Het laatste onderzoek is van mening dat, hoewel het in principe niet onmogelijk is om Mars te transformeren in een omgeving die vergelijkbaar is met de aarde, de vereiste massa-, warmte-, zuurstof- en energieschaal de huidige technologische mogelijkheden van de mens ver te boven gaat, zodat Mars in de toekomst nog lange tijd onbewoonbaar zal blijven. Deze studie, gepubliceerd in "APS Open Science", is geschreven door Slava Turyshev van het Jet Propulsion Laboratory in de Verenigde Staten. Het richt zich op het uitleggen waarom het terravormingsproces van Mars ernstig wordt vertraagd door reële omstandigheden.
De studie verdeelt het proces van het transformeren van Mars in een bewoonbare planeet in verschillende belangrijke fasen. Mars is momenteel extreem koud en heeft een dunne atmosfeer. Als mensen aan de oppervlakte willen overleven, moeten ze vertrouwen op complexe levensondersteunende systemen. De volgende stap is om de atmosferische druk op zijn minst kort boven het tripelpunt van water te krijgen, dat is ongeveer 6,1 millibar bij 0 graden Celsius, zodat water tegelijkertijd als vaste stof, vloeistof en gas naast elkaar kan bestaan. Later is het noodzakelijk om een "kas met hemdsmouwen" tot stand te brengen die geschikt is voor lokale of regionale landbouw, waarvoor doorgaans moet worden vertrouwd op een grootschalige kasstructuur; als dit model naar de wereld wordt uitgebreid, zal het een toestand vormen die vergelijkbaar is met de ‘wereldkas’, die in het onderzoek ‘paraterraforming’ wordt genoemd.
Wanneer de atmosferische druk blijft stijgen en de oppervlaktedruk van Mars 62,7 millibar bereikt, zal het menselijk bloed niet koken bij de oppervlaktetemperatuur omdat de omgeving te extreem is. Echte terraforming vereist ook een ademende atmosfeer die een grote hoeveelheid stikstof en ongeveer 210 millibar zuurstof bevat, met een totale luchtdruk van ongeveer 500 millibar. Tegelijkertijd moet de temperatuur op Mars ook aanzienlijk hoger zijn dan de huidige niveaus.
Maar wat echt ontmoedigend is, is de fysieke schaal achter deze doelen. Om de luchtdruk op Mars met slechts 1 millibar te verhogen zou een verhoging van ongeveer nodig zijn3,89 x 1015 kg gas, dicht bij de massa van Phobos. Als je een volledig ademende atmosfeer wilt bereiken, moet je dichtbij komen1018 kilogram materie, ongeveer even groot als de massa van de onregelmatige maan Janus van Saturnus. De auteur van de studie wees erop dat er inderdaad veel hemellichamen van vergelijkbare grootte in het zonnestelsel zijn, dus vanuit het perspectief van "het creëren van een atmosfeer voor een planeet" bestaat dit materiaal niet volledig, maar het probleem is dat mensen momenteel niet het vermogen hebben om deze overdracht te voltooien.
Temperatuur is ook een groot obstakel. De studie schat dat Mars, om een mondiale gemiddelde temperatuur te bereiken die hoog genoeg is om vloeibaar water stabiel te laten zijn, in totaal ongeveer 60 graden Celsius moet opwarmen. Hiervoor zijn verschillende oplossingen denkbaar, zoals het injecteren van nanodeeltjes die kortegolfstraling absorberen in de atmosfeer, of het vrijgeven van grote hoeveelheden kooldioxide. Er zijn zelfs technische ideeën om gigantische spiegels te leggen om zonlicht te concentreren en Mars te verwarmen. Maar de berekeningen van Turyshev laten zien dat als het systeem voor spiegelverwarming wordt toegepast, het totale benodigde spiegeloppervlak ongeveer 70 miljoen vierkante kilometer zal bedragen, wat de huidige industriële mogelijkheden ruimschoots overtreft.
De zuurstofproductie is een ander obstakel. Om een ademende atmosfeer te creëren, is een productie van ca.8,2 x 1017 kg zuurstof, en de meest realistische manier is om zuurstof van water te scheiden. Dit betekent dat er meer water wordt verbruikt omdat waterstof wordt afgescheiden tijdens het ontledingsproces. Volgens schattingen van de onderzoekers komt dit overeen met het leveren van ongeveer 6 kubieke meter water per vierkante meter oppervlak van Mars.
Het onderzoek is echter niet alleen maar kommer en kwel. De auteurs wijzen erop dat Mars feitelijk voldoende waterijs op het oppervlak heeft, zodat er voldoende water kan overblijven om oceanen en meren te vormen, zelfs nadat aan de zuurstofproductiebehoefte is voldaan. De totale hoeveelheid water die wordt gebruikt om de atmosfeer te creëren, bedraagt slechts ongeveer 20% van de bekende en gemakkelijk toegankelijke ijsvoorraden aan het oppervlak van Mars. Dit betekent dat sommige extreme scenario's – zoals het voortdurend bombarderen van Mars met watervoerende kometen om oceanen en gassen te creëren – misschien niet nodig zijn.
Het echte knelpunt is energie. Studies schatten dat dit op zijn minst voldoende zuurstof uit water scheidt1,2 x 1025 joule aan energie; zelfs als het over 1000 jaar wordt gespreid, vereist het een continue productie van ongeveer 380 terawatt aan stroom, wat bijna twintig keer het huidige jaarlijkse mondiale energieverbruik van de aarde is. De studie concludeerde dat het bijna onmogelijk is om op het huidige niveau van de menselijke beschaving een dergelijke energieschaal te bieden, maar dat toekomstige generaties misschien helemaal geen kans hebben.
Daarom is het realistische pad dat door de auteur wordt gegeven niet om onmiddellijk te proberen "de hele Mars in de aarde te transformeren", maar om eerst meer haalbare tussendoelen te bevorderen, zoals het bouwen van gesloten kassen en lokale stabiele woonruimtes. Hoewel dit type oplossing nog ver verwijderd is van de daadwerkelijke kolonisatie van Mars, ligt het in ieder geval dichter bij wat haalbaar is met de huidige technologie. De algemene boodschap van het onderzoek is duidelijk: Mars zal op een dag misschien meer op de aarde gaan lijken, maar dat zal een extreem lang en kostbaar project zijn dat de huidige mogelijkheden ver te boven gaat.