Con una copertura completa del pianeta di piante fotosintetiche, ci vorrebbe circa un millennio per mettere 120 mbar di ossigeno nell’atmosfera di Marte, quantità necessaria per consentire la respirazione umana all’aperto. Ma gli umani trasformatori dell’ambiente marziano, accelerebbero il processo di ossigenazione con iniziative tecnologiche artificiali (peraltro ancora da stabilire) basate su opere di macroingegneria (con l’impiego diretto di sistemi a energia su vastissima scala) o su macchine autoriproducentesi, o sulla nanotecnologia (tecnologia di dimensioni estremamente ridotte rispetto a quella normale.

Supponendo che l’intero pianeta sia coperto con macchine che convertano la luce solare in elettricità con una efficienza del 30%, e tutta questa energia venga usata per liberare ossigeno dagli ossidi metallici, un’atmosfera marziana di ossigeno a 120 mbar potrebbe essere creata in circa 30 anni.

Per l’introduzione e la crescita di microrganismi e piante terrestri su Marte, parzialmente alterato, saranno necessari metodi e meccanismi di adattamento degli organismi terrestri all’ambiente marziano.
Questi organismi saranno cresciuti in condizioni ambientali simulate, simili al clima su Marte.
Inoltre gli organismi dovranno anche sapersi adattare a circostanze mutevoli. (Il solo fattore di un ambiente marziano che sarebbe difficile simulare è l’effetto della gravità).

Quando le condizioni ambientali marziane saranno più clementi anche gli organismi terrestri avranno bisogno di un minor adattamento.

I candidati ideali per la prima generazione di marziani, da importarsi da terra, potrebbero essere gli organismi (come alghe e licheni) capaci di vivere senza ossigeno in piccole serre di roccia arenaria porosa nelle valli desertiche del continente antartico.
Pero’, se si dovesse scoprire che Marte ospita organismi viventi al di sotto della sua superficie, allora si dovrebbe pensare di alterare l’ambiente marziano in modo tale da consentire alla vita indigena di emergere in superficie e diffondersi sul pianeta.

Gli organismi terrestri serviranno ad un certo numero di scopi, sia durante che dopo la costruzione planetaria:

1. Aumento della pressione atmosferica e mutamento della composizione chimica (i microrganismi potrebbero essere usati per liberare la CO2 dai depositi di carbonati e l’azoto dai depositi di nitrati; le piante potrebbero essere usate per convertire la CO2 in ossigeno utile alla vita dell’uomo.
2. Controllo e regolazione del clima (organismi come le piante influenzeranno e regoleranno il clima riciclando vaste quantità d’acqua)
3. Controllo dell’albedo (la crescita delle piante abbasserà l’albedo delle calotte polari, aumentando così l’assorbimento della radiazione solare e incrementando la temperatura)
4. Funzioni idrologiche (nei cicli idrologici le piante giocano la parte del controllo dello scorrimento delle acque grazie al considerevole uso per il loro ecosistema, il che permetterà all’acqua di seguire il ciclo traspirazione-piogge)
5. Produzione di gas-serra (i microrganismi potrebbero essere usati per trasformare i depositi di nitrati in NH3, un potente gas di serra, in N2, H2O, H2)
6. Produzione di biomassa e protezione del suolo (i microrganismi pionieri e le generazioni successive forniranno una piramide di biomassa per le successive generazioni di organismi; la crescita di appropriati microrganismi costruirà gradualmente una biomassa vegetale che proteggerà il suolo da un’erosione su larga scala)
7. Produzione di materiali per i colonizzatori (a patto che su Marte possano crescere organismi considerevoli, incluse le piante, si avrà la fornitura di legno per costruzione, cibi, medicine, antibiotici dai funghi ecc.)

Per instaurare un ecosistema stabile sarà estremamente importante, nella colonizzazione planetaria, la biodiversità. Va anche rilevato che la biologia su Marte deve sempre, e soprattutto negli stadi iniziali della colonizzazione, essere usata per aggiungere gas di serra CO2, O2, N2 all’atmosfera.
Prima di introdurre ampiamente microrganismi terrestri su Marte sarà necessario effettuare un’accurata ricerca della vita presente o estinta del pianeta.
Se sarà possibile colonizzare il Pianeta Rosso, allora uno dei principali problemi biologici da affrontare potra’ essere il cambiamento ambientale da una biosfera anaerobica (senza ossigeno) ad una aerobica. Il solo meccanismo che potrebbe trasformare l’intera atmosfera è il processo biologico, su scala planetaria, della fotosintesi delle piante che assorbe CO2 e genera O2.

L’accumulo di ossigeno libero nell’atmosfera porterà un mutamento radicale nella biosfera; gli anaerobi si ritireranno in ambienti non aerati e gli aerobi appena evoluti prenderanno il controllo della superficie. Usando modelli climatici e teorie biologiche gli scienziati hanno concluso che la risposta a questo grande progetto è probabilmente affermativa: con la tecnologia odierna potremmo trasformare il clima di Marte, rendendolo ancora adatto alla vita.
Rimane, in conclusione, da sottolineare che il rapporto fra biologia e colonizzazione planetaria di Marte può essere più accuratamente indagato soltanto quando l’inventario delle sostanze volatili, lo stato chimico e la distribuzione geologica saranno più chiaramente determinate.
Tuttavia, data l’abbondanza adeguata di tali sostanze volatili ed i progressi in tecnologia, non c’è ragione biologica perché la meta di almeno una biosfera anaerobica non possa essere realizzata.

