La colonización de Marte refiere a la posibilidad futura de que el ser humano habite dicho planeta de manera permanente. Muchos científicos consideran que la colonización del espacio es un paso deseable y tal vez inevitable en el futuro de la humanidad. Marte es el foco de muchas especulaciones y estudios serios sobre posibles colonias. Es el planeta más fácil de alcanzar desde la Tierra en términos de energía requerida, pero un viaje allí podría llevar bastantes meses en el espacio (con la tecnología disponible, entre 6 y 7 meses).
Mientras que la Tierra es más parecida a Venus en su composición general, las similitudes con Marte son más convincentes respecto a la colonización. Esto incluye las siguientes razones:
Diferencias entre la Tierra y Marte:
Fisiológicamente, la atmósfera de Marte puede ser considerada un vacío. Un humano desprotegido perdería el sentido en cerca de 20 segundos y podría sobrevivir no más de un minuto en la superficie de Marte sin un traje espacial.
Aun así, las condiciones de Marte son mucho más cercanas a la habitabilidad que las temperaturas extremadamente frías y cálidas de Mercurio, el horno de la superficie de Venus, o el frío criogénico de los planetas exteriores. Solo las nubes altas de Venus son parecidas en términos de habitabilidad a la Tierra como lo es Marte.
Hay hábitats naturales en la Tierra en los que los humanos hemos probado las condiciones de vida en Marte. La máxima altura alcanzada por un globo sonda, registrada en mayo de 1961, fue de 34.668 metros (113.740 pies). La presión a esa altitud es más o menos la misma que la de la superficie de Marte. El frío extremo del Ártico y de la Antártida recrea las extremas temperaturas de Marte. Además, hay desiertos en la Tierra que tienen un aspecto similar al terreno marciano, especialmente el desierto de Atacama.
Terraformar Marte requeriría dos grandes cambios interrelacionados: construir la atmósfera y calentarla. Dado que una atmósfera más densa de dióxido de carbono y algunos otros gases de efecto invernadero atraparían la radiación solar los dos procesos se reforzarían el uno en el otro. En todo caso se han sugerido múltiples posibilidades para terraformar el planeta rojo.
La atmósfera marciana es relativamente delgada, lo que hace que la presión en la superficie sea muy baja (0.6 kPa), comparados con la de la Tierra (101.3 kPa). La atmósfera de Marte consiste de un 95 % de dióxido de carbono (CO2), 3 % de nitrógeno, 1.6 % de argón, y solo contiene pequeñas cantidades de oxígeno, agua, y metano. Debido a que su atmósfera está formada principalmente de CO2, un conocido gas que produce el efecto invernadero, una vez el planeta comenzara a calentarse y a derretirse las reservas de los polos, una cantidad mayor de CO2 entraría en la atmósfera haciendo que este efecto invernadero aumentase. Cada uno de los dos procesos favorecería al otro, ayudando, de esta manera, a la terraformación. No obstante, se necesitarían aplicar ciertas técnicas de una manera controlada y a gran escala durante un tiempo lo suficientemente largo para conseguir cambios sostenibles y lograr convertir esta teoría en realidad.
Marte no tiene un campo magnético comparable al terrestre. Combinado con su fina atmósfera, esto permite que una cantidad significativa de radiación ionizante llegue a la superficie marciana. La nave Mars Odyssey llevaba un instrumento, el Experimento de radiación ambiental de Marte, (Mars Radiation Environment Experiment, MARIE), para medir el peligro para los humanos. Con él se descubrió que los niveles de radiación en la órbita de Marte son unas dos veces y media superiores a los registrados en la Estación Espacial Internacional. La dosis media era de 22 milirads por día, (220 micrograys por día, o 0,080 gray al año). Tres años de exposición a estos niveles se acercaría mucho a los límites de seguridad adoptados por la NASA. Los niveles en la superficie de Marte podrían ser algo menores y pudieran variar significativamente de un lugar a otro dependiendo de la altitud y de campos magnéticos puntuales.
Una ocasional tormenta solar produciría dosis mucho más altas. Los astronautas en Marte podrían ser advertidos por sensores cercanos al Sol, y probablemente usarían escudo durante dichos eventos. MARIE observó algunas tormentas en Marte que no fueron detectadas en la Tierra, y es debido a que son direccionales. Esto supondría una red de naves orbitando al Sol para asegurarse de detectar todas las amenazas para Marte.
Aún queda mucho por aprender sobre la radiación solar. En 2003, la NASA Lyndon B. Johnson Space Center abrió una instalación, el NASA Space Radiation Laboratory, en Brookhaven National Laboratory que emplea acelerador de partículas para simular la radiación solar. Estas instalaciones estudian sus efectos en los seres vivos, así como técnicas para escudarse de dichos eventos.
