La Terraformació de Mart: desenvolupament d'un model climàtic latitudinal per estudiar l'ecopoiesi planetària de Mart
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/98345
Realitzat a/ambInstitut d'Estudis Espacials de Catalunya
Tipus de documentProjecte/Treball Final de Carrera
Data2016-09
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial-SenseObraDerivada 3.0 Espanya
Abstract
Les característiques del planeta Mart fan que sigui un dels millors candidats per durhi
a terme un procés d’enginyeria planetària conegut com a terraformació amb
l’objectiu d’aconseguir una atmosfera habitable i respirable per als éssers humans. La
primera etapa de la terraformació, anomenada ecopoiesi, consisteix a aconseguir les
condicions climàtiques mínimes favorables per a establir un ecosistema on es puguin
introduir microorganismes extremòfils, els quals ajudin a generar una atmosfera com
la terrestre en etapes posteriors del procés.
S’ha desenvolupat un model matemàtic latitudinal del sistema climàtic de Mart per
estudiar l’evolució de les condicions climàtiques planetàries i l’alliberament del CO2 i
H2O de les capes polars i del subsòl cap a l’atmosfera durant l’etapa d’ecopoiesi
segons la modificació de l’albedo, la irradiació solar i la composició atmosfèrica.
S’ha realitzat l’estudi de 4 simulacions diferents que modifiquen alguna de les
variables d’entrada del model amb l’objectiu de determinar si és possible arribar i
mantenir les condicions climàtiques següents: temperatura mitjana superior a 253 K,
pressió atmosfèrica global entre 100 i 300 hPa, pressió parcial atmosfèrica de CO2
superior a 100 hPa i pressió parcial atmosfèrica d’H2O al voltant de 3 hPa.
Dels mètodes proposats per dur el sistema climàtic de Mart a les condicions desitjades
els més prometedors són aquells que impliquen afegir una combinació de gasos
d’efecte hivernacle (EH) del tipus dels perfluorocarbonis. Les temperatures assolides
permeten la introducció de microorganismes extremòfils per continuar el procés de
terraformació en estadis posteriors. El temps requerit per assolir aquestes
temperatures és de l’ordre del centenar d’anys. L’energia necessària es pot
aconseguir aprofitant l’energia solar rebuda en el 0.1% de la superfície planetària amb
una eficiència del 10%. Ara bé, els nivells de densitat atmosfèrica i d’humitat esperats
no s’assoleixen perquè l’alliberament de volàtils del subsòl s’atura per la condensació
d’H2O atmosfèric a la superfície de les latituds altes (|θ| ≥ 60º). Per reduir o evitar
aquesta situació és necessari augmentar la temperatura d’aquestes latituds.
En aquesta la línia es proposa continuar la investigació amb el model desenvolupat
provant altres simulacions que permetin increments de temperatura majors en latituds
altes per reduir o evitar la condensació d’H2O i permetre l’alliberament de més
quantitats de volàtils a l’atmosfera. El tipus de simulació recomanat és el que combina
l’increment de la insolació i l’addició de gasos EH a l’atmosfera. Las características del planeta Marte lo convierten en uno de los mejores candidatos
para llevar a cabo un proceso de ingeniería planetaria conocido como terraformación
con el objetivo de lograr un ambiente habitable y respirable para los seres humanos.
La primera etapa de la terraformación, llamado ecopoiesis, consiste en lograr las
condiciones mínimas favorables para establecer un ecosistema donde se puedan
introducir microorganismos extremófilos, que ayuden a generar una atmósfera como
la terrestre en etapas posteriores del proceso.
Se ha desarrollado un modelo matemático en latitud del sistema climático de Marte
para estudiar la evolución de las condiciones climáticas planetarias y la liberación de
CO2 y H2O de las capas polares y del subsuelo hacia la atmósfera durante la etapa
de ecopoiesis según la modificación del albedo, la radiación solar y la composición
atmosférica.
