Dune ist der informelle Name für den Planeten Arrakis, eine zerklüftete Wüstenwelt im Sternensystem Canopus, auf der sich ein Großteil der Geschichte entfaltet. Seine beiden Hauptbewohner sind eine zähe Gruppe von Menschen namens Fremen und die einheimischen Shai-Hulud – eine Art von Riesensandwürmern, die Tausende von Jahren leben und mehr als zwei Kilometer lang werden können.
Die Hauptnahrung der Shai-Hulud ist Sand, ergänzt durch winzige Organismen, die als Sandplankton bekannt sind. Während sie diese eher faden Kost verdauen, setzt ihr Stoffwechsel Sauerstoff frei – was vielleicht nicht so weit hergeholt ist, da Sand nur Siliziumdioxid ist (ein Siliziumatom, das an zwei Sauerstoffatome gebunden ist). Und das verleiht Arrakis eine Atmosphäre, die für Menschen atembar ist.
Auf der Erde verdanken wir unsere atembare Atmosphäre der Photosynthese durch Pflanzen und Bakterien. Diese nehmen Kohlendioxid und Wasser auf, verbinden sie mit Sonnenlicht, um sich Nahrung in Form von Zucker zu schaffen, und geben dabei Sauerstoff ab.
Menschen – und tierisches Leben im Allgemeinen – hätten sich nicht auf der Erde entwickeln können, wenn es nicht das große Sauerstoffereignis vor 2 bis 2,4 Milliarden Jahren gegeben hätte, als photosynthetisierende Cyanobakterien, die in den frühen Ozeanen des Planeten lebten, Sauerstoff in die Atmosphäre spuckten.
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„Dies gipfelte in einer Atmosphäre, die Metazoen [vielzellige Organismen] vor etwa 540 Millionen Jahren und uns etwas später unterstützen konnte“, sagt Prof. Gary King von der Louisiana State University.
King erforscht die Möglichkeit, mit photosynthetischen Bakterien – auch Phototrophe genannt – Sauerstoff in die Marsatmosphäre einzubringen. Dieser Prozess der Konstruktion einer fremden Welt, um sie unserer eigenen ähnlicher und möglicherweise für Menschen bewohnbar zu machen, wird manchmal als „Terraforming“ bezeichnet.
Im Jahr 2012 fand der NASA-Rover Curiosity direkte Beweise für das Vorhandensein von Wasser auf dem Mars – ein Schlüsselbestandteil für die Photosynthese. Das meiste Wasser ist jedoch festgefroren. Eine Möglichkeit, wie Kings Terraforming-Plan funktionieren könnte, besteht darin, automatisierte Fabriken auf dem Mars zu bauen, die Treibhausgase erzeugen, um den Planeten zu erwärmen und das Eis in eine nutzbare flüssige Form zu schmelzen.
„Es ist denkbar, dass die Temperatur des Mars ausreichend angehoben werden könnte, um Phototrophe zu unterstützen. Aber das hinterlässt immer noch Herausforderungen“, sagt King.
Ein potenzielles Problem ist der Strom hochenergetischer Strahlung, der von der Sonne ausgeht. Auf der Erde haben wir ein Magnetfeld, um diese Partikel abzuwehren. Aber der Mars hat keinen solchen Schutz, und es wird angenommen, dass die ursprüngliche Atmosphäre des Planeten auf diese Weise vor etwa 3,5 Milliarden Jahren weggesprengt wurde – ein Prozess, der als „Spallation“ bezeichnet wird.
Wie verhindern Sie, dass dasselbe noch einmal passiert?
King glaubt, dass die Sauerstoffproduktion, sobald Mikroben eine aktive Biosphäre auf dem Mars aufgebaut haben, in der Lage sein könnte, mit den Spallationsverlusten Schritt zu halten – ähnlich wie Pflanzen auf der Erde mit dem Sauerstoffverbrauch von Tieren und anderen aeroben Lebewesen Schritt halten.