Considerata la fattibilità della colonizzazione di Marte sotto l’aspetto scientifico e tecnologico, prendiamo ora in considerazione un altro aspetto di importanza fondamentale per la futura realizzazione della impresa umana sul Pianeta Rosso: la fattibilità economica.

Le difficoltà, i problemi tecnici, i costi a cui c’è e ci sarà da far fronte sollevarono, a suo tempo, una miriade di differenti giudizi e considerazioni, sorsero dubbi e paure, ma al tempo stesso la ragione, soprattutto spinta dagli esempi e dai precedenti storici della nostra civiltà, incitò ed incoraggiò a proseguire nell’impresa. Le grandi imprese furono sempre precedute ed accompagnate da grosse difficoltà ma vennero poi vinte e superate dalla ragione e dal coraggio. Il viaggio di sola andata sul Pianeta Rosso e la sua colonizzazione potrebbero manifestarsi seguendo due precisi modelli: uno sponsorizzato dai governi e uno sponsorizzato dai privati.
Con una sponsorizzazione governativa già oggi avremmo a disposizione quei mezzi tecnologici richiesti per una immigrazione su scala significativa. Gli attuali mezzi tecnologici e veicoli spaziali possono permettere un’adeguata ospitalità, sia nello spazio che su Marte per 24 persone dotate di tutta la necessaria strumentazione.
Considerando che il costo di un lancio verso il pianeta è di circa un miliardo di dollari (4 miliardi per un programma annuale di 4 lanci), il costo per immigrante sarebbe di circa 40 milioni di dollari; un prezzo che possono permettersi per un certo tempo i governi, ma non i singoli individui o gruppi privati. Va tuttavia considerato che il calcolo suddetto potrebbe essere cambiato e presumibilmente abbassato con l’uso di nuovi veicoli di trasporto alimentati da propellenti meno costosi e meno pesanti (veicoli a propulsione elettrica o anche vele solari), di veicoli spaziali capaci di riciclare acqua e ossigeno.
Ciò ridurrebbe di molto i consumi e di conseguenza anche il costo per passeggero che potrebbe presumibilmente scendere ulteriormente fino a poco più di 300.000 dollari.
Cifra ancora notevole che verrebbe però giustificata dalle allettanti prospettive di un futuro tornaconto ricavabile dalle risorse offerte dal nuovo ambiente.
Così fecero fra il XVII ed il XIX secolo molte famiglie europee che impegnarono tutto il loro avere per raggiungere l’America, agognata terra promessa.

I colonizzatori marziani, oltre che affidarsi alla loro invenzioni per produrre il necessario per vivere e nell’ottica del raggiungimento dell’autosufficienza quando la popolazione di Marte sarà ormai di vari milioni, potranno essere in grado di fare la loro fortuna attraverso l’attività commerciale. Attività che vedrà coinvolti, oltre a Marte e Terra, anche la Fascia degli Asteroidi. Questi ultimi contengono vaste riserve di minerali di altissima qualità peraltro facilmente sfruttabili in quanto situati in un ambiente a bassa gravità che rende relativamente facile la loro esportazione. Se pensiamo poi alle forniture necessarie ai minatori che lavorano su asteroidi queste, non potendo essere prodotte localmente, dovranno pervenire o dalla Terra o da Marte.
Per condurre un tale commercio Marte ha un formidabile vantaggio (grazie alla sua velocità di fuga molto inferiore) rispetto alla Terra. Partendo da quest’ultima un commercio utile con la fascia degli asteroidi risulterebbe probabilmente impossibile, mentre sarebbe facile partendo da Marte.
Il carico di lancio per inviare un ‘cargo’ alla fascia degli asteroidi è circa 50 volte meno per missioni partenti da Marte rispetto a quelle partenti dalla Terra, ed anche se il propellente e gli altri costi del lancio fossero 10 volte maggiori su Marte rispetto alla Terra, sarebbe ancora enormemente vantaggioso effettuare il lancio da Marte.
Ne consegue perciò che qualsiasi cosa che ha bisogno di essere spedita sulla fascia degli asteroidi e che potrà essere prodotta su Marte verrà prodotta su questo pianeta.

Il commercio interplanetario futuro potrà quindi avere il seguente profilo: ci sarà un commercio a triangolo, con la Terra che fornisce a Marte merci lavorate con alta tecnologia, Marte che fornisce merci lavorate a bassa tecnologia e prodotti alimentari principali alla cintura degli asteroidi e, a sua volta, quest’ultima manderà sulla Terra metalli e possibilmente elio-3 (come avveniva nel periodo coloniale fra il triangolo commerciale formato da Gran Bretagna, Nord America ed Indie Occidentali).