d'água e o próprio ozônio também são gases de efeito estufa.

Este é um dos muitos fatores que tornam a modelagem climática um tópico muito complexo. O próprio efeito estufa é geralmente descrito como uma coisa ruim, mas é realmente essencial para a vida. Sem qualquer efeito estufa, é relativamente fácil mostrar que a Terra estaria a uma temperatura média de -24 ° C, em vez de nossos atuais 14 ° C.

Como muitos processos naturais, a atividade humana modificou o efeito estufa de tal forma que esta característica essencial da habitabilidade do nosso planeta está agora se tornando perigosa. Temos ampla evidência de que os humanos aumentaram a quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera, e como resultado, a temperatura média global.

Lições para colonizadores

O desafio para os futuros colonos que desejam viver em Marte é exatamente o oposto do da Terra. Sua fina atmosfera significa que, embora haja uma grande concentração de dióxido de carbono, o efeito estufa é bastante fraco e precisa ser intensificado. Mas um estudo recente mostrou que mesmo que o dióxido de carbono remanescente nas rochas de Marte fosse vaporizado e colocado na atmosfera, não haveria o suficiente para gerar um efeito estufa suficiente para tornar o planeta quente o suficiente para viver.

Comparado com a Terra, também há muito pouco ozônio em Marte, e a fina atmosfera de Marte permite que muito mais raios ultravioleta solar cheguem à superfície. Essa radiação é tão intensa que os poucos centímetros superiores do solo marciano são essencialmente esterilizados uma vez por dia, com qualquer molécula complexa que pode ser útil para a vida sendo destruída.

Então, o que poderíamos fazer para tornar o clima mais semelhante ao da Terra? Ideias anteriores incluíam a instalação de um ímã gigante no espaço perto de Marte para proteger a atmosfera e disparar armas nucleares na superfície.

Um artigo recente sugere que poderíamos usar aerogel de sílica - um material sintético e ultraleve feito tomando um gel e substituindo o componente líquido por um gás - para cobrir regiões da superfície. Na verdade, isso funcionaria como uma camada de ozônio artificial, sendo quase transparente na luz visível, mas bloqueando os UV.

O uso de aerogel de sílica também aqueceria rapidamente o solo abaixo dele, acima do ponto de congelamento da água, por meio de um efeito estufa artificial. Colocar escudos de aerogel de sílica sobre áreas ricas em gelo da superfície geraria um ambiente adequado para o crescimento de plantas, com mínima intervenção humana.

Só isso não pode terraformar o planeta vermelho, já que a atmosfera marciana está constantemente sendo perdida pelo vento solar. Contudo, seria, pelo menos, um ambiente muito menos hostil, em uma escala menor, para futuros visitantes. Embora ainda seja uma perspectiva difícil, esta é atualmente a maneira mais prática de tornar as áreas de Marte um ambiente menos extremo.

Em última análise, o sucesso do Protocolo de Montreal demonstra a viabilidade da ação internacional coletiva para resolver um problema ambiental, e essa modificação ambiental é possível em escala planetária em um curto espaço de tempo. Também demonstra claramente como os processos ambientais planetários podem ser sensíveis a mudanças artificiais, para o bem ou para o mal.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.