Wie viel Treibhauserwärmung ist erforderlich, um die kalten Gefilde des Mars so weit zu erwärmen, dass Bäume auf dem Roten Planeten wachsen können?
Neue Forschungsergebnisse weisen darauf hin, wie sehr man das Kohlendioxid (CO2) auf dem Mars erhöhen muss, um das Pflanzenwachstum zu unterstützen und die Temperaturen auf dem Planeten gerade so weit anzuheben, dass Bäume wachsen können.
Überraschenderweise herrschen die Bedingungen, die Pflanzenwachstum auf dem Roten Planeten ermöglichen würden, nicht zuerst in den „Tropen“ des Planeten.
Energiebilanz
Dieses futuristische Pflanzenanbauszenario wird von Robert Olszewski, einem Professor an der Technischen Universität Warschau in Polen, geleitet. Er und seine Forschungsmitarbeiter haben einen Blick auf die Oberflächenenergiebilanz des Mars gelenkt, beispielsweise den diffusiven Wärmeaustausch zwischen Kohlendioxidkondensation und -verdunstung, den Wärmeaustausch mit dem Untergrund und den Wärmetransport durch atmosphärische Zirkulation.
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„Überraschenderweise herrschen die Bedingungen, die Pflanzenwachstum ermöglichen, nicht zuerst in den Tropen (±25°), sondern in der Region des Hellas-Beckens. Eine weitere Zunahme des Treibhauseffekts erweitert den für Pflanzenwachstum geeigneten Bereich auf der Südhalbkugel“, heißt es in einer neuen Studie Forschungspapier erklärt.
Olszewski und Mitglieder des Forschungsteams haben teilweise unter Verwendung der in den 1970er Jahren gesammelten Temperatur- und Druckdaten des Viking-Marslanders eine Vielzahl von Prozessen auf dem Mars simuliert, sowohl in der Gegenwart als auch in vergangenen/zukünftigen Epochen.
„Hier verwenden wir das Basismodell, um den Treibhauseffekt zu untersuchen, der durch einen Anstieg des CO2 und künstliche Treibhauserwärmung verursacht wird“, bemerkt Olszewski in einem Vortrag, der kürzlich auf einem „Astrobiology and the Future of Life Meeting“ am Lunar and Planetary Institute vorgestellt wurde in Houston, Texas.
Schnellkochtopf
Olszewski und Kollegen bewerteten den erforderlichen Gesamtdruck auf dem Mars, den hohen Prozentsatz an akzeptablem CO2, den benötigten O2, die verfügbare Wassermenge und den für das Baumwachstum erforderlichen Temperaturbereich.
Die heutigen atmosphärischen Bedingungen auf dem Mars machen die Existenz von Leben unmöglich“, betont Olszewski. „Die Anforderungen an das Pflanzenwachstum auf dem Mars wurden im Zusammenhang mit Terraforming und für Niederdruckgewächshäuser berücksichtigt.“
Die Forschung konzentrierte sich auf die Temperatur, „da dies die grundlegende Umgebungsvariable ist, die sich während des Terraformings verändert und den CO2-Kreislauf und die Bildung von flüssigem Wasser steuert“, fügt Olszewski hinzu. Der Sauerstoffgehalt in einer dichten, wärmeren Atmosphäre bleibt ein wichtiges separates Problem.
Vegetationsperiode
„Wenn man sich auf die Temperatur konzentriert, muss sie mehrere zehn Grad höher sein, während die Tagesschwankungen viel geringer sein sollten. Für das Wachstum von Bäumen muss die Vegetationsperiode mindestens 110 Sols (Marstage) dauern“, heißt es in der Untersuchung eine bestimmte Mindesttemperatur, Durchschnittstemperatur und Höchsttemperatur, die auf dem Roten Planeten erreicht werden könnte.
Olszewski und Forschungskollegen weisen darauf hin, dass die höchsten Baumgrenzen auf der Erde hauptsächlich in den Tropen zu finden sind – allerdings abhängig von der Lage des thermischen Äquators. „Daher ist zu erwarten, dass äquatoriale Regionen des Mars der Standort des ersten Baumes sein würden.“
Aber aufgrund der relativ großen Exzentrizität der Umlaufbahn des Mars gibt es auf der Südhalbkugel, wo es in der Nähe des Perihels Sommer gibt, relativ warme Sommer, beobachten die Forscher. Darüber hinaus beträgt die Umlaufzeit des Mars 1,9 Erdenjahre.
Daher bietet der lange, warme Südsommer die erste geeignete Vegetationsperiode für Bäume“, berichtet Olszewski. „Insbesondere stellen wir fest, dass die niedrige Höhenlage des Hellas-Beckens die Schaffung erster günstiger Bedingungen für das Baumwachstum ermöglicht“, schlussfolgern die Forscher.