Hay algunas pruebas de que a estos niveles, la radiación crónica no es tan peligrosa como se pensaba, y que de hecho puede ser incluso beneficiosa, dándose un caso de Hormesis con la radiación ionizante.
La opinión general de los que han estudiado el tema, es que los niveles de radiación, exceptuando alguna ocasional tormenta solar, que se experimentarían en la superficie de Marte y durante el trayecto hacia allí, son ciertamente un problema, pero no lo suficientemente importante como para evitar realizar viajes con la tecnología actual.
Las comunicaciones con la Tierra son mayormente directas durante el período en que Marte es visible desde aquí. La NASA y la ESA incluyeron equipo de comunicaciones en muchas de sus sondas orbitales, así que Marte ya cuenta con satélites de comunicaciones. Sin embargo, seguramente deberán ser reemplazados por otros antes de poder realizar expediciones de colonización.
No obstante, las comunicaciones se dificultan enormemente cada período sinódico, durante la conjunción superior, cuando el Sol se interpone entre ambos planetas. El retraso en la llegada de información varía mucho, debido a que luz tarda en viajar de la Tierra a Marte (o viceversa) poco más de tres minutos en las mejores oposiciones (mínima distancia Tierra-Marte), pero en las conjunciones puede llegar a los 22 minutos. Las conversaciones con la Tierra en cualquier época del año, usando el teléfono o la mensajería instantánea son absolutamente imposibles con la tecnología actual. Otros medios, como el correo electrónico y el correo de voz no muestran dificultad. Debería recordarse que la mayor parte de la exploración del Sistema Solar se ha realizado sin el lujo de la comunicación en tiempo real con la Tierra.
En la superficie, las radios comunes podrían funcionar entre puntos en línea de visión el uno con el otro. Marte posee una ionosfera, pero no está claro en qué medida podría ser usada para reflejar mensajes a larga distancia, o de alta frecuencia entre puntos alejados sobre la superficie marciana.
En cualquier caso, el uso de un gran número de satélites de comunicaciones, quizá incluyendo algunos estratégicamente localizados para evitar el problema de la conjunción superior (actuando a modo de repetidores) sería un problema menor en el contexto de una colonización plena de Marte.
Marte puede dividirse en varias áreas bien diferenciadas según el tipo de colonización posible por realizar:
La sonda Mars Odyssey encontró la mayor concentración de agua en el polo norte, pero mostró que en latitudes menores el agua también existía, por lo que restó importancia a los polos como lugar de la órbita de la tierra.
Los polos marcianos atrajeron gran interés como lugares de asentamientos debido a que las variaciones estacionales de tamaño habían sido observadas durante muchos años desde la Tierra. Al igual que la Tierra, Marte posee un sol de medianoche durante el verano local, y una noche polar durante el correspondiente invierno. Esto se debe a la similar inclinación del eje de rotación respecto al plano de la eclíptica.
La exploración de la superficie está aún en marcha. Los dos rovers marcianos, Spirit y Opportunity, han encontrado muy diversos tipos de suelo y rocas. Esto sugiere que el terreno marciano es muy variado, y que el lugar de un asentamiento no debería elegirse hasta tener más información.
La mayor posibilidad de albergar colonias humanas permanentes se encuentra en el ecuador, donde se experimentan las menores variaciones estacionales.
Valles Marineris es el "Gran Cañón" de Marte, aunque a una escala mucho mayor: unos 3.000 km de largo, y una media de 8 km de profundidad. La presión atmosférica en el fondo es un 25% mayor que la media, 0,9 kPa contra 0,7 kPa. Dado que su dirección es mayormente este-oeste, sus altos muros no deberían interferir mucho con la llegada de luz al fondo del mismo. En el fondo hay evidencia de que una vez fluyó un río por él; los muros al aire del cañón pudieran ofrecer una auténtica ventana hacia la historia geológica de Marte, de la misma forma que el Gran Cañón lo es en la Tierra.
Aunque no son realmente parte de Marte, las lunas, Fobos y Deimos, son ciertamente atractivas. La delta-v para un retorno a la Tierra desde ellas es baja, y pudiera encontrarse en ellas combustible para cohetes, como hielo de agua. En ese caso, podrían actuar como puestos de abastecimiento para los vehículos que volvieran a la Tierra, y podría ser económicamente viable devolver ciertos materiales al espacio orbital entre las lunas, para otros viajes. Esto ayudaría a la colonización de la superficie.
Dejando a un lado la habitual polémica sobre la colonización espacial, el asentamiento en Marte tiene una serie de problemas particulares:
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