Können wir ohne Wasser überleben?
Wüsten sind nicht die gastfreundlichsten Orte, aber Dünen ’s Arrakis ist besonders hart. Regen fällt nie auf diesen trostlosen Planeten, und seine menschliche Bevölkerung, die Fremen, muss zu einfallsreichen Taktiken greifen, um zu überleben.
Eine ihrer Innovationen ist der Stillsuit, ein Ganzkörperanzug, der darauf ausgelegt ist, die gesamte von einem Menschen ausgeschiedene Feuchtigkeit zu recyceln. Schweiß dringt durch die porösen Innenschichten des Anzugs, wird gefiltert und in Taschen gesammelt, von wo aus er durch einen Schlauch getrunken werden kann. Urin und Kot gelangen zu den Oberschenkelpolstern, von wo Wasser auf ähnliche Weise zurückgewonnen wird. Der Anzug wird durch die Gehbewegung des Trägers angetrieben. Wie der Anführer der Fremen, Liet Kynes, es ausdrückt:„Mit einem gut funktionierenden Fremen-Anzug verlieren Sie nicht mehr als einen Fingerhut voll Feuchtigkeit pro Tag …“
Heutzutage gibt es auf der Welt nichts Vergleichbares wie einen Destillieranzug, weil es keinen großen Bedarf dafür gibt. Im Weltraum sieht die Geschichte jedoch ganz anders aus.
Auf der Internationalen Raumstation (ISS) gibt es keine natürliche Wasserquelle. Jedes neue Wasser, das zur Station gebracht wird, muss mit einer Rakete von der Erde gestartet werden, was mehrere tausend Dollar pro Liter kostet. Und aus diesem Grund verwendet die Station ein Wasserreinigungssystem mit geschlossenem Kreislauf, ähnlich wie die Fremen-Destillieranzüge, wenn auch in einem etwas weniger persönlichen Maßstab.
Das ISS-System ist in der Lage, bis zu 93 Prozent des von den Astronauten an Bord verbrauchten Wassers zu recyceln. Dazu gehört Feuchtigkeit aus der Luft, die durch Schwitzen und Atmen abgesondert wird, sowie Abwasser aus dem Waschen und Urin – das durch Destillation gereinigt und dann zentrifugiert wird, um weitere Verunreinigungen zu entfernen. Das gesamte Abwasser wird weiteren Behandlungs- und Filterprozessen unterzogen, um Giftstoffe und Mikroorganismen zu entfernen. Die Reinheit wird dann elektrisch geprüft, und jedes Wasser, das die Qualität nicht erfüllt, wird erneut aufbereitet.
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Es mag mit dem Ekelfaktor einhergehen, aber das Trinkwasser auf der ISS ist reiner als das, was aus den meisten Haushaltshähnen kommt.
Ähnliche Maßnahmen zur Wassereinsparung werden wahrscheinlich auf dem Mars angewendet, wo nutzbares flüssiges Wasser knapp sein wird. Andere Maßnahmen auf dem Roten Planeten könnten die Wassergewinnung aus der Atmosphäre oder die Verwendung von Kondensatoren umfassen, um Dampf in der Atmosphäre in flüssiges Wasser umzuwandeln, das zum Trinken geeignet ist.
Eine 2018 in der Zeitschrift Environmental Science &Technology veröffentlichte Forschungsarbeit , detailliert einen Versuch eines solchen Systems in Saudi-Arabien. Es verwendete 35 Gramm eines feuchtigkeitsabsorbierenden Gels, um 37 Gramm Wasser über Nacht bei einer Luftfeuchtigkeit von 60 Prozent zu extrahieren.
„Diese Technologie bietet eine vielversprechende Lösung für die Produktion von sauberem Wasser in ariden und abgelegenen Binnenregionen“, berichteten die Autoren der Studie.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 369 des BBC Science Focus Magazine – Hier erfahren Sie, wie Sie sich anmelden können