Terraforming - izgradnja nove Zemlje na novom mjestu

Jednog dana može se pokazati da u slučaju globalne katastrofe neće biti moguće obnoviti civilizaciju na Zemlji niti se vratiti u stanje u kojem je bila prije prijetnje. Vrijedno je imati novi svijet u rezervi i tamo graditi sve iznova - bolje nego što smo to radili na našem rodnom planetu. Međutim, ne znamo za nebeska tijela spremna za trenutno naseljavanje. Treba računati s činjenicom da će za pripremu takvog mjesta biti potrebno nešto raditi.

1. Naslovnica priče "Sudar u orbiti"

Teraformiranje planeta, mjeseca ili drugog objekta hipotetski je, nigdje drugdje (prema našim saznanjima) proces promjene atmosfere, temperature, topografije površine ili ekologije planeta ili drugog nebeskog tijela kako bi nalikovao Zemljinom okolišu i učinio ga pogodnim za zemaljske život.

Koncept terraformiranja evoluirao je kako na terenu tako iu stvarnoj znanosti. Uveden je sam pojam Jack Williamson (Will Stewart) u priči "Collision Orbit" (1), objavljenoj 1942. godine.

Venera je hladna, Mars je topao

U članku objavljenom u časopisu Science 1961. astronom Carl Sagan zaprosio. Zamišljao je sadnju algi u svojoj atmosferi koje bi vodu, dušik i ugljični dioksid pretvorile u organske spojeve. Ovaj proces će ukloniti ugljični dioksid iz atmosfere, što će smanjiti učinak staklenika sve dok temperature ne padnu na ugodne razine. Višak ugljika bit će lokaliziran na površini planeta, na primjer, u obliku grafita.

Nažalost, kasnija otkrića o uvjetima Venere pokazala su da je takav proces nemoguć. Makar samo zato što se tamošnji oblaci sastoje od visoko koncentrirane otopine sumporne kiseline. Čak i ako bi alge teoretski mogle napredovati u neprijateljskom okruženju gornjeg sloja atmosfere, sama atmosfera je jednostavno previše gusta - visoki atmosferski tlak proizveo bi gotovo čisti molekularni kisik, a ugljik bi izgorio, oslobađajući COXNUMX.₂.

Međutim, najčešće govorimo o teraformiranju u kontekstu potencijalne adaptacije Marsa. (2). U članku "Planetarni inženjering na Marsu" objavljenom u časopisu Icarus 1973. Sagan smatra da je Crveni planet potencijalno naseljeno mjesto za ljude.

2. Vizija za sljedeće faze teraformiranja Marsa

Tri godine kasnije, NASA se službeno pozabavila problemom planetarnog inženjeringa, koristeći izraz "planetarna ekosinteza". Objavljeno istraživanje zaključilo je da bi Mars mogao podržati život i postati nastanjiv planet. Iste godine organizirana je prva sjednica konferencije o teraformiranju, tada poznatom i kao "planetarno modeliranje".

Međutim, tek 1982. godine riječ "terraforming" počela se koristiti u svom modernom smislu. Planetolog Christopher McKay (7) napisao je "Terraforming Mars", koji se pojavio u Journal of the British Interplanetary Society. U radu se raspravljalo o izgledima za samoregulaciju marsove biosfere, a riječ koju koristi McKay od tada je postala preferirana. Godine 1984 James Lovelock i Michael Allaby objavio knjigu Greening Mars, jedan od prvih koji je opisao novu metodu zagrijavanja Marsa korištenjem klorofluorougljika (CFC) dodanih u atmosferu.

Ukupno je već provedeno mnogo istraživanja i znanstvenih rasprava o mogućnosti zagrijavanja ovog planeta i promjene njegove atmosfere. Zanimljivo je da su neke hipotetske metode za transformaciju Marsa možda već unutar tehnoloških mogućnosti čovječanstva. Međutim, ekonomski resursi potrebni za to bit će daleko veći nego što je bilo koja vlada ili društvo trenutno voljni izdvojiti za takvu svrhu.

Metodički pristup

Nakon što je teraformiranje ušlo u širi krug pojmova, počeo se sistematizirati njegov opseg. Godine 1995 Martin J. Fogg (3) u svojoj knjizi "Terraforming: Engineering the planetar Environment" ponudio je sljedeće definicije za različite aspekte koji se odnose na ovo područje:

• planetarno inženjerstvo - korištenje tehnologije za utjecaj na globalna svojstva planeta;
• geoinženjering - planetarni inženjering primijenjen specifično na Zemlju. Pokriva samo one makroinženjerske koncepte koji uključuju promjenu određenih globalnih parametara kao što su efekt staklenika, atmosferski sastav, sunčevo zračenje ili udarni tok;
• teraformiranje - proces planetarnog inženjeringa, posebno usmjeren na povećanje sposobnosti izvanzemaljske planetarne okoline da podržava život u poznatom stanju. Konačno postignuće u ovom području bit će stvaranje otvorenog planetarnog ekosustava koji oponaša sve funkcije zemaljske biosfere, potpuno prilagođenog ljudskom obitavanju.

Fogg je također razvio definicije planeta s različitim stupnjevima kompatibilnosti u smislu ljudskog opstanka na njima. Razlikovao je planete:

• naseljen () - svijet s okolišem dovoljno sličnim Zemlji da ljudi mogu udobno i slobodno živjeti u njemu;
• biokompatibilan (BP) - planeti s fizičkim parametrima koji omogućuju bujanