Terraforming – gradnja nove Zemlje na novem mestu

Nekega dne se lahko izkaže, da v primeru globalne katastrofe ne bo mogoče obnoviti civilizacije na Zemlji ali se vrniti v stanje, v katerem je bila pred grožnjo. Vredno je imeti nov svet v rezervi in ​​tam zgraditi vse na novo - bolje, kot smo na domačem planetu. Vendar pa ne poznamo nebesnih teles, ki bi bila pripravljena za takojšnjo naselitev. Treba je računati z dejstvom, da bo za pripravo takšnega prostora potrebno nekaj dela.

1. Naslovnica zgodbe "Trčenje v orbiti"

Teraformiranje planeta, lune ali drugega predmeta je hipotetični, nikjer drugje (kolikor nam je znano) proces spreminjanja atmosfere, temperature, topografije površine ali ekologije planeta ali drugega nebesnega telesa, da bi bil podoben zemeljskemu okolju in postal primeren za zemeljsko življenje.

Koncept teraformiranja se je razvil tako na terenu kot v resnični znanosti. Uveden je bil sam izraz Jack Williamson (Will Stewart) v kratki zgodbi "Collision Orbit" (1), objavljeni leta 1942.

Venera je hladna, Mars je topel

V članku, objavljenem v reviji Science leta 1961, je astronom Carl Sagan predlagano. Zamislil si je, da bi v svojem ozračju sadil alge, ki bi vodo, dušik in ogljikov dioksid pretvorile v organske spojine. Ta postopek bo odstranil ogljikov dioksid iz ozračja, kar bo zmanjšalo učinek tople grede, dokler temperature ne padejo na ugodne ravni. Presežek ogljika bo lokaliziran na površini planeta, na primer v obliki grafita.

Žal so kasnejša odkritja o razmerah na Veneri pokazala, da je tak proces nemogoč. Če le zato, ker so tamkajšnji oblaki sestavljeni iz visoko koncentrirane raztopine žveplove kisline. Tudi če bi alge teoretično lahko uspevale v sovražnem okolju zgornje atmosfere, je sama atmosfera preprosto preveč gosta – visok atmosferski tlak bi proizvedel skoraj čisti molekularni kisik, ogljik pa bi gorel in sproščal COXNUMX.₂.

Najpogosteje pa govorimo o teraformiranju v kontekstu potencialne prilagoditve Marsa. (2). V članku "Planetarni inženiring na Marsu", objavljenem v reviji Icarus leta 1973, Sagan meni, da je Rdeči planet potencialno bivalno mesto za ljudi.

2. Vizija za naslednje faze teraformiranja Marsa

Tri leta pozneje je NASA uradno obravnavala problem planetarnega inženiringa z uporabo izraza "planetarna ekosinteza". Objavljena študija je pokazala, da bi Mars lahko podpiral življenje in postal planet, primeren za bivanje. Istega leta je bila organizirana prva seja konference o teraformiranju, takrat znanem tudi kot »planetarno modeliranje«.

Vendar se je beseda "terraforming" začela uporabljati v njenem sodobnem pomenu šele leta 1982. planetolog Christopher McKay (7) je napisal "Terraforming Mars", ki se je pojavil v Journal of the British Interplanetary Society. Članek je razpravljal o možnostih za samoregulacijo marsove biosfere in beseda, ki jo uporablja McKay, je od takrat postala najprimernejša. Leta 1984 James Lovelock i Michael Allaby izdal knjigo Greening Mars, ki je bila ena prvih, ki je opisala novo metodo segrevanja Marsa z uporabo klorofluoroogljikovodikov (CFC), dodanih v ozračje.

Skupaj je bilo izvedenih že veliko raziskav in znanstvenih razprav o možnosti segrevanja tega planeta in spreminjanja njegove atmosfere. Zanimivo je, da so nekatere hipotetične metode za preoblikovanje Marsa morda že znotraj tehnoloških zmožnosti človeštva. Vendar pa bodo za to potrebni gospodarski viri veliko večji, kot jih je katera koli vlada ali družba trenutno pripravljena nameniti za tak namen.

