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21.12.2019 - 08:000

Colonizzare Marte in futuro potrebbe essere possibile grazie a un materiale chiamato aerogel

Una sperimentazione effettuata da alcuni ricercatori di Harvard e della NASA con un materiale simile al polistirolo ma composto al 99% di aria potrebbe consentire di “terraformare” il Pianeta Rosso

Marte è un pianeta del tutto inospitale e farvi crescere le coltivazioni appare un’impresa quasi impossibile. Una delle sfide principali da superare è rappresentato sicuramente dalle temperature glaciali, che fanno si che l’acqua può essere presente in superficie solo sotto forma di ghiaccio.

Inoltre, l’atmosfera del pianeta offre pochissima protezione alle piante e alle persone dalle radiazioni del Sole.

La NASA e altre agenzie spaziali hanno ovviamente in programma di inviare esseri umani su Marte già nel prossimo futuro. Ma questi nuovi esploratori avranno bisogno di nutrirsi per sopravvivere, perciò avere la possibilità di produrre direttamente cibo su Marte consentirebbe di ridurre la quantità di forniture che andrebbero ad impattare sensibilmente sullo spazio e sul carburante necessari per le missioni con astronauti verso il Pianeta Rosso. Pertanto, una delle sfide che gli scienziati e gli ingegneri saranno chiamati ad affrontare sarà quella di capire dove e come produrre questo cibo, cercando di essere al contempo estremamente prudenti nel non contaminare Marte con batteri provenienti dalla Terra.

Oggi si è molto più vicini alla soluzione di questo problema grazie a una nuova sperimentazione con un materiale chiamato “aerogel”. A questo proposito, in uno studio finanziato dalla Facoltà di Arti e Scienze dell’Università di Harvard e pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, alcuni ricercatori propongono di utilizzare questo particolare materiale per aiutare gli esseri umani a costruire serre ed altri ambienti ospitali alle medie latitudini di Marte, ovvero dove l’acqua al suo stato solido è già stata rilevata.

L’aerogel è un materiale solido simile al polistirolo, ma composto al 99% da aria, il che lo rende estremamente leggero. È ottimo nel prevenire il trasferimento di calore, rendendolo un eccellente isolante, non a caso viene già adoperato a tale scopo dai rover della NASA su Marte. L’aerogel è anche un materiale traslucido, il che significa che la luce visibile può attraversarlo mentre le pericolose radiazioni della luce ultravioletta vengono bloccate. Inoltre, la maggior parte dell’aerogel è composta di silicio, cioè lo stesso materiale naturale presente nel vetro.

L’autore dello studio, Robin Wordsworth di Harvard, ha condotto un esperimento in cui 2-3 centimetri di aerogel di silice hanno consentito alla luce di una lampada, regolata per simulare la luce solare marziana, di scaldare lo spazio sotto di esso fino a 65 gradi Celsius, temperatura sufficiente per rendere calda la superficie marziana e sciogliere l’acqua ghiacciata. “Lo studio è stato pensato come test iniziale delle potenzialità dell’aerogel come materiale costruttivo su Marte”, ha dichiarato Laura Kerber, secondo autore della studio e geologa al JPL della NASA.

L’esperimento dell’aerogel trae ispirazione dal processo di riscaldamento che crea le cosiddette “macchie scure”, che contraddistinguono le calotte ghiacciate di anidride carbonica su Marte durante la stagione primaverile. Questo tipo di ghiaccio è conosciuto sulla Terra con il nome di “ghiaccio secco”. Allo stesso modo dell’aerogel, il ghiaccio di anidride carbonica è traslucido e permette alla luce solare di scaldare la superficie sottostante. Non appena il suolo si riscalda, il gas di anidride carbonica si accumula tra il ghiaccio e la superficie calda, causando una frattura del ghiaccio. Ciò crea uno sbuffo di gas che va a colpire il terreno sotto il ghiaccio sulla sua superficie.

In laboratorio è stato testato un processo simile con l’aerogel. Il procedimento è stato ben spiegato nello studio, dove gli autori sostengono che un pezzo solido o vari pezzi compressi di aerogel possono essere usati per riscaldare la superficie sottostante. Inoltre, i ricercatori hanno testato vari livelli di illuminazione a simulare quella prodotta durante le stagioni marziane e i risultati dimostrano che l’aerogel potrebbe fornire un effetto riscaldante anche durante il rigido inverno marziano. Durante questa stagione,  alle medie latitudini, le temperature notturne possono raggiungere facilmente anche i -90 gradi Celsius.

L’obbiettivo successivo di Wordsworth è quello di portare l’esperimento fuori dal laboratorio e testarlo in ambienti simili a quelli marziani, come ad esempio il Deserto di Atacama nel Cile oppure le Valli secche McMurdo in Antartide. Allo stesso modo di Marte, questi luoghi raggiungono temperature sotto lo zero e presentano un ambiente eccezionalmente secco. “Secondo le nostre previsioni, la copertura in aerogel dovrebbe fornire un riscaldamento più efficiente con l’aumentare delle dimensioni”, ha dichiarato Wordsworth. “Sarebbe importante poterlo verificare sul campo in condizioni reali”.

Nonostante questi incoraggianti risultati ottenuti tramite la sperimentazione in laboratorio, Wordsworth ha affermato che ci sono ancora importanti sfide ingegneristiche da affrontare. Ad esempio, sulla base del modello climatico prodotto con l’esperimento, sarebbe necessaria una grande quantità di aerogel ed almeno due anni marziani (o quattro anni terrestri) di riscaldamento per creare una regione permanente con acqua liquida nel sottosuolo. Poi, sebbene l’aerogel sia molto più leggero dell’aria, costruire strutture con tetti fatti di questo materiale richiederebbe grosse quantità di aerogel da trasportare su Marte, oppure la realizzazione in qualche modo di tale materiale direttamente sul posto.

Si potrebbe, inoltre, sopperire alla porosità e alla fragilità dell’aerogel sovrapponendolo in strati con un altro materiale traslucido, oppure combinandolo con altri materiali flessibili al fine di prevenire eventuali rotture. Questo incrementerebbe la pressione dell’aria sotto una struttura realizzata con un tetto o una cupola in aerogel, consentendo all’acqua allo stato liquido di raggiungere più facilmente la superficie, invece di vaporizzarsi nella sottile atmosfera marziana.

“Qualsiasi cosa che possa aiutare a rendere l’abitabilità a lungo termine una cosa fattibile, è senz’altro entusiasmante da considerare”, ha concluso Wordsworth.

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