Mars nie jest miejscem przyjaznym do życia, jakie znamy na Ziemi. Średnia temperatura jego powierzchni wynosi minus 63 st. C, a w dzień sięga minus 15 st. C. Na równiku, gdzie promienie słoneczne padają niemal prostopadle, może wzrosnąć do 20 st. C, na biegunach spada do minus 150 st. C. Atmosfera Marsa też nie jest sprzyjająca - stukrotnie rzadsza niż ziemska, składa się w 95 proc. z dwutlenku węgla.

W związku z wizją podróży człowieka na Czerwoną Planetę i jej eksploracji, naukowcy zastanawiają się więc, w jaki sposób przekształcać środowisko Marsa tak, aby stało się bardziej przyjazne.

Zespół badaczy z Politechniki Warszawskiej we współpracy z naukowcami z NASA Ames Research Center, Uniwersytetu w Bazylei (Szwajcaria) oraz San Jose State University (USA) postanowił wyliczyć, gdzie na Marsie mogłoby wyrosnąć pierwsze drzewo i jakie minimalne warunki klimatyczne trzeba byłoby spełnić, aby na powierzchni Czerwonej Planety mogły przetrwać bardziej złożone organizmy.

Badanie opublikowano w czasopiśmie „PLOS One”.

Badacze jako modelowy gatunek przyjęli wysokogórskie drzewo iglaste - sosnę syberyjską, wyjątkowo odporną na chłód. Następnie określili minimalne wymagania termiczne niezbędne do jego wzrostu.

Z ich wyliczeń wynika, że sezon wegetacyjny takiego drzewa musiałby trwać co najmniej 110 dób. Średnia temperatura dobowa na planecie powinna przekraczać 6 st. C, temperatura minimalna nie mogłaby spadać poniżej minus 6 st. C, a maksymalna nie powinna przekraczać 40 st. C przez dłuższy czas. To wartości wynikające z wieloletnich obserwacji ziemskich lasów wysokogórskich, wykorzystane jako punkt odniesienia dla hipotetycznych warunków marsjańskich.

Do przygotowania wyliczeń, zespół opracował model bilansu energetycznego powierzchni Marsa. Planetę podzielono na ponad cztery tysiące fragmentów obejmujących całą powierzchnię Czerwonej Planety. Uwzględniono między innymi topografię terenu, zmiany nasłonecznienia w ciągu roku, wymianę ciepła między atmosferą i podłożem.

Symulacje pozwalały stopniowo zwiększać ciśnienie atmosferyczne oraz dodatkowy wzrost temperatury wywołany sztucznie wzmocnionym efektem cieplarnianym. Dzięki temu badacze mogli obserwować, kiedy i gdzie na Marsie pojawiają się warunki zbliżone do tych, które umożliwiają wzrost drzew.

Najbardziej zaskakujący rezultat badań dotyczył lokalizacji pierwszego potencjalnego marsjańskiego lasu.

- Jeśli dostatecznie „ocieplimy”, Marsa to prędzej czy później gdzieś na Czerwonej Planecie pojawią się warunki sprzyjające podtrzymywaniu ziemskiego życia. Większość badaczy sądziła jednak, że to gdzieś to będzie strefa równikowa Marsa, gdzie promieniowanie słoneczne jest największe. Nasz model pokazuje jednak, że tym miejscem byłby ogromny krater Hellas na południowej półkuli Marsa - powiedział PAP jeden z autorów publikacji prof. Robert Olszewski z Wydziału Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej.

Hellas jest jednym z największych kraterów uderzeniowych w Układzie Słonecznym. Leży kilka kilometrów poniżej średniego poziomu powierzchni Marsa, dzięki czemu panuje tam wyższe ciśnienie atmosferyczne niż na otaczających wyżynach. Dodatkowo południowa półkula doświadcza wyjątkowo ciepłego lata, ponieważ przypada ono w okresie, gdy Mars znajduje się najbliżej Słońca. Połączenie tych dwóch czynników sprawia, że właśnie tam najwcześniej pojawiają się odpowiednie warunki termiczne dla rozwoju drzew.

Symulacje pokazały też, że istnieje optymalny zakres ocieplenia. Początkowo wraz ze wzrostem temperatur coraz większa część Marsa stanie się odpowiednia dla drzew. Po przekroczeniu pewnego progu sytuacja zacznie się odwracać - niektóre regiony, szczególnie na południowej półkuli, staną się zbyt gorące. W czasie lata temperatury przekroczą tam dopuszczalne wartości dla wzrostu drzew.

- Gdybyśmy wyobrazili sobie fabryki, które uwalniają gazy cieplarniane do atmosfery, czyli efekt szklarni, który na Ziemi jest niepożądany, to na Marsie doprowadziłoby do podgrzania planety o mniej więcej 60 stopni. To spowodowałoby uwolnienie czap lodowych, czyli stopienie lodu wodnego i odtworzenie oceanów. Prowadziłoby też do stopienia lodu suchego, który w postaci dwutlenku węgla uwolniłby się do atmosfery i zagęścił ją. To byłby proces, rozłożony na wiele setek lat - opisał prof. Olszewski.

Nawet wtedy jednak Mars nie nadawałby się do życia dla ludzi, bo taka atmosfera uniemożliwiałby swobodne oddychanie. W dodatku Mars pozbawiony jest magnetosfery, więc nawet podgrzana i gęstsza atmosfera uciekałaby w przestrzeń kosmiczną. Trzeba byłoby wymyślić sposób, by ją zatrzymać.

Prof. Olszewski zwrócił uwagę, że prace prowadzone przez jego zespół to badania koncepcyjne, które nie degradują w żaden sposób środowiska. - Gdybyśmy zabrali się za inżynierię planetarną w taki sposób, to doprowadziliśmy do całkowitego zaburzenia procesów biologicznych, które być może kiedyś na Marsie zachodziły. Dlatego zanim zaczniemy przekształcać fizycznie tę planetę, powinniśmy się najpierw upewnić, czy nie istnieją tam jakieś formy nawet pierwotnego życia - podkreślił.