Metodični pristop

Potem ko je teraformiranje vstopilo v širši krog pojmov, se je začel sistemizirati njegov obseg. Leta 1995 Martin J. Fogg (3) v svoji knjigi "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" je ponudil naslednje definicije za različne vidike, povezane s tem področjem:

• planetarni inženiring - uporaba tehnologije za vplivanje na globalne lastnosti planeta;
• geoinženiring - planetarni inženiring, ki se uporablja posebej za Zemljo. Zajema samo tiste koncepte makroinženiringa, ki vključujejo spreminjanje določenih globalnih parametrov, kot so učinek tople grede, atmosferska sestava, sončno sevanje ali udarni tok;
• teraformiranje - proces planetarnega inženiringa, katerega cilj je zlasti povečati sposobnost nezemeljskega planetarnega okolja, da podpira življenje v znanem stanju. Končni dosežek na tem področju bo ustvarjanje odprtega planetarnega ekosistema, ki bo posnemal vse funkcije kopenske biosfere in bo popolnoma prilagojen za bivanje ljudi.

Fogg je razvil tudi definicije planetov z različnimi stopnjami združljivosti v smislu človeškega preživetja na njih. Razločil je planete:

• naseljen () - svet z okoljem, ki je dovolj podobno Zemlji, da lahko ljudje udobno in svobodno živijo v njem;
• biokompatibilno (BP) - planeti s fizikalnimi parametri, ki omogočajo razcvet življenja na njihovi površini. Tudi če so na začetku brez tega, lahko vsebujejo zelo kompleksno biosfero brez potrebe po teraformiranju;
• enostavno teraformiran (ETP) – planeti, ki lahko postanejo biokompatibilni ali primerni za bivanje in jih lahko podpira razmeroma skromen nabor tehnologij planetarnega inženiringa in virov, shranjenih na bližnjem vesoljskem plovilu ali robotski predhodni misiji.

Fogg namiguje, da je bil Mars v njegovi mladosti biološko združljiv planet, čeprav trenutno ne sodi v nobeno od treh kategorij - teraformiranje je zunaj ETP, pretežko in predrago.

Imeti vir energije je absolutna zahteva za življenje, vendar ideja o neposredni ali potencialni sposobnosti preživetja planeta temelji na številnih drugih geofizikalnih, geokemičnih in astrofizičnih merilih.

Posebej zanimiv je nabor dejavnikov, ki poleg enostavnejših organizmov na Zemlji podpirajo kompleksne večcelične organizme. živali. Raziskave in teorije na tem področju so del planetarne znanosti in astrobiologije.

Vedno lahko uporabite termonuklearno

NASA v svojem načrtu za astrobiologijo opredeljuje glavna merila za prilagajanje kot predvsem "ustrezne tekoče vodne vire, pogoje, ki vodijo k agregaciji kompleksnih organskih molekul, in vire energije za podporo presnovi." Ko postanejo razmere na planetu primerne za življenje določene vrste, se lahko začne uvoz mikrobnega življenja. Ko se razmere približajo kopenskim, se lahko tam uvede tudi rastlinsko življenje. To bo pospešilo proizvodnjo kisika, zaradi česar bo planet končno lahko podpiral življenje živali.

Na Marsu je pomanjkanje tektonske aktivnosti preprečilo kroženje plinov iz lokalnih usedlin, kar je ugodno za ozračje na Zemlji. Drugič, lahko domnevamo, da je odsotnost obsežne magnetosfere okoli Rdečega planeta povzročila postopno uničenje atmosfere s sončnim vetrom (4).

4 Šibka magnetosfera ne ščiti Marsove atmosfere

Konvekcija v Marsovem jedru, ki je večinoma železo, je prvotno ustvarila magnetno polje, vendar je dinamo že dolgo prenehal delovati in Marsovo polje je večinoma izginilo, verjetno zaradi toplotnih izgub in strjevanja jedra. Danes je magnetno polje skupek manjših, lokalnih dežnikom podobnih polj, večinoma okoli južne poloble. Ostanki magnetosfere pokrivajo približno 40 % površine planeta. Rezultati raziskav misij NASA Specialist kažejo, da se ozračje čisti predvsem s sončnimi koronalnimi izmeti mase, ki planet bombardirajo z visokoenergetskimi protoni.

