Die Rahmenbedingungen

Der Mars gilt zu Recht als der ideale Kandidat im Sonnensystem für Terraforming.

Dies hat mehrere Gründe:

  1. Die Masse der zu verändernden Atmosphäre ist mit ca. 25 Billionen Tonnen relativ gering. (Vergleich: die Erdatmosphäre hat 5000 Billionen Tonnen Masse).
  2. Die Solareinstrahlung beträgt mit knapp 600 Watt pro Quadratmeter etwa 43 % der Solarkonstante in der Erdbahn. Sie ist damit weder zu hoch (wie bei Venus oder Merkur), noch allzu gering, so daß die Strahlung relativ effektiv für ein Terraforming eingesetzt werden kann.
  3. Die Schwerkraft beträgt 38 % der irdischen. Das ist wenig, liegt aber noch in einem Bereich, der Menschen zuträglich ist.
  4. Als sehr günstig, weil erdähnlich, sind die Tageslänge und die Achsenneigung zu bewerten.
  5. Es gibt Wassereis und Kohlendioxid auf dem Mars, mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch im Untergrund, dort als Permafrost, bzw. als Karbonat. Somit ist das Rohmaterial für eine Atmosphären- und Hydrosphärenbildung vorhanden.
  6. Die Durchschnittstemperatur (Globaltemperatur) liegt bei ca. minus 56 Grad Celsius. Damit ist der Mars ja nur um 50 bis 60 Grad zu erwärmen, um ihn bewohnbar zu machen - ein bißchen kühl zwar noch, aber erdähnlich. Eine solche Erwärmung scheint den Marsenthusiasten durchaus machbar, angesichts der, dem CO2 zugeschriebenen, phänomenalen Treibhauswirkung.


1. Die Grundausstattung mit flüchtigen Stoffen

Hier müssen wir auf lange Zeit noch mit Schätzwerten vorliebnehmen. Aber es handelt sich immerhin um begründete Annahmen. Wenn man die Mengen der Volatile in Tonnen angibt, so ist dies für die Meisten recht unanschaulich, zumal dabei immer bedacht werden muß, ob man eine Tonne als Masseneinheit oder als Gewichtseinheit meint (eine Tonne Masse wiegt auf dem Mars nur 380 kg). Deshalb gibt man die Mengen der einzelnen Stoffe häufig in Millibar Atmosphärendruck an. Dabei wird von einer 100 % igen Ausgasung oder Ausdampfung der Vorräte in die Marsatmosphäre ausgegangen und die geringere Marsgravitation, also die resultierenden geringeren Drücke, berücksichtigt.

Kohlendioxid:                             200 millibar - 27 000 millibar (derzeit 6-7 millibar)
Stickstoff:                                    3 millibar - 300 millibar (derzeit 0.2 millibar)
Wassersäule:                            6 m - 1200 m (bezogen auf die gesamte Marsoberfläche)

Die Spannbreiten sind beträchtlich, kein Wunder bei dem noch geringen Kenntnisstand über den Mars. Die Minimalschätzung scheint mir (vor allem beim Wasser und beim Kohlendioxid) übervorsichtig zu sein. Beim Stickstoff ist aber zu befürchten, daß die, (als Nitrate im Permafrost gespeicherten), Vorräte kleiner sind als der geschätzte Maximalwert. Stickstoff ist aber extrem wichtig für ein Terraforming, wie weiter unten noch ausgeführt wird. Etwas Argon ist in der jetzigen Marsatmosphäre auch noch vorhanden. Dieses inerte Gas wird leider kaum vermehrbar sein, denn von großen Argonvorkommen im Marsinneren ist nichts bekannt. Das Innere des Mars ist auch ohne Belang, denn die Terraformingprozesse (auch die richtig gewalttätigen!) betreffen nur die äußere Marskruste - bis in wenige Kilometer Tiefe. Freien Sauerstoff gibt es natürlich nicht, der soll ja erst erzeugt werden.


2. Was wäre das Ziel eines Mars-Terraforming?

Im Prinzip ist natürlich eine Marsatmosphäre von 1 bar Druck anzustreben. Bei starken Abweichungen nach oben oder unten muß die chemische Zusammensetzung von der irdischen Atmosphäre entsprechend abweichen. Außerdem soll es einen Wasserkreislauf geben, eine Hydrosphäre mit Niederschlägen, Flüssen, Grundwasser, Seen und einem nicht allzu flachen Meer. Dessen Ausdehnung sollte wenigstens 30 % der Marsoberfläche betragen, was noch ziemlich wenig wäre, (denn wie sähe die Erde wohl aus, wenn es auf ihr nur den Pazifik, aber keinen Atlantik und Indischen Ozean gäbe?) Dann soll natürlich eine Ozonschicht entstehen und eine Erwärmung um 50 bis 60 Grad erfolgen, was aber erst der Durchschnittstemperatur von Südsibirien entspräche. Eine Erwärmung um 70 Grad wäre also noch besser.

Die Marsatmospäre sollte aber nicht nur einen ausreichenden Druck aufweisen, sondern auch ungiftig und atembar sein. Außerdem sollte sie sich nicht beim kleinsten Funken in ein Flammeninferno verwandeln. Also ist ein Sauerstoffpartialdruck von 250 millibar die äußerste Obergrenze. Die Untergrenze liegt bei 160 millibar, das entspricht den Verhältnissen in einem sehr miefigen Wohnraum.

Dann soll das Ganze noch chemisch stabil sein - nicht für immer, aber doch für viele Jahrtausende, so daß man nicht immer gleich wieder von vorn anfangen müßte. Nicht zuletzt muß das Projekt innerhalb von 100 Jahren zumindest erste Erfolge zeigen, sonst wird es gar nicht erst begonnen. Die biologische Natur des Menschen ist eindeutig so beschaffen, daß man zwar gern für seine Kinder vorsorgt, auch für seine Enkel und daß ihm die Urenkel nicht gleichgültig sind. Niemand sorgt sich aber ernsthaft um seine Ur-Ur-Ur- Enkel, deshalb sind alle Planungen, die erst nach 200 oder gar 1000 Jahren die ersten Erfolge bringen, aber die Brieftasche sofort leerräumen, obsolet.

Somit sind die Anforderungen an ein solches Projekt außerordentlich hoch.

 

 

3. Allgemeine Grundvoraussetzungen für ein Marsterraforming

Wenn man einen anderen Planeten völlig umformen will, auch wenn dies mit eleganten und effizienten Verfahren geschieht, muß man erhebliche Material- und Energieflüsse in Gang setzen. Man benötigt in jedem Fall ein enormes Equipment. Also muß die Raumfahrttechnologie ein Niveau erreicht haben, welches pro Jahr den Transport von vielen tausend Arbeitskräften und vielen Tausend Tonnen Material von der Erde zum Mars ermöglicht. Wenn die dadurch entstehenden Kosten den heutigen Rüstungsaufwand der USA nicht wesentlich übersteigen sollen, also in der Größenordnung von ca. 300-400 Mrd. $ liegen sollen, müssen folgende Rahmenbedingungen gegeben sein:

Die Kosten für den lift off von einem Kilogramm Nutzlast in den LEO (unterer Orbit) müssen um mehr als 90 % auf ca. 1000 Dollar gesenkt werden. Dies ist eine Minimalforderung. Kosten von unter 100 Dollar pro Kilogramm sind langfristig anzustreben. Es müssen zumindest Schwerlastraketen von der Gewichtsklasse der Saturn V oder der Energia, mit wiederverwendbaren Unterstufen, vorhanden sein. Für Astronauten sind ein- oder zweistufige Transportsysteme vom Typ SÄNGER oder , HOTOL erforderlich.

Eine große Raumstation, die als Umsteige- und Verladebahnhof, Werft und Tankstelle dienen kann, würde ebenfalls gebraucht. Wiederverwendbare Raumfahrzeuge für Flüge zum Mars und zurück müssen vorhanden sein. Zur Erzielung höherer Reisegeschwindigkeiten als sie auf den sogenannten Hohmannbahnen erreicht werden, sind nukleare Antriebe erforderlich.

Weiterhin muß eine Infrastruktur auf dem Mond vorhanden sein, die geeignet ist, Rohstoffe für eine Metallerzeugung zu gewinnen und diese extrem kostengünstig zu geeigneten Positionen im Raum zu katapultieren. Ein entscheidender Schritt zu einem, noch bezahlbaren, Terraforming wäre natürlich ein Raumlift (Weltraumfahrstuhl, space elevator ).

Dieser würde ja die Transportkosten in den stationären Orbit auf unter 100 Dollar pro Kilogramm senken können. Und last not least ist natürlich das völlige Fehlen - auch des primitivsten - Lebens auf dem Mars zu beweisen, bzw. plausibel zu machen. Man sieht, es müssen noch gewaltige Anstrengungen unternommen werden, ehe man Terraformingprojekte beginnen kann.

4. Welche Technologien sind bisher vorgeschlagen worden?

4.1 "Sagans Treibhaus"


Der Planetologe Carl Sagan hat 1961 sein berühmtes Konzept für ein einfaches und elegantes Venus-Terraforming vorgestellt. Im dritten Teil wird darauf näher eingegangen. Auf den Mars übertragen, bedeutet sein Prinzip, daß ein Treibhaus-Lawinenprozess in Gang gesetzt wird. Die Albedo der Polkappen soll durch Aufbringung einer hauchdünnen dunklen Staubschicht drastisch reduziert werden. Eine Reduzierung von 80 % auf ca. 6 % würde nun tatsächlich eine lokale und regionale Erwärmung nach sich ziehen. Innerhalb von nur 100 Jahren sollen die Polkappen (CO2-Eis und Wassereis) verdampfen, die daraus resultierende Erwärmung des ganzen Planeten soll eine Verdampfung des Permafrostes auf dem ganzen Mars bewirken. Daraus folgt ein sich aufschaukelnder Lawinenprozess.

sogenanntes runaway greenhouse

Quelle: Sagan,C.,"Planetary Engineering on Mars," Icarus 1973

Sagan geht von einer 1 mm starken Ablagerung auf nur 6 % der Polkappenfläche aus.
Das wären etwa 100 Millionen Tonnen Staub. Der dunkle Staub könnte vom Phobos oder Deimos kommen, er müßte nicht vom Mond oder gar von der Erde herangeschafft werden.


Kritik


Wie transportiert man 100 Millionen Tonnen Staub vom Phobos auf die Polkappen des Mars?
Klassischer Transport mit Raketen (auch mit wiederverwendbaren) ist irrsinnig teuer. Ein Marslift hätte entschieden zu wenig Kapazität (ca. 100 000 Tonnen pro Jahr). Man könnte nun zehn davon bauen, aber solche ortsfesten space elevators enden nun mal immer auf dem Äquator. Dann müßte das "Zeug" noch zu den Polen transportiert werden. Mit elektromechanischen Katapultanlagen als Pulver versprühen - das geht natürlich nicht - wegen der Marsatmosphäre. Eventuell könnten big packs zu je ein oder zwei Tonnen Masse auf die Reise geschickt werden und mittels aerobreaking stark gebremst und halbwegs sanft auf dem Mars aufschlagen. Der Staub müßte nun auf 100 000 Quadratkilometern gleichmäßig verteilt werden. Im Prinzip wäre so was machbar. Dann stellt sich aber sofort die Frage der starken Winde, die besonders in den Polgegenden fast immer wehen. Nach irdischen Maßstäben wird zumindest Windstärke 5 häufig erreicht, wenn man die hohe Windgeschwindigkeit mit der geringen Dichte (7 millibar) in Relation setzt.

Wie hält man eine 1 mm starke Staubschicht dauerhaft fest? Bei Wind, verdampfendem Trockeneis und schmelzendem Wassereis? Und wenn dies gelingt, bringt das überhaupt was? Eine bestimmte Fläche auf den Polkappen erhält bei völliger Schwärzung, also einer Reduzierung der Albedo von 80 % auf 6 %, eine ca. 13 fach größere Energiezufuhr als vorher. Aber die Einstrahlung ist bei den flach einfallenden Sonnenstrahlen (23 Grad im Hochsommer, Null Grad im Herbst und Frühling) ja so gering, daß auch eine 13 fache Steigerung immer noch nicht viel bringt. Auf diese 100 000 Quadratkilometer fallen im Jahresdurchschnitt ständig 10 Terrawatt (TW) an Solarstrahlung ein. Das sind 10 000 Gigawatt oder 10 Millionen Megawatt. Bei fast vollständiger Absorbtion steht diese Strahlungsleistung also für eine Erwärmung des Untergrundes und der unmittelbar darüber liegenden Luftschicht zur Verfügung.

Für eine leidliche Erwärmung im Hochsommer reicht dies aus, dann wird CO2 verdampfen, etwas Wassereis ebenfalls sublimieren, aber vermutlich noch nicht schmelzen. Aber in einiger Entfernung von den geschwärzten Flächen bleibt es ja fast so kalt wie vorher, dort kondensieren die Volatile sofort wieder. Und im Winter tun sie dies auch auf den dunklen Flächen und decken diese zu. Die gewonnenen 10 Terrawatt Strahlungsleistung sind übrigens zu den ungefähr 30 000 Terrawatt Gesamteinstrahlung in Relation zu setzen, die der Mars ständig erhält. Eine Schwärzung der gesamten Polargebiete brächte zwar einen etwas größeren Effekt, aber dann würden Milliarden Tonnen Staub benötigt.


Fazit

Dieses Szenario ist unbrauchbar und naiv. Es geht von falschen energetischen Grundannahmen aus und huldigt einem Glauben an die Wunderkraft von ein wenig mehr an Kohlendioxid, welches schon die benötigte Erwärmunslawine in Gang setzen wird. Physikalisch liegt dem die Annahme einer Kugel zugrunde, die auf einem Gipfel liegt und beim kleinsten Anstoß herunterrollt, (instabiles Gleichgewicht). Wenn die Terraformer Pech haben, liegt die "Kugel" aber in einem tiefen Tal (stabiles Gleichgewicht).

Wenn sie Glück haben, liegt sie vielleicht in einer flachen Mulde und kann mit einigem Aufwand in eine andere Mulde bewgt werden (semistabiles Gleichgewicht).

 

 

4.2 Ansiedlung von Organismen - Ecopoiesis

Eine Ecosynthesis-Studie des Ames Research Center, im Auftrag der NASA, sollte 1976 prüfen, ob ein "sanftes" Terraforming mit irdischen Mikroorganismen möglich sei. Damals war noch nicht von "Genmanipulierten" Organismen die Rede sondern von speziellen Züchtungen. Es gibt außerdem extrem kälteliebende Flechten in den Trockentälern der Antarktis. Dort herrschen die marsähnlichsten Bedingungen, die man auf der Erde kennt, (extreme Trockenheit und durchschnittlich -20 Grad.)

In den Marstropen herrschen am Tage bis zu sieben Stunden lang halbwegs erträgliche Temperaturen, die es solchen kälteliebenden Organismen erlauben sollten, biologisch aktiv zu sein, sprich: Photosynthese zu betreiben. Der kritische Faktor dabei schien zunächst nur das Problem des Wassers und der Nährstoffe zu sein. Aber bei genauer Analyse stellte sich heraus, daß die langwellige UV-Strahlung (Wellenlänge größer 190 Nanometer) von der CO2-Atmosphäre nicht herausgefiltert wird und mit 6 Watt pro Quadratmeter die Oberfläche erreicht.

Dies ist eine tödliche Dosis.

Also kann die sogenannte Ecopoiesis - wenn überhaupt - nur mit genetisch völlig umstrukurierten Algen, Bakterien und Flechten erfolgen.


Kritik

Gesetzt den Fall, man könnte eine resistente Botanik auf den Mars verpflanzen und sie würde dort gedeihen, so bleibt doch völlig unerfindlich, was das Ganze bringen soll. Einige hundert Tonnen Biomasse werden auf dem Mars ausgesät. Die Algenteppiche oder Moose breiten sich über den ganzen tropischen Bereich aus (ca. 50 Millionen Quadratkilometer) und bedecken den Boden. Sie leben vom CO2, vom Reif und vom Sonnenlicht und können (vielleicht) Nähstoffe aus dem Boden lösen. Wenn der Bewuchs sehr dunkel gefärbt ist kann er die Albedo des Planeten ein wenig verringern. Das führt zu einer leichten Erwärmung um wenige Grad. Diese reicht aber nicht aus, um das Marsklima signifikant zu verändern.

Theoretisch vermehrt sich die Pflanzendecke in rasendem Tempo soweit, bis die CO2-Atmosphäre weitgehend in Biomasse verwandelt ist (unterhalb von 0.3 millibar Partialdruck wird es aber eng für die Pflanzen).

Aber lange vorher wird das Wasser knapp, es stellt den limitierenden Faktor dar und ist in so großen Mengen nur durch eine Marserwärmung freisetzbar, wie sie die Pflanzen gar nicht bewirken können. Außerdem fehlt dann das "Treibhausgas" CO2, stattdessen hat man vielleicht 4-5 Millibar Sauerstoff. Es bildet sich eine Ozonschicht, aber leben kann auf diesem Planeten kein Mensch. Und auch kein Tier. Das ist auch gut so, denn etwaige Pflanzenfresser könnten sich explosionsartig vermehren und würden die Pflanzendecke auffressen, zumindest soweit, bis sich ein neues Gleichgewicht gebildet hat.

Es gibt aber noch ein Problem:

Die oben erwähnte rasende Vermehrung der Pflanzen findet nur theoretisch statt. Die Moose und Flechten wachsen in der Kälte sehr langsam. Sie müssen sich mühsam in den Porenräumen der Gesteine einen Lebensraum schaffen und Spurenelemente quasi molekülweise herauslösen. Fogg geht von einer Trockenbiomasseproduktion von 1.5 Gramm pro Jahr und Quadratmeter aus, das ist eine zwar vorsichtige, aber realistische Schätzung. Dabei werden 0.05 Mol Sauerstoff freigesetzt (5 % von 32 Gramm sind 1.6 Gramm!).

Die Photosynthese benötigt bei ihrer geringen Effizienz 477 000 J, um ein Mol Sauerstoff zu produzieren. Die Einstrahlung auf die Marsoberfläche würde theoretisch ausreichen um Zehntausend mol, das sind 320 kg Sauerstoff pro Quadratmeter und Jahr zu erzeugen, aber eben nur theoretisch. Die langsam wachsende Biomasse einer hauchdünnen Moosschicht ist eben so klein, daß nur ein Bruchteil davon erzeugt wird. Fogg rechnet mit 340 000 Jahren, um auch nur 20 millibar Sauerstoff zu erzeugen. Aber bei so einem Partialdruck ist man schon innerhalb einer Minute erstickt!

Man kann nicht ausschließen, daß so eine Ecopoiesis innerhalb von vielen Jahrtausenden einen spürbaren positiven Effekt auf den Mars haben könnte. Aber uns interessieren hier nur die Maßnahmen, die innerhalb eines überschaubaren Zeitraumes Resultate zeitigen.

 

 

4.3 Verbringung von künstlichen Treibhausgasen auf den Mars

Eine ganze Denkschule von Terraformikern (allen voran der berühmte Chemiker James Lovelock - der Begründer der Gaia-Hypothese), bevorzugt die FCKW’s als "Initialzündung" für eine Umwandlung des Mars. Halogenierte Kohlenwasserstoffe sollen ja eine 1000 mal stärkere Treibhauswirkung besitzen als CO2. Also müssen nur relativ geringe Mengen auf den Mars gebracht oder vor Ort erzeugt werden. Das klingt vernünftig, aber was ist unter geringen Mengen zu verstehen?

Nach Fogg werden 40 Milliarden Tonnen FCKW’s in der Marsatmosphäre benötigt. Dies errechnet er aus der Fähigkeit dieser Gase bei einer Konzentration von 1 ppm die Temperatur um 0.1 Grad Celsius zu erwärmen. Benötigt wird eine Erwärmung von ca. 60 Grad. Sind die 40 Milliarden Tonnen dann endlich vorhanden, müssen 100 Millionen Tonnen pro Jahr nachgeliefert werden, um die permanente Zersetzung durch das Sonnenlicht auszugleichen. Der beste Cocktail, bezogen auf die Erwärmungsleistung, wäre eine Mischung aus C2F6, CF3Cl, CF2Cl 2, CF3Br und SF6.

Besonders empfindlich sind FCKW’s gegen mittlere UV-Strahlung (200 - 300 nm). Davor schützt natürlich eine Ozonschicht, aber gerade die wird von den Spurengasen angegriffen.
Folgende Anforderungen müssen Treibhausspurengase erfüllen:

  • Einheitliche Grau-Adsorption über alle Wellenlängen
  • starke Strahlungsadsorption bei niedrigen Konzentrationen
  • Einheitliche Grau-Adsorption über alle Wellenlängen
  • Unschädlich für Ozon
  • Lange Lebensdauer
  • Widerstandsfähig gegen Photodissoziation
  • Ungiftigkeit, jedenfalls bei niedrigen Konzentrationen
  • Aus Elementen, die auf dem Mars häufig vorkommen, herstellbar
  • Geeignete Kandidaten sind Perfluorcarbone und Schwefelhexafluoride.


Kritik

Die Idee erscheint zunächst einigermaßen praktikabel, vorausgesetzt es finden sich wirklich Stoffe, die alle oben genannten Bedingungen erfüllen. Es sind aber Fabrikationsanlagen auf dem Mars zu installieren, die 400 Millionen Tonnen FCKW’s pro Jahr erzeugen können, (hundert Jahre lang, danach nur noch hundert Millionen Tonnen pro Jahr - das aber für immer!). Die irdische Produktion erreichte 1990 ihr Maximum bei 2 Millionen Tonnen.

Die Anlagen werden also riesig sein. Hinzu kommt umfangreicher Bergbau von Fluorhaltigen und Schwefelfaltigen Verbindungen. Die Vorräte müssen nahezu "unerschöpflich" sein, denn sonst müßten nach einiger Zeit die hundert Millionen Tonnen (bzw. etwas weniger natürlich) von anderen Planeten herangeschafft werden (wie gesagt, für immer!)

Ein weiterer Punkt macht sehr nachdenklich. Eine anerkannte These ist die von der etwa 1000-fach stärkeren Treibhauswirkung von FCKW‘s gegenüber dem CO2. Vierzig Milliarden Tonnen FCKW sind etwas mehr als ein Tausendstel der heutigen Marsatmosphäre, die ja überwiegend aus CO2 besteht. Diese Menge soll nun einen Treibhauseffekt von 60 Grad bewirken. Die tausendfache Menge an Kohlendioxid hat bisher aber kaum einen Treibhauseffekt bewirkt. Wenn man sich auf die üblichen Temperaturangaben verlassen kann, eigentlich gar keinen!

Der Mars soll derzeit eine Durchschnittstemperatur von -56 Grad haben, dieser Wert wird jedenfalls häufig genannt. Das sind 217 Kelvin. Diese Temperatur ergibt sich auch aus dem Stefan-Boltzmannschen Strahlungsgesetz, wenn man eine Einstrahlung von 590 Watt pro Quadratmeter auf den Marsquerschnitt ansetzt.



Nach dieser Formel wären es, ohne Atmosphäre, 217 Kelvin!! Wo bleibt dann eigentlich die Treibhauswirkung von 7 mbar CO2, immerhin der zwanzigfachen Menge wie auf der Erde? Genau genommen ist es sogar die fünfzigfache Menge, wenn man die geringe Marsgravitation einrechnet!

Diese Frage soll hier nicht weiter verfolgt werden, aber Bedenken hinsichtlich der o.g. 40 Milliarden Tonnen kommen doch auf. Ein weiterer Punkt ist aber die Zeit. Nämlich bis sich eine erfreuliche Erwärmung um 60 Grad in einer ausreichend großen Ausgasung des Permafrostes und Abdampfung der Polkappen auswirkt. Die zusätzliche Wärme muß ja schließlich hunderte Meter tief in den Marsboden eindringen. Das braucht aber richtig Zeit, wieviel wird weiter unten diskutiert.

Allein unter diesem Gesichtspunkt ist es naiv und unwissenschaftlich, sich auf Treibhausgase als alleinwirkendes Mittel zu verlassen. Nur in Kombination mit anderen Methoden mag dieses Verfahren hilfreich sein.

 

 

4.4 Schneeballeffekt durch Verdampfung der Südpolkappe

Vor allem Robert Zubrin hat sich mit dieser Variante des Terraforming intensiv beschäftigt.
Das im Marswinter ausfrierende CO2 sammelt sich auf der Südpolkappe an. Warum am Nordpol ausschließlich Wassereis liegt, wo es dort auch kälter als minus 78 Grad wird, ist meines Wissens noch nicht ganz geklärt. Die gesamten Vorräte an Kohlendioxideis im Süden des Planeten sind nicht genau bekannt. Sie werden meistens auf 100 mbar geschätzt. Das bedeutet also, daß sich bei vollständiger Verdampfung der dortigen CO2 - Vorräte, eine Atmosphäre von zusätzlichen 100 Millibar aufbauen würde. Das wären dann insgesamt 106 mbar, eine nicht unbeträchtliche Menge. Die dadurch bewirkte Erwärmung von (laut Zubrin) ca. 10 Grad (an den Polkappen noch mehr), soll einen Schneeballeffekt auslösen, also durch die Ausgasung des Permafrostes weitere riesige Mengen von Kohlendioxid und später auch noch von Wasserdampf nach sich ziehen. Auslöser für die Erwärmung würde bei diesem Modell ein riesiger Raumspiegel sein. Er soll zusätzliches Sonnenlicht, welches sonst vorbei gestrahlt wäre, auf den Mars umlenken.



Quelle: Zubrin,R.M. and McKay, "Bringing Mars to Life",Journal of the British Interplanetary Society, 1994

Im Teil 1 (Erde) ist bereits auf solche Technologien eingegangen worden. Das Südpolargebiet südlich des 70. Breitengrades ist auf dem Mars 4.3 Millionen Quadratkilometer groß. Die Durchschnittstemperatur beträgt 150 K, das sind minus 123 Grad Celsius. Die durchschnittliche Einstrahlung beträgt demnach:

4.3 x 10 12 m2   x  sigma  x 150 4 = 1.25 x 10 14 Watt

Sigma ist wieder die Boltzmannkonstante. Bei einer Erwärmung um nur 5 Grad muß der polare Energie-Input zunehmen um:

(155/150) 4, also um 14 % auf 1.42 x 10 14 Watt.

 

Die Differenz von 14 Billionen Watt muß durch den Spiegel geliefert werden. Das entspricht der elektrischen Leistung von 15 000 typischen Kernkraftwerken. Bei einer marsianischen Solarstrahlung von 600 Watt pro Quadratmeter wird hierfür ein Spiegel von 250 km Durchmesser benötigt. Wenn dafür eine Alufolie von 4 Gramm pro Quadratmeter verwendet wird, ergibt sich eine Spiegelmasse von 200 000 Tonnen. Das ist nicht extrem viel, denn die irdische Aluminiumproduktion beträgt immerhin ca. 15 Millionen Tonnen im Jahr. Angestrebt wird eine statische Position des Spiegels, also ein Festpunkt in einem diffizilen Gleichgewicht zwischen Lichtdruck und Marsanziehung.


Kritik

Der Dimensionen des Spiegels sind noch einigermaßen erträglich. Die 200 000 Tonnen Aluminium könnten auf dem Mond gefördert und nach L 4 und L 5 katapultiert werden. Dort würde das Erz verhüttet, zu Folie verarbeitet und in einen Spiegel umgewandelt werden. Der Spiegel liefert dann die Energie für seinen eigenen Flug zum Mars. Einerseits kann man ihn als Lichtsegel benutzen, bei einer Masse von 4 g pro Quadratmeter ist die Beschleunigung pro Sekunde nicht allzu niedrig. Es dauert aber trotzdem sehr lange, bis der Spiegel in Fahrt kommt. Er kann stattdessen auch durch Bündelung der Lichtstrahlen ein - wie auch immer geartetes- Rückstoßmedium erhitzen oder eine Turbine antreiben, die Strom für eine eletromagnetische Beschleunigungsanlage erzeugt. Das klingt alles ziemlich exotisch, es ist aber zu bedenken, daß das delta v bei einem Flug von L 5 (Erde-Mond-System) zur Mars-Synchronbahn nur 1.4 km/sec beträgt!!

Damit ist gemeint, daß insgesamt nur eine Geschwindigkeitsänderung von 1400 m /sec zu leisten ist, egal ob positiv oder negativ. Von der Erdoberfläche aus beträgt das entsprechende delta v immerhin 14 km / sec. Wenn die Austrittsgeschwindigkeit des elektrischen Triebwerkes z.B. 10 000 m /sec betragen würde, bräuchte der Spiegel nur eine Rückstoßmasse von 30 000 Tonnen.

Aber natürlich sind weitere kleine Impulsänderungen für ein Einschwenken auf den statischen Punkt erforderlich. Insoweit ist das Modell von Robert Zubrin in sich schlüssig und dürfte die Weltwirtschaft von 2050 finanziell nicht vor unlösbare Aufgaben stellen.

Aber sein angeführtes Beispiel betraf ja nur eine Erwärmung um 5 Grad. Das ist entschieden zu wenig um einigermaßen spürbare Effekte auszulösen. Werden hingegen 10 oder 20 Grad Erwärmung angestrebt, muß der Spiegel viel größer werden. Aber diese größere Erwärmung bringt uns auch nichts, denn es geht ja um die Schaffung einer dichten Atmosphäre und umfangreichen Hydrosphäre durch Ausgasung des Untergrundes. Also muß die Wärme auch zügig in den Untergrund gelangen. Das will sie aber partout nicht. In jedem Sommer tauen in Sibirien, trotz dreier richtig heißer Monate, nur die obersten zwei bis drei Meter auf. Das Permafrosteis hat aber so um die minus 10 Grad und nicht etwa minus 56 Grad, wie auf dem Mars. Im gefrorenen Zustand gehorcht die Zeit T, die eine Wärmewelle braucht, um die Distanz D zu überwinden, der Formel:

T x D 2 / k

k ist dabei das Temperaturleitvermögen, es kann für gefrorenen Fels in grober Näherung mit
3 x 10 -7 qm / sec angesetzt werden.

Ein Griff zum Taschenrechner genügt und schon weiß man, daß es 100 Jahre braucht um die obersten 17 m Wassereis-Regolith aufzuschmelzen. In 200 Jahren schafft man gerade 24 m. Erforderlich wäre aber eine Erwärmung bis in 500 oder 1000 Meter Tiefe, damit genügend Kohlendioxid für eine Atmosphäre von 1 bar und genügend Wasser für einen kleineren Ozean freigesetzt wird.

Nach der obigen Formel würde dies 1 Million Jahre dauern. In Wirklichkeit mögen es nur hundertausend Jahre oder etwas weniger sein, weil Grundwasser, wenn es erst mal vorhanden ist, den Wärmefluß effektiver macht.

Aber das ist viel zu lange, selbst tausend Jahre darf so etwas nicht dauern!


Bei der CO2 - Ausgasung kann man aber auch über das Ziel hinausschießen, wenn man den Planeten einfach global nach der Zubrin-Methode erwärmt und dann passiv zusieht, wie es unten allmählich anfängt zu brodeln. Es kann sich nämlich eine noch viel dichtere Atmosphäre bilden, die vielleicht eine zu große Erwärmung bringt. Und mit 1 Bar Kohlendioxid kann man ja sowieso nichts anfangen, denn das ist nicht nur für Menschen, sondern auch für Pflanzen tödlich. Frühzeitig muß eine gegenläufige Sauerstoffproduktion einsetzen, die aber nicht mehr als 250 millibar betragen darf, s.o.

Also ist eine globale Feinsteuerung, bzw. ständige Nachjustierung erforderlich, aber auch eine drastische Beschleunigung der Wärmeeindringung. Einfach nur warten, das geht nicht, dann hat man es nämlich mit geologischen Zeiträumen zu tun. Im nächsten Kapitel wird darauf näher eingegangen.

 

 

4.5 Impacts

Etwas kostengünstiger, aber viel rabiater und unpräziser ist das Impaktverfahren. Asteroiden und Kometen sollen in ihrer Bahn beeinflußt werden und auf dem Mars einschlagen. Dabei wird einerseits viel Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, (die auch rasch und tief eindringt), andererseits werden einige dringend benötigte Volatile „mitgebracht“. Viele Szenarios sind erarbeitet worden. Die meisten sind völlig unsinnig. Einer schlug einen so großen Körper vor, daß ein Krater geschlagen würde, an dessen Boden sich die gesamte Marsatmosphäre mit mehr als 300 mbar Druck, sammeln würde.

 


Turner bevorzugte Kali (S 26) der mit 100 km Durchmesser auf dem Mars eine Wassersäule von 4 m liefern würde.

Paul Birch schlug den Hyperion vor (410 x 260 x 220 km). Der würde 100 m Wassersäule und 100 mbar N2 erzeugen.

Ein starker Gasstrahl soll als Rückstoß wirken. Er wird erzeugt durch einen gewaltigen Spiegel, der Sonnenlicht auf einen Punkt auf dem Hyperion fokussiert. Der Spiegel müßte sicherlich 1000 km Durchmesser haben, denn das Sonnenlicht ist auf der Saturnbahn bereits sehr schwach. Zusammen mit einem fly by – Manöver am Titan soll der Rückstoß reichen, um Hyperion aus der Umlaufbahn zu hieven und mit Hilfe weiterer fly by‘s zum Mars zu schicken. Das Delta v für den Ausbruch aus der Saturnbahn soll sehr gering sein, es werden 0.25 km / sec genannt. Ein Einschlag in einem Stück würde einen Krater von 1800 km Durchmesser erzeugen, größer als das Hellasbecken. Die Marstemperatur würde schlagartig auf 150 Grad Celsius steigen und sich erst nach 4-5 Jahren spürbar abkühlen. Dabei würden 100 m Wasser abregnen. Eine Zerlegung des Hyperion in 30 bis 40 Teile könnte die Probleme beim crash etwas mindern.

Freeman Dyson hatte schon vor 25 Jahren den wasserreichen Enceladus ins Auge gefasst. Nach seinem - besonders futuristischen - Szenario sollen auf diesem Saturnmond sogenannte „Von Neumann-Automaten“ abgesetzt werden. Das sind hypothetische, (von dem Mathematiker von Neumann erdachte) selbstreproduzierende Maschinen. Sie fertigen aus der vorhandenen Materie solange identische Exemplare ihrer selbst an, bis einige Millionen vorhanden sind. Dann schaltet das Programm um auf die Produktion von Sonnensegeln, mit deren Hilfe die Maschinen - samt einer Eisladung - zum Mars fliegen. Wenn dann der Enceladus ganz abgebaut ist, bedeckt eine 450 m hohe Wassersäule den Mars, bzw. sie füllt die Tiefländer entsprechend höher.

Nun, es ist bekannt, daß Dysons Visionen jedenfalls nicht hausbacken und bieder sind, was immer man auch sonst davon hält, (man denke nur an die legendäre Dysonsphäre oder an die „Begrünung der Galaxis“ durch Milliarden bewaldeter Kometen!).


Kritik

Es ist richtig, daß die vorgeschlagenen Impaktverfahren ein günstiges Kosten / Nutzenverhältnis aufweisen. Der Aufwand, der darin besteht, einen 1 Milliarde Tonnen schweren Brocken um einen geringen Betrag zu beschleunigen und damit eine entscheidende Bahnänderung hervorzurufen, ist vergleichsweise gering. Mit einem großen Spiegel oder mit dem Einsatz von ein paar hundertausend Tonnen in situ erzeugtem Treibstoff kann man schon ein delta v von 100 m / sec erzeugen. Mitunter reicht das schon.  Aber die Probleme beim Aufschlag sehr großer Körper (10 km Durchmesser und mehr) sind unkalkulierbar. Große Mengen des Auswurfmaterials werden die Marsfluchtgeschwindigkeit überschreiten und das innere Sonnensystem unsicher machen.

Die Erde ist schon von vielen Marsmetoriten getroffen worden, die allsamt durch kosmische Einschläge entstanden sind. Impakterosion stellt auch ein Problem dar, also die Gefahr, daß der Mars durch einen Einschlag mehr Masse verliert als er bekommt. Man kann sich natürlich dafür entscheiden, grundsätzlich nur kleine Körper (500 bis 1.000 m Durchmesser) auszuwählen und zum Mars zu schicken. Das werden dann aber, bei den benötigten Massen und der benötigten Einschlagswärme, schnell Millionen von Objekten, nicht nur Dutzende oder Hunderte.

Für 300 mbar CO2 und 30 m Wassersäule werden z.B. 125.000 Kometen von je 1 km Durchmesser und 30 km/sec Einschlagsgeschwindigkeit benötigt. Bei den wasserärmeren Asteroiden wären es in dem Fall ca. 300.000 Stück. Die Folge wäre eine völlig zerkraterte Oberfläche, ohne vernünftige Abflußmöglichkeiten für Oberflächenwasser.

Weiterhin ist zu bedenken, daß die chemische Zusammensetzung der Kometen und Asteroiden variert und vorher genauso gut bekannt sein muß wie die Zusammensetzung des Marsuntergrundes. Denn vor allem Kometen können auch mal einen Cocktail aus unappetitlichen und giftigen Substanzen enthalten, z.B. auch Blausäure. Man kann nicht alles, was einem so in die Quere kommt, einfach auf den Mars schmeißen.

5. Zusammenfassung und Ausblick

Die Umwandlung eines lebensfeindlichen in einen erdähnlichen Planeten ist kein aussichtsloses Unterfangen, aber es ist viel schwieriger als oftmals dargestellt wird. Ein System aus gasförmigen, flüssigen und festen Bestandteilen, die in Wechselwirkung untereinander und mit einer neu entstehenden Biosphäre stehen, ist hochkomplex und nichtlinear. Es gibt überwiegend negative, teilweise auch positive Rückkopplungen und zahllose Vernetzungen.

Wenn man das bisher im Abschnitt 4. Ausgeführte zusammenfasst, ergeben sich folgende Grundaussagen:

  1. Der CO2-Treibhauseffekt funktioniert nicht so rasant und effektiv wie oft angenommen wird.
  2. Bei Ausgasungen des Permafrostes wird eher zuviel CO2 produziert als zu wenig. Die Photosynthese wird mit den Mengen nicht in kurzer Zeit fertig.
  3. Spurengase liefern nicht genug Erwärmung und sind außerdem kurzlebig und greifen das Ozon an.
  4. Raumspiegel können den Mars leidlich gut erwärmen, müssen aber extrem groß und unhandlich sein. Ihre Feinsteuerung scheint ungewiß.
  5. Aufschmelzungen mit gebündeltem Sonnenlicht, Impacts und Nuklear Mining sind leistungsfähig, aber extrem aufwendig.
  6. Antarktische Algen und Flechten sind völlig ineffektiv.

Jede der einzelnen Methoden versagt letztendlich. Ein Ausweg bietet sich in einem kombinierten, präzise abgestimmten und umfassendem Plan an.

Martyn Fogg bevorzugt die Komination von einigen Millionen schweren Wasserstoffminen (gleichzeitig oder in kurzen Abständen gezündet) und stationären, großen Polarspiegeln. Letztere sind unbedingt erforderlich, um die abgeschmolzenen Polkappen dauerhaft eisfrei zu halten. Denn die, durch die Detonationen freigesetzten Gas – und Wassermassen, tendieren natürlich dazu, an den (nach wie vor kalten) Polen sofort wieder zu kondensieren.

Es ist aber auch ein dosiertes Nuclear Mining vorstellbar. Wenige tausend sehr große Sprengungen, in sehr mächtigen Sedimentablagerungen wären am günstigsten. Fogg rechnet hierbei mit einem Bedarf von 4.5 Millionen Tonnen Lithium. Das entsprechende Deuterium könnte aus 30 Milliarden Tonnen Grundeis hergestellt werden.

Nur 0.02 % der Marsoberfläche würden dabei zerstört!

Es wird in diesem Szenario zunächst nur ein Druck von 190 mbar CO2 angestrebt. Durch Photosynthese kann diese in 138 mbar Sauerstoff umgewandelt werden (ein wirklich absolutes Minimum für Menschen – entsprechend einem jahrelang ungelüfteten Schlafzimmer oder den Bedingungen in 4500 m Höhe.

Zusätzlich muß Stickstoff aus Nitraten gewonnen werden, auch deswegen, weil bei 140 millibar keine erdähnlichen Verhältnisse herrschen, denn Wasser siedet dann schon bei 55 Grad. In Kombination mit den permant einstrahlenden Spiegeln, würde das freigesetzte CO2 den Mars in 200 Jahren um 33 Grad erwärmen. Da das immer noch lausig kalt ist, sollen 40 Milliarden Tonnen FCKW hinzu kommen. Dann soll die globale Marstemperatur auf + 8 Grad ansteigen. (das wäre so wie bei mir in Kiel – kann ich nicht direkt empfehlen).

Wenn durch Stickstoffverdampfung der Luftdruck auf wenigstens 200 mbar gesteigert werden kann, ist flüssiges Wasser bei 8 Grad stabil. Es verdunstet aber viel schneller als auf der Erde, denn der Siedepunkt liegt bei 65 Grad.

Trotzdem ist es kühl und trocken auf dem Planeten. Es würde tausend Jahre dauern, bis der Permafrost einigermaßen aufgeschmolzen ist. Deshalb ist eine weitere Beschleunigung nötig und auf präzise dosiertes nuclear mining kann auch in dieser Phase des Terraforming nicht verzichtet werden. Permanent müssen lokale und regionale Wasserausbrüche aus dem Untergrund stimuliert werden, so wie sie vor Milliarden von Jahren durch Magma-Intrusionen in allerheftigster Weise hervorgerufen wurden.

Endziel ist die Schaffung eines borealen Ozeans. Wenn die gesamten vastitias borealis bis zur sogenannten 0 -Kilometer Höhenlinie mit Wasser gefüllt würden, bedeckte der Ozean 25 % der Marsoberfläche mit bis zu 1700 m Tiefe. So einenOzean hat es vor 3 Milliarden Jahren vermutlich schon einmal gegeben. Man findet heute noch Abflußsyteme von solchen Ausmaßen, daß die Füllung des Ozeans vermutlich nur wenige Jahre in Anspruch nahm.  Wenn bereits Marssiedler dort leben, muß man jedoch etwas vorsichtiger vorgehen. Fogg berechnete, daß die aktive Umgestaltung des Mars in einen ozeanischen Planeten durch provozierte Massenfluten 10.000 mal effektiver ist als alle passiven Erwärmungs-Methoden.

Quelle:Frank Miles, "Aufbruch zum Mars" Kosmos 1988

Das Bild zeigt nun den ersehnten nördlichen Ozean (45.-75 Breitengrad). Es scheint mir unwahrscheinlich, daß er nicht monatelang vereist sein soll - auf einem Mars, der doch eine eher niedrigere Temperatur aufweist als die Erde. Die vielen Krater auf den Hochländern der Südhalbkugel stehen dann unter Wasser. Wenn man sie alle dräniert, ist dies zwar ein ungeheurer ingenieurtechnischer Auwand, er wird allerdings mit 100.000 MW hydroelektrischer Kraft belohnt. Das ergibt 600 Milliarden Kilowattstunden im Jahr, etwa den Verbrauch Deutschlands. An den Polkappen würde sich wegen der starken Verdunstung eine ungeheure Schneedecke bilden, wenn dort nicht permanent mindestens je 100 Terrawatt an zusätzlicher Einstrahlung erzeugt werden. Ein wichtiger und erwünschter Nebeneffekt der Wasseraustritte ist die Ausgasung gelöster Gase, überwiegend Kohlendioxid.

Allmählich wird sich eine dichtere Atmosphäre aufbauen, deren Druck irgendwo zwischen 200 millibar und 1000 millibar liegt. Dabei offenbart sich nun ein grundlegendes Dilemma des Mars-Terraforming. Der (sich durch den steigenden CO2-Gehalt aufbauende) Treibhauseffekt muß wieder rückgängig gemacht werden, denn Menschen vertragen nicht mehr als 1 millibar und Pflanzen nicht viel mehr als 50 millibar.

Damit wird eine erneute Abkühlung in Gang gesetzt, der dann mit zusätzlichen Orbitalspiegeln gegen zu steuern ist. Darüber hinaus sind ständig chemische und biologische Gleichgewichte aktiv in eine bestimmte Richtung zu verschieben.Das durch die Photosynthese gebundene Kohlendioxid darf nicht durch Verrottung und durch Atmung der Tiere wieder in den Kreislauf gelangen. Es muß dauerhaft „begraben“ werden.

Dafür sind Marskrater eine günstige Lokalität. Bei fortschreitendem Terraforming reichen kleinere und mittlere Krater bald nicht mehr aus. Sobald Wälder entstanden sind (frühestens ab einem Sauerstoffgehalt von 2 millibar, darunter sind Bäume nicht lebensfähig) muß soviel Biomasse vergraben werden, daß dafür sogar das gewaltige Hellas-Becken vorgeschlagen wurde!!!.

Jährlich müßten viele Milliarden Tonnen Holz dem Verottungsprozess entzogen werden.
Aus dem Hellasbecken würde allmählich ein gigantischer Holzkohlemeiler werden.

Wenn die Nitratvorkommen auf dem Mars nicht groß genug sind für mindestens 500 millibar Partialdruck, ergibt sich eine „Stickstofflücke“. Diese könnte das ganze Projekt zum Scheitern verurteilen. Dyson schlug vor, Stickstoff vom Titan zu importieren. Dies soll mit einem kontinuierlichen Massenstrom geschehen, angeblich mit erträglichem Aufwand. Über solche interplanetaren Stofftransporte ist im nächsten Teil: „Venusterraforming“ zu berichten.

So ist die Gesamtbilanz eines totalen Marsterraforming eher ernüchternd. Dessen Grundidee, „ein labiles Gleichgewicht mit einfachsten Methoden erschüttern, und schon verwandelt sich eine kalte Wüste in einen Garten Eden“, ist bereits vom Ansatz her falsch.  Das gilt aber auch für alle anderen Planeten.

Terraforming macht unendlich viel Mühe. Und wenn mal tatsächlich eine bewohnbare Biosphäre geschaffen ist, würde sie sich selbst überlassen, nur 10 Millionen Jahre überleben. Der Grund liegt in fehlender Plattentektonik, weswegen es keinen geschlossenen Kohlenstoff-Sauerstoffzyklus gibt. Es muß also ständig nachgearbeitet werden.

Als Lohn für den gigantischen Aufwand bekommt man eine zweite Erde, aber eine recht kleine!! Es ist unwahrscheinlich, daß sich auf dem kleinen Mars mehr als 10-20 Millionen Quadratkilometer angenehm bewohnbaren Landes bilden. Also ein oder zwei Milliarden Menschen bringt man gut unter. So viele sind das nicht. Übrigens kommen sie alle nicht mehr wieder, auch nicht zu Besuch. Denn nach 10 Jahren bei 0.38 g ist man schlapp und verweichlicht und hält es auf der Erde gar nicht mehr aus. Und die Kinder der Auswanderer kommen unter gar keinen Umständen zu uns zurück.

Das Argument, man solle einen Planeten grundsätzlich nicht verändern, sondern ihn in seinem natürlichen Zustand lassen, muß aber entschieden zurückgewiesen werden.

Was heißt hier natürlich? Wenn der Mars viele Millionen Jahre lang lange Zeit ein grüner und wasserreicher Planet war, dann stellt Terraforming eben diesen positiven Zustand wieder her und beendet eine langdauernde negative Entwicklung.

 

 

6. Das Welthauskonzept

Das Welthaus-Konzept - begrenztes Terraforming

Als Nachtrag zu dem bisher angerissenen Komplex des totalen Terraforming, ist noch ein interessanter „Sondervorschlag“ zu analysieren. Dieser besteht darin, kleine Teile der Marsoberfläche hermetisch abzuschließen und innerhalb von gewaltigen Bauwerken ein „Mini-Terraforming“ in Gang zu setzen.

Die zu bewältigenden Material- und Energieflüsse können auf diese Weise im kleinen Umfang beginnen und sich allmählich steigern. Selbst bei einem Marsumspannenden world house design ist die Masse der zu neu schaffenden Atmosphäre nur ein Zehntel so groß wie beim totalen Terraforming. Das liegt daran, daß infolge der geringen Gravitation die Marsatmosphäre bis in große Höhen reicht. Auch ein 3 Kilometer hohes Welthaus beinhaltet nur einen kleinen Teil der Luftsäule.

Der Einsturz der beiden Türme in New York hat in der Öffentlichkeit den Eindruck erweckt, daß die Zeit der übergroßen Hochhäuser nun vorbei sei, weil diese zu fragil und verwundbar seien. Dieser Eindruck ist vollkommen falsch.

Beim Word Trade Center handelt es sich um eine zwar geniale, letztlich aber doch unglücklich gewählte Spezialkonstruktion. Diese war großen Hitzeentwicklungen wehrlos ausgeliefert. Das Empire State Building wäre in dem Fall wohl stehen geblieben. Die Ingenieure und Statiker fühlen sich jedenfalls inzwischen gewappnet, den one mile tower ins Auge zu fassen. Ob den jemand wirklich braucht ist zweitrangig – man kann ihn jetzt bauen, das allein zählt. Die neuen Kolosse in Taipeh und Dubai sind nur Etappen auf diesem Weg.

Wenn auf der Erde 1.5 Kilometer hohe Wohn- u. Bürotürme in den Bereich des Möglichen rücken, kann man auf dem Mars durchaus 3 Kilometer hohe Konstruktionen in Betracht ziehen. Wichtig ist, daß eine regelmäßige Anordnung von sehr vielen Türmen mit einem gasdichten und lichtdurchlässigen Dach überzogen wird. Es muß seismischen und meterologischen Belastungen widerstehen. Meteoriteneinschläge sind hingegen von vernachlässigbarer Bedeutung. Selbst Lecks mit einigen Metern Durchmesser haben keine spürbaren Auswirkungen.

Das Konzept enthält folgende Komponenten:

  1. Mast (mars support tower). Dabei handelt es sich um offene Strukturen, sie dienen nur konstruktiven Zwecken
  2. Imast (inhabitated mars support tower). Er wird errichtet aus sechs externen Kernen, an denen die bewohnten Stockwerke eingehängt werden. Imast’s enthalten ganze Städte, mit eingebauten „Fluchtburgen“ im Falle großer Lecks im Dach. Ein Imast kann durchaus einige Zehntausend Bewohner beherbergen.
  3. CTT compression tension towers. Sie enthalten Zugseile zur Unterstützung des Daches.

 

 

Quelle: M.Fogg nach Taylor,R.L.S.,"Paraterraforming: The Worldhouse Concept", Journal of the British Interplanetary Society,45, 1992


Alles zusammen bildet eine hexagonale Gitterstruktur, welche abwärts gerichtete Lasten und aufwärtsgerichteten Atmosphärendruck aufnehmen muß. Der Durchmesser einer solchen Zelle beträgt ca. 6 km. Zwischen den Türmen wird eine ausgedehnte Parklandschaft geschaffen. Die reine Landwirtschaft nimmt davon nur einen kleinen Teil ein. Der optische Eindruck ist - in der Vertikalen - einigermaßen erdähnlich mit bläulichem Himmel.

In der Horizontalen ist der Eindruck vermutlich gewöhnungsbedürftig. Aber von einem Imast aus gesehen sind die nächsten sechs Wohntürme immerhin je 6 km entfernt. Ihre Dicke mag bei 100-150 m liegen. Sie verstellen den Horizont noch nicht. In 12 km Entfernung sind zwar schon etliche Türme mehr zu sehen, aber nur der obere Teil, denn der Horizont ist ja viel näher als auf der Erde.

Die Mast’s und CCT‘s sind zwar zahlreicher und auch näher dran, aber auch viel schlanker.  Alles in Allem bleibt wohl der Eindruck einer weiten und offenen, grünen Landschaft mit einem mehr oder weniger bläulichen Himmel, weitgehend ungestört. Es wird Wind wehen und eventuell sogar regnen.

Eine Beschränkung des „Welthauses“ auf die Marstropen scheint dabei wünschenswert zu sein. Denn innerhalb der Riesenkonstruktion werden Durchschnittstemperaturen von vielleicht 10 - 12 Grad Celsius herrschen. Es darf deshalb keinen Permafrost in den obersten 50 Metern geben, allein schon aus gründungstechnischen Erwägungen.

Das Hauptproblem besteht darin, daß man nachträglich nicht mehr so leicht zu einem totalen Terraforming übergehen kann, wenn das Welthaus erst mal einige Millionen Menschen beherbergt. Denn diese wären unbedingt zu evakuieren, wenn die radikalen Maßnahmen eines großen Terraforming beginnen.

Vielleicht wäre in einem solchen Fall die Schaffung von einigen O’Neillschen Wohnhabitaten in der Marssynchronbahn ein Ausweg. Diese könn-ten über ein oder mehrere Raumlifts gut erreichbar sein und den Evakuierten für einige Jahrzehnte als Wohnstätte dienen.

Solche Wohnhabitate mit 1 g Gravitation, 1 bar Luftdruck, 21 % Sauerstoff, 0.3 mbar CO2 (alles wie es sich gehört) sind für einen mikroskopischen Bruchteil der Kosten eines totalen Marsterraforming zu bekommen. Man lebt dort mit einer konkaven statt konvexen Horizontkrümmung, also in einer Innenwelt, das ist schon richtig und es ist gewöhnungsbedürftig. Aber gegen Platzangst hilft auch schiere Größe. Diese Strukturen müssen eben großzügig dimensioniert werden, mit vielen Kilometern Durchmesser und zig-Kilometern Länge.

Vielleicht eine sinnvolle Alternative zum Terraforming? Was ihr im Wege steht, ist eigentlich nur das uns angeborene planetare Denken.

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