Se ha llevado a cabo el estudio de 4 simulaciones distintas que modifican alguna de
las variables de entrada del modelo con el fin de determinar si es posible conseguir y
mantener las siguientes condiciones climáticas: temperatura media superior a 253 K,
la presión atmosférica global entre 100 y 300 hPa, presión parcial atmosférica de CO2
superior a 100 hPa y presión parcial atmosférica de H2O alrededor de 3 hPa.
De los métodos propuestos para llevar el sistema climático de Marte a las condiciones
deseadas los más prometedores son aquellas que involucran la adición de una
combinación de gases de efecto invernadero del tipo de los perfluorocarbonos. Las
temperaturas alcanzadas permiten la introducción de microorganismos extremófilos
para continuar el proceso de terraformación en etapas posteriores. El tiempo
requerido para alcanzar estas temperaturas es del orden de los cien años. La energía
necesaria se logra aprovechando la energía solar recibida en el 0.1% de la superficie
planetaria con una eficiencia del 10%. Sin embargo, los niveles de densidad
atmosférica y la humedad esperadas no se alcanzan porque la liberación de volátiles
se anula debido a la condensación de H2O atmosférico en la superficie de las latitudes
altas (|θ| ≥ 60º). Para reducir o evitar esta situación es necesario aumentar la
temperatura en estas latitudes.
En esta línea se propone continuar la investigación con el modelo desarrollado
probando otras simulaciones que permitan incrementos de temperatura mayores en
latitudes altas para reducir o evitar la condensación de H2O y permitir la liberación de
más cantidades de volátiles a la atmósfera. El tipo de simulación recomendado es el
que combina el aumento de la insolación y la adición de gases de efecto invernadero
a la atmósfera. Planet Mars is one of the best candidates for performing a process of planetary
engineering known as terraforming with the goal of achieving a habitable and
breathable atmosphere for humans. The first stage of terraforming, called ecopoiesis,
consists on achieving the minimum climatic conditions favorable to establish an
ecosystem where extremophile microorganisms can be introduced for creating an
Earth-like atmosphere in later stages of the process.
A latitudinal mathematical model of Mars climate system has been developed to study
the evolution of planetary climatic conditions and the release of CO2 and H2O from
polar caps and regolith to the atmosphere during the ecopoiesis stage according to
the modification of the albedo, solar irradiation and the atmospheric composition.
The study has been carried out with 4 different simulations that modify any of the input
variables of the model in order to determine whether it is possible to achieve and keep
the following climatic conditions: average temperature higher than 253 K, global
atmospheric pressure between 100 and 300 hPa, atmospheric partial pressure of CO2
higher than 100 hPa and atmospheric partial pressure of H2O around 3 hPa.
The most promising methods for bringing Mars climate system to the desired
conditions are those that involve adding a combination of greenhouse gases, in
particular perfluorocarbons. The temperatures reached allow the introduction of
extremophile microorganisms in order to continue the process of terraforming in later
stages. The time required to attain these temperatures is of the order of a hundred
years. The energy required can be achieved by taking advantage of the solar energy
received in the 0.1% of the planetary surface with an efficiency of 10%. However, the
levels of atmospheric density and humidity expected are not reached because the
release of volatiles from the underground is stopped by atmospheric H2O
condensation on the surface of the high latitudes (|θ| ≥ 60º). To reduce or avoid this
situation it is necessary to increase the temperature of these latitudes.
Further investigation with the developed model is proposed for testing other
simulations that allow greater temperature increases in high latitudes to reduce or
prevent H2O condensation and allow the release of more amounts of volatiles into the
atmosphere. The recommended type of simulation is one that combines the increase
of solar radiation and the addition of greenhouse gases to the atmosphere.
MatèriesClimatology -- Analysis, Mathematical models, Mars (Planet), Climatologia -- Anàlisi, Models matemàtics, Mart (Planeta)
TitulacióENGINYERIA DE TELECOMUNICACIÓ (Pla 1992)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
memoria_PFC_dgs.pdf | 5,315Mb | Visualitza/Obre |