Pomimo bardzo zimnego i bardzo suchego klimatu — nie wspominając o bardzo cienkiej atmosferze — Ziemia i Mars mają wiele wspólnego. Mars jest dość podobny do Ziemi w rozmiarze, nachyleniu osi, strukturze, składzie, a nawet obecności wody na powierzchni. Z tego powodu oraz względnej bliskości w układzie słonecznym, Mars jest uważany za głównego kandydata do zasiedlenia przez ludzi; perspektywa ta obejmuje przekształcenie środowiska tak, aby było odpowiednie dla ludzkich potrzeb (terraformowanie).

Pomimo pewnych podobieństw przekształcenie Marsa na planetę bardziej przyjazną dla ludzi będzie nastręczało wielu trudności. Po pierwsze, atmosfera jest tam niezwykle cienka i nie nadaje się do oddychania; składa się w 96% z dwutlenku węgla, 1,93% z argonu i 1,89% z azotu, wraz ze śladowymi ilościami tlenu i pary wodnej.

Jak przystosować Marsa?

Istnieje kilka propozycji, jak można by zmienić Marsa, by nadawał się dla ludzkich kolonistów. Już w 1964 r. Dandridge M. Cole opowiedział się za wywołaniem efektu cieplarnianego na Marsie. Miało to polegać na sprowadzeniu z zewnętrznego Układu Słonecznego lodu składającego się z amoniaku, a następnie zrzucenia go na powierzchnię. Ponieważ amoniak (NH³) jest silnym gazem cieplarnianym, jego wprowadzenie do marsjańskiej atmosfery spowodowałoby jej zagęszczenie i podniesienie globalnych temperatur. Ponieważ amoniak składa się głównie z azotu, mógłby również stanowić niezbędny tzw. gaz buforowy, który w połączeniu z tlenem stworzyłby atmosferę zdatną do oddychania dla ludzi.

Inna proponowana metoda wiąże się z redukcją albedo (czyli współczynnika, z jakim powierzchnia planety odbija światło), gdzie powierzchnia Marsa zostałaby pokryta ciemnymi materiałami w celu zwiększenia ilości pochłanianego przez nią światła słonecznego. Mogłoby to być cokolwiek, od pyłu z Phobosa i Deimosa (dwa skalne księżyce Marsa, a przy okazji najciemniejsze ciała w Układzie Słonecznym) do ekstremofilnych porostów i roślin o ciemnym kolorze. Jednym z największych zwolenników tego rozwiązania był znany pisarz i naukowiec, Carl Sagan.

W 1976 r. NASA oficjalnie zajęła się kwestią inżynierii planetarnej. Naukowcy stwierdzili, że organizmy fotosyntetyzujące, topnienie polarnych czap lodowych i wprowadzenie gazów cieplarnianych mogą być wykorzystane do stworzenia cieplejszej, bogatej w tlen i ozon atmosfery.

Lustra i cyjanobakterie

W 1993 roku założyciel Towarzystwa Marsjańskiego dr Robert M. Zubrin i Christopher P. McKay z NASA napisali wspólnie „Technologiczne wymogi terraformacji Marsa". Zaproponowali w nim użycie luster umieszczonych na orbicie planety do bezpośredniego ogrzania jej powierzchni. Umieszczone w pobliżu biegunów, lustra te byłyby w stanie topić pokrywę lodową CO2 i przyczynić się do globalnego ocieplenia. W tym samym artykule argumentowali oni możliwość wykorzystania asteroid zebranych z układu słonecznego, które zostałyby przekierowane tak, aby uderzyć w powierzchnię, wzbijając pył i ocieplając atmosferę. W obu scenariuszach opowiadają się za wykorzystaniem rakiet jądrowo-elektrycznych lub jądrowo-termalnych do wyniesienia na orbitę wszystkich niezbędnych materiałów.

Nowsze propozycje obejmują stworzenie szczelnych szklarni, w których żyłyby kolonie produkujących tlen cyjanobakterii i alg. W 2014 roku NASA firma Techshot Inc. rozpoczęły prace nad taką koncepcją.

Bombardowanie?

W przyszłości NASA zamierza wysłać małe kanistry ekstremofilnych fotosyntetyzujących alg i sinic na pokładzie misji łazika, aby przetestować proces w marsjańskim środowisku. Jeśli misja zakończy się sukcesem, NASA i Techshot zamierzają zbudować kilka dużych szklarni do produkcji i zbierania tlenu dla przyszłych misji ludzi na Marsa — co obniżyłoby koszty i wydłużyło misje poprzez zmniejszenie ilości tlenu, który musi być transportowany. Chociaż plany te nie stanowią inżynierii ekologicznej lub planetarnej, Eugene Boland (główny naukowiec Techshot Inc.) stwierdził, że jest to krok w tym kierunku. Istnieją też pomysły zdetonowania na powierzchni Marsa bomb atomowych (swego czasu zwolennikiem tej koncepcji był Elon Musk), co miałoby doprowadzić do wzniecenia ogromnych ilości pyłu, który mógłby pomóc zatrzymać docierające na Marsa ze Słońca promienie i tym samym ogrzać planetę.

Scenariuszy terraformacji Marsa istnieje jeszcze więcej, ale ważnym pytaniem jest: po co, tak naprawdę się nad tym zastanawiamy? Poza perspektywą przygody i ideą ponownego rozpoczęcia przez ludzkość ery śmiałej eksploracji kosmosu istnieje kilka powodów, dla których proponuje się terraformowanie Marsa. Na początek, istnieje obawa, że wpływ ludzkości na planetę Ziemię jest niezrównoważony i że będziemy musieli stworzyć sobie „zapasową lokalizację”, jeśli chcemy przetrwać w dłuższej perspektywie. Nie wspominając o bardziej doraźnych korzyściach, jakie przyniosłoby to całej nauce. Inne powody to poszerzenie naszej bazy zasobów i przekształcenie się w cywilizację, która nie musiałaby obawiać się wyczerpania zasobów. Kolonia na Marsie pozwoliłaby na prowadzenie operacji wydobywczych na Czerwonej Planecie, gdzie zarówno minerały, jak i lód wodny występują obficie i mogą być przez nas wykorzystane. Baza na Marsie mogłaby również działać jako punkt wypadowy do pasa asteroid, który zapewniłby nam dostęp do wystarczającej ilości minerałów, by starczyło nam ich praktycznie na zawsze.

Czas terraformacji: ledwie kilka milionów lat

Pomijając oczywistą kwestię ludzkiej woli i iście astronomicznych kosztów, trzeba pamiętać, że takie przedsięwzięcie to coś, co trwałoby przynajmniej długie stulecia. Jak twierdzi NASA we wspomnianej pracy z 1976 r.: „Nie zidentyfikowano żadnego fundamentalnego, niemożliwego do przezwyciężenia ograniczenia zdolności Marsa do podtrzymania ziemskiego ekosystemu. Brak atmosfery zawierającej tlen uniemożliwiłby człowiekowi zamieszkanie na Marsie bez uprzednich działań. Obecne, silne ultrafioletowe napromieniowanie powierzchni stanowi dodatkową poważną barierę. Stworzenie odpowiedniej atmosfery zawierającej tlen i ozon na Marsie może być wykonalne dzięki wykorzystaniu organizmów fotosyntetyzujących. Czas potrzebny do wytworzenia takiej atmosfery może jednak wynieść nawet... kilka milionów lat”.

Jednocześnie, naukowcy są zgodni, że ten czas można by drastycznie zmniejszyć poprzez stworzenie organizmów ekstremofilnych, specjalnie przystosowanych do surowego środowiska marsjańskiego, wywołując efekt cieplarniany i topiąc polarne czapy lodowe. Jednakże ilość czasu, jaką zajęłoby przekształcenie Marsa, byłaby nadal prawdopodobnie rzędu stuleci lub tysiącleci. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, by zacząć ten proces już teraz, skoro mamy ku temu możliwości. Korzyści naukowe i techniczne, jakie mogą wyniknąć z samych przygotowań i prac wstępnych dla takiego przedsięwzięcia, mogą być ogromne.