Terraformiranje Marsa bi moralo vključevati dva velika sočasna procesa – ustvarjanje atmosfere in njeno segrevanje.

Debelejša atmosfera toplogrednih plinov, kot je ogljikov dioksid, bo ustavila dohodno sončno sevanje. Ker bo povišana temperatura v ozračje dodajala toplogredne pline, se bosta ta dva procesa medsebojno krepila. Vendar pa sam ogljikov dioksid ne bi zadostoval za ohranjanje temperature nad lediščem vode – potrebno bi bilo nekaj drugega.

Še ena marsovska sonda, ki je pred kratkim dobila ime Vztrajnost in bo lansiran letos, bo prevzel poskuša ustvariti kisik. Vemo, da redka atmosfera vsebuje 95,32 % ogljikovega dioksida, 2,7 % dušika, 1,6 % argona in približno 0,13 % kisika ter številne druge elemente v še manjših količinah. Eksperiment, znan kot vedrino (5) je uporaba ogljikovega dioksida in ekstrakcija kisika iz njega. Laboratorijski testi so pokazali, da je to na splošno možno in tehnično izvedljivo. Nekje moraš začeti.

5. Rumeni moduli za eksperiment MOXIE na roverju Perseverance.

šef spacexa, Elon Musk, ne bi bil sam, če ne bi svojih dveh centov vložil v razpravo o teraformiranju Marsa. Ena od Muskovih idej je, da se spustimo do Marsovih polov. vodikove bombe. Ogromno bombardiranje bi po njegovem mnenju ustvarilo veliko toplotne energije s taljenjem ledu, s tem pa bi se sprostil ogljikov dioksid, ki bi ustvaril učinek tople grede v ozračju in zajel toploto.

Magnetno polje okoli Marsa bo marsonavte zaščitilo pred kozmičnimi žarki in ustvarilo blago klimo na površini planeta. Vsekakor pa vanj ne morete dati ogromnega kosa tekočega železa. Zato strokovnjaki ponujajo še eno rešitev - vložek w libracijska točka L1 v sistemu Mars-Sonce odličen generator, kar bo ustvarilo dokaj močno magnetno polje.

Koncept je na delavnici Planetary Science Vision 2050 predstavil dr. Jim Green, direktor Oddelka za planetarne znanosti, NASA-inega oddelka za raziskovanje planetov. Sčasoma bi magnetno polje povzročilo zvišanje atmosferskega tlaka in povprečne temperature. Povečanje za samo 4 °C bi stopilo led na polarnih območjih, pri čemer bi se sprostil shranjeni CO₂to bo povzročilo močan učinek tople grede. Tja bo spet pritekla voda. Po besedah ​​ustvarjalcev je realni čas za izvedbo projekta 2050.

Po drugi strani pa rešitev, ki so jo julija lani predlagali raziskovalci na univerzi Harvard, ne obljublja teraformiranja celotnega planeta naenkrat, ampak bi lahko bila postopna metoda. Znanstveniki so prišli do postavitev kupol izdelan iz tankih plasti silicijevega aerogela, ki bi bil prozoren in hkrati zagotavljal zaščito pred UV sevanjem in ogreval površino.

Med simulacijo se je izkazalo, da je tanek sloj aerogela, 2-3 cm, dovolj za segrevanje površine za kar 50 °C. Če izberemo prava mesta, se bo temperatura drobcev Marsa povečala na -10 ° C. Še vedno bo nizka, vendar v obsegu, ki ga zmoremo. Poleg tega bi verjetno vodo na teh območjih ohranjalo v tekočem stanju skozi vse leto, kar bi moralo biti v kombinaciji s stalnim dostopom do sončne svetlobe dovolj, da vegetacija izvaja fotosintezo.

Ekološko teraformiranje

Če ideja o poustvarjanju Marsa, da bi izgledal kot Zemlja, zveni fantastično, potem potencialno teraformiranje drugih kozmičnih teles dvigne raven fantastičnosti na n-to stopnjo.

Venera je bila že omenjena. Manj znani so premisleki teraformiranje lune. Geoffrey A. Landis Nasa je leta 2011 izračunala, da bi ustvarjanje atmosfere okoli našega satelita s tlakom 0,07 atm iz čistega kisika zahtevalo od nekod oskrbo 200 milijard ton kisika. Raziskovalec je predlagal, da bi to lahko storili z reakcijo redukcije kisika iz luninih kamnin. Težava je v tem, da ga bo zaradi nizke gravitacije hitro izgubil. Kar zadeva vodo, prejšnji načrti za bombardiranje lunine površine s kometi morda ne bodo delovali. Izkazalo se je, da je v lunini zemlji veliko lokalnega H₂0, predvsem okoli južnega tečaja.

Drugi možni kandidati za terraformiranje - morda le delno - ali paraterraformiranje, ki sestoji iz ustvarjanja na vesoljskih telesih vesolja zaprti habitati za ljudi (6) so to: Titan, Kalisto, Ganimed, Evropa in celo Merkur, Saturnova luna Encelad in pritlikavi planet Ceres.

6. Umetniška vizija delnega teraformiranja

Če gremo dlje, do eksoplanetov, med katerimi vse pogosteje naletimo na svetove z veliko podobnostjo z Zemljo, potem nenadoma stopimo na povsem novo raven razprave. Tam lahko na daljavo prepoznamo planete, kot so ETP, BP in morda celo HP, t.j. tiste, ki jih v sončnem sistemu nimamo. Potem postane doseganje takšnega sveta večji problem kot tehnologija in stroški terraformiranja.

Številni predlogi planetarnega inženiringa vključujejo uporabo gensko spremenjenih bakterij. Gary King, mikrobiolog z univerze Louisiana State University, ki preučuje najbolj ekstremne organizme na Zemlji, ugotavlja, da:

"Sintetična biologija nam je dala čudovit nabor orodij, ki jih lahko uporabimo za ustvarjanje novih vrst organizmov, ki so posebej prilagojeni sistemom, ki jih želimo načrtovati."

Znanstvenik opisuje možnosti za teraformiranje in pojasnjuje:

"Želimo preučiti izbrane mikrobe, najti gene, ki so odgovorni za preživetje in uporabnost za terraformiranje (kot je odpornost na sevanje in pomanjkanje vode), nato pa to znanje uporabiti za genski inženiring posebej zasnovanih mikrobov."

Znanstvenik vidi največje izzive v sposobnosti genetske selekcije in prilagajanja primernih mikrobov, saj meni, da bi za premagovanje te ovire lahko trajalo »deset let ali več«. Prav tako ugotavlja, da bi bilo najbolje razviti "ne samo eno vrsto mikroba, ampak več, ki delujejo skupaj."

Namesto teraformiranja ali poleg teraformiranja tujerodnega okolja so strokovnjaki predlagali, da bi se ljudje na te kraje lahko prilagodili z genskim inženiringom, biotehnologijo in kibernetskimi izboljšavami.

Liza Nip iz ekipe MIT Media Lab Molecular Machines, je dejal, da bi sintetična biologija lahko znanstvenikom omogočila gensko spreminjanje ljudi, rastlin in bakterij, da bi prilagodili organizme razmeram na drugem planetu.

Martin J. Fogg, Carl Sagan post Robert Zubrin i Richard L.S. TyloVerjamem, da je omogočanje bivanja drugih svetov – kot nadaljevanje življenjske zgodovine spreminjajočega se okolja na Zemlji – popolnoma nesprejemljivo. moralna dolžnost človeštva. Prav tako kažejo, da bo naš planet sčasoma tako ali tako prenehal preživeti. Na dolgi rok morate upoštevati potrebo po selitvi.

Čeprav zagovorniki menijo, da s teraformiranjem neplodnih planetov ni nič. etična vprašanja, obstajajo mnenja, da bi bilo v vsakem primeru neetično posegati v naravo.

Glede na zgodnje ravnanje človeštva z Zemljo je najbolje, da drugih planetov ne izpostavljate človeški dejavnosti. Christopher McKay trdi, da je teraformiranje etično pravilno le, če smo popolnoma prepričani, da tuji planet ne skriva domačega življenja. In tudi če nam ga uspe najti, ga ne smemo poskušati preoblikovati za lastno uporabo, ampak ravnamo tako, da prilagodijo temu tujemu življenju. Nikakor pa ne obratno.

Glej tudi: