Mars: misschien moeten we in tijden van coronavirus wat minder hard dromen

Al was het maar hierom: de suggestie dat we Mars binnenkort zullen koloniseren, is pure nonsens, zeggen steeds meer wetenschappers.

Elon Musk, CEO van SpaceX, deed Covid-19 een maand geleden nog af als als ‘domme paniek”’ maar hij ziet wél kolonies op Mars al in 2050. NASA kreeg van Donald Trump, een andere visionair die het coronavirus minimaliseerde, orders om astronauten op de Rode Planeet te landen in 2033. Misschien hebben we toch andere prioriteiten en moeten we ons eigen huis in orde krijgen voor we miljarden en miljarden uitgeven aan de Marsdroom. Al was het maar hierom: de suggestie dat we Mars binnenkort zullen koloniseren, is pure nonsens, zeggen steeds meer wetenschappers.

Een koude, dode plaats

De Rode Planeet is een koude, dode plaats, met een atmosfeer die honderd keer dunner is dan die van onze aarde. De schamele hoeveelheid lucht die op Mars bestaat, is grotendeels schadelijke koolstofdioxide, die het oppervlak moeilijk kan beschermen tegen schadelijke stralen van de zon. De luchtdruk op Mars is erg laag; met 600 pascal maar 0,6 procent van die op aarde. Blootstelling resulteert in een ernstige vorm van caissonziekte: gescheurde longen, gezwollen huid en lichaamsweefsel en uiteindelijk de dood.

De dunne atmosfeer betekent ook dat warmte niet aan het oppervlak kan worden vastgehouden. De gemiddelde temperatuur op Mars is -63 graden Celsius, met extremen tot -126 graden Celsius. De zwaartekracht op de rode planeet is 0,375 die van de aarde, wat betekent dat iemand van 80 kilo op Mars amper 30 kilo weegt. Hoewel dat misschien aantrekkelijk klinkt, zal die lage zwaartekracht op termijn waarschijnlijk grote schade aanrichten aan de gezondheid en wellicht ook negatieve gevolgen hebben voor de vruchtbaarheid van de Marspioniers.

Het zijn maar enkele van de vele kwesties die overwonnen moeten worden. En hoewel er geen twijfel is bij de meeste wetenschappers dat mensen uiteindelijk Mars zullen bezoeken en er misschien zelfs een basis of twee zullen bouwen, doen ze het idee dat er ooit honderden of duizenden mensen zullen wonen af als pure onzin en een grove onderschatting van de enorme uitdagingen.

Spacebaby’s

Neurowetenschapper Rachael Seidler van de Universiteit van Florida, specialist in motorisch leren en de effecten van microzwaartekracht op astronauten, beaamt dat veel mensen niet begrijpen hoe moeilijk het is om kolonies op Mars te onderhouden. ‘We willen graag optimistisch zijn over het idee van het koloniseren van Mars. Maar het is luchtfietserij.’ Seidler onderzocht hoe leven op Mars ons lichaam beïnvloedt, en dan vooral het laten voortduren van dat leven – want als we er willen blijven, zullen we er ons moeten voortplanten.

Los van de schadelijke effecten van straling op een zich ontwikkelende foetus, is er ook de conceptie in een omgeving met minimale zwaartekracht. We weten bijvoorbeeld niet hoe sperma en eicellen op Mars zullen werken, of hoe de eerste kritieke stadia van conceptie zullen plaatsvinden. En vooral, we weten niet hoe die lage zwaartekracht de moeder en de foetus zal beïnvloeden.

Door de lagere zwaartekracht zal de foetus waarschijnlijk hoger in de baarmoeder zitten, tegen het middenrif van de moeder, waardoor de moeder moeilijker kan ademen. De zwaartekracht kan het zwangerschapsproces in de war sturen, vertragen of verstoren: op aarde ontwikkelen botten, spieren, bloedsomloop en andere aspecten van de menselijke fysiologie zich door tegen de zwaartekracht in te werken.

De lage zwaartekracht op Mars zal op lange termijn sowieso tot ernstige gezondheidsproblemen leiden.

De vraag is of het menselijk lichaam zich aanpast aan de situatie met lage zwaartekracht. Een kunstmatige baarmoeder kan een oplossing zijn, maar die moet nog uitgevonden worden en ze lost het probleem van de lage zwaartekracht niet op. ‘Tenzij je de kunstmatige baarmoeder in een centrifuge zou plaatsen om zwaartekracht te simuleren’, zegt Seidler. (Het is over Skype moeilijk in te schatten of ze een grapje maakt, nvdr)

Onze hersenen op Mars

De lage zwaartekracht op Mars zal op lange termijn sowieso tot ernstige gezondheidsproblemen leiden. Studies van astronauten die deelnamen aan langdurige missies vertonen verontrustende symptomen: bot- en spierverlies, cardiovasculaire problemen, immuun- en metabole stoornissen, visuele stoornissen, evenwichts- en sensomotorische problemen, naast vele andere gezondheidsproblemen. Misschien zullen na vijf of tien of twintig jaar constante blootstelling aan lage zwaartekracht vergelijkbare zwaartekrachtgerelateerde aandoeningen optreden, voorspelt Seidler.

‘Ja, er zouden fysiologische en neurale veranderingen optreden op Mars door de gedeeltelijke zwaartekracht’, zegt ze. ‘Zo heeft mijn onderzoek een opwaartse verschuiving van de hersenen in de schedel aangetoond. In sommige gebieden van de hersenen neemt de grijze materie toe en in andere neemt ze af. Er zijn ook structurele veranderingen in de witte stof van de hersenen en vloeistof verplaatst zich naar de bovenkant van het hoofd.’

Een lawine nabij de noordpool van Mars. Foto: NASA/JPL/University of Arizona

‘Sommige van deze effecten zouden uiteindelijk moeten afvlakken en ons zenuwstelsel is zeer flexibel: het kan ‘leren’ hoe bewegingen in microzwaartekracht te beheersen ondanks de veranderde sensorische input. Maar nogmaals, het is onduidelijk wat de bovengrenzen zijn.’ Bij astronauten in de ruimte zijn al een slecht evenwichtsgevoel en gecompromitteerde motorische functies vastgesteld, maar onderzoek suggereert dat die zich in microzwaartekracht uiteindelijk aanpassen.

Wat als we terugkeren?

Astronauten die terugkeren van langdurige missies hebben ervaren de eerste dagen op aarde misselijkheid, duizeligheid en zwakte. Sommige astronauten hebben daar zelfs de rest van hun leven last van. Uit data van NASA blijkt dat de hersteltijd voor astronauten evenredig is aan de lengte van de missie – hoe langer de missie, hoe langer het herstel.

Met dit in gedachten is het een open vraag over hoe Marskolonisten het zou kunnen vergaan bij een volgend bezoek aan de aarde. The Expanse, door ruimtevaartexperts en -wetenschappers bestempeld als de enige sciencefictionreeks die een vrij realistisch beeld schetst van onze toekomst in de ruimte, lijkt het ook daar juist te hebben: het zal een brute ervaring zijn. Kinderen die op Mars zijn geboren (als dat zelfs maar een mogelijkheid is) kunnen nooit de planeet bezoeken waar hun soort is ontstaan.

Terravorming: sci-fi versus de werkelijkheid

Een ander realistisch perspectief is dat we op Mars aan terravorming zullen doen. ‘Klimaatverandering tackelen op aarde lijkt misschien ontmoedigend moeilijk, maar het is een peulschil vergeleken met de uitdagingen verbonden aan het terravormen van Mars’, schrijft kosmoloog en astrofysicus Martin Rees in zijn jongste boek On the Future: Prospects for Humanity.

Terravorming is het proces waarbij de atmosfeer en het klimaat van een andere planeet bewust worden veranderd zodat die voor mensen bewoonbaar wordt. Voor Mars betekent dat onder andere de injectie van zuurstof en andere gassen in de atmosfeer om de oppervlaktetemperatuur en luchtdruk te verhogen. In sciencefictionfilms lijkt het de gewoonste zaak van de wereld, maar wetenschappers zoals Briony Horgan, docent planetaire wetenschappen aan de Purdue University, ‘zien terravorming op Mars de eerstvolgende duizenden jaren niet gebeuren’. Momenteel is terravorming niks meer of minder dan een droom, zegt ze, een die ‘veel verder gaat dan elke vorm van technologie die we binnenkort zullen hebben’.

Eerst en vooral is er een groot logistiek probleem. In een paper in Nature in 2018, probeerden Bruce Jakosky en Christopher Edwards van de Universiteit van Colorado te ontdekken hoeveel koolstofdioxide nodig zou zijn om de luchtdruk op Mars te verhogen tot het punt waar mensen geen ruimtepakken moeten dragen, en om de temperatuur zo te verhogen dat vloeibaar water aan het oppervlak kan blijven. Ze concludeerden dat er lang niet genoeg CO2 op Mars aanwezig is voor terravorming, en dat we op een of andere manier de vereiste gassen zouden moeten importeren.

Voor alle duidelijkheid: terravorming is niet noodzakelijkerwijs onmogelijk, maar de vereiste technologieën sluiten de mogelijkheid van grote, levensvatbare kolonies op Mars uit. En zelfs als we ooit aan die terravorming zouden beginnen, is het een proces dat honderden, wellicht duizenden jaren zal duren.

Dit had Elon Musk niet voorzien

Tot die tijd zal Mars een bijzonder vijandige omgeving zijn voor pioniers. Zo is volgens Horgan de intense straling ‘een probleem waar veel mensen, onder wie Elon Musk, niet helder over nadenken’. Ondergronds of in afgeschermde bases leven kan een optie zijn, maar het aantal kankergevallen zal nog steeds enorm zijn. Afhankelijk van de mate van blootstelling kan die straling, die trouwens veel hoger ligt dan we vermoedden, leiden tot brandwonden, stralingsziekte, kanker en hart- en vaatziekten.

De intense straling op de rode planeet is een probleem waar veel mensen, onder wie Elon Musk, niet helder over nadenken.

‘We kunnen de risico’s voor ongeveer een jaar inschatten, maar niet op lange termijn. Het probleem is ook dat je niet voor altijd ondergronds of in afgeschermde bases kunt blijven’, zegt ze.

Astronauten worden in het ruimtestation 200 keer zo veel blootgesteld aan de kosmische straling als mensen op aarde. Op Mars stijgt dat tot 700 keer. Volgens ESA-fysicus Marco Durante zou een verblijf van zes maanden op Mars astronauten blootstellen aan 60 procent van de totale stralingsdosislimiet die wordt aanbevolen voor hun hele carrière. ‘Zoals het er nu uitziet, kunnen we vanwege straling niet naar Mars gaan’, zegt ook hij.

Een illustratie van een SpaceX ruimteschip op Mars: Foto: SpaceX

In principe is het stralingsprobleem oplosbaar door het bouwen van kunstmatige omgevingen, koepels of ondergrondse woningen. Maar deze oplossing is antimenselijk, argumenteert Horgan. Het leven in een Marskolonie zou ellendig zijn: leven in kunstmatig verlichte ondergrondse bases, of in zwaar beschermde oppervlaktestations met amper toegang tot het buitenleven. We weten uit experimenten op aarde dat het leven in zo’n omgeving leidt tot depressie, verveling door gebrek aan stimulus, concentratievermogen, slecht gezichtsvermogen en een hoge bloeddruk.

Een grote stap terug voor de menselijkheid

Een ander probleem waar Marsdromers zoals Elon Musk nogal snel aan voorbijgaan is motivatie. Een avontuur op Mars, als we dat al ooit voor elkaar krijgen, zal iets zijn voor (erg rijke) thrill seekers en/of mensen die we daar onder dwang naartoe sturen. Niemand die we spraken gelooft dat een vrijwillige massamigratie ooit zal plaatsvinden. Waarom zouden mensen op een plaats willen wonen die aanzienlijk onaangenamer is? Leven op Mars zal altijd een grote stap terug betekenen voor de levenskwaliteit. Voor toekomstige gezinnen die nieuwe generaties Marskolonisten willen voortbrengen komt het zelfs neer op borderline-wreedheid.

Waarom zouden mensen op een plaats willen wonen die aanzienlijk onaangenamer is? Leven op Mars zal altijd een grote stap terug betekenen voor de levenskwaliteit.

Beperkte toegang tot fundamentele hulpbronnen, zoals voedsel en water, zou beperkingen kunnen stellen aan het vermogen van een kolonie om te groeien en bloeien. ‘Het is mogelijk om stabiele middelen te vinden om over een lange periode van te leven, maar het zal moeilijk zijn’, zegt Horgan. ‘We willen dicht bij water zijn, maar daarvoor moeten we behoorlijk ver naar het noorden van de planeet gaan. Maar hoe noordelijker, hoe ruwer de omstandigheden aan de oppervlakte. De winters zijn er koud en er is minder zonlicht.’

En dan is er nog de laag regoliet, het verweerd materiaal vol gevaarlijke perchloraatchemicaliën aan het oppervlak van Mars, waardoor de bodem op Mars giftig is. Om gewassen te telen, zullen kolonisten waarschijnlijk ondergrondse hydrocultuurkassen bouwen. Dat vereist gespecialiseerde verlichting, genetisch gemodificeerde planten die speciaal voor Mars zijn ontworpen, en veel water. Dat moeilijk te vinden is op de rode planeet.

De oplossing?

‘Mensen realiseren zich niet hoe ingewikkeld dit allemaal is’, zegt Horgan. Volgens Martin Rees zijn Mars en andere ruimtelijke omgevingen ‘inherent vijandig voor mensen’, maar met een nuance: mensen van nu. In een hypothetisch toekomstig tijdperk waarin mensen uitgebreide biologische en cybernetische modificaties hebben ondergaan, zou leven op Mars wél een optie kunnen worden. We zouden dus de menselijke biologie radicaal kunnen aanpassen om Marskolonisten geschikt te maken om te leven, te werken en zich voort te planten. Dat klinkt misschien als de meest vergezochte piste, maar het is de meest realistische en haalbare en op de kortste termijn.

Een artistieke interpretatie van SpaceX raketten op Mars. Foto: ISOPIX

Ons DNA zou moeten worden aangepast om een ​​lang, gezond leven op Mars mogelijk te maken, inclusief genetische aanpassingen voor een goede spier-, bot- en hersengezondheid. Deze eigenschappen zouden erfelijk kunnen worden gemaakt, zodat de kolonisten van Mars ze doorgeven aan hun nakomelingen. Ook kunnen wetenschappers cybernetische verbeteringen gebruiken, waaronder kunstmatige neuronen of een synthetische huid die gevaarlijke UV-stralen kan afweren. Nanotechnologie zou zelfs de noodzaak van ademhalen en eten kunnen elimineren. Deze veranderingen zouden resulteren in een geheel nieuwe soort mens – een die specifiek voor Mars is gebouwd.

Zoiets zal sowieso een hoop ethische dilemma’s veroorzaken. Maar dat is ook het geval voor het alternatief: wat als blijkt dat we als soort vastzitten op aarde? Als we niet in staat zijn om een ​​nabijgelegen planeet te bereiken met een atmosfeer, water en een stabiel oppervlak, dan zijn we gedoemd zijn om een ​​soort met één planeet te zijn. Dat heeft zware existentiële en filosofische implicaties. We moeten zowel psychologisch als technologisch erkennen en aanvaarden dat we binnen de grenzen van de aarde zullen leven.

Wat meer is, het suggereert dat buitenaardse beschavingen zich in hetzelfde schuitje bevinden, en dat het potentieel voor intelligent leven om zich door het universum te verspreiden heel, heel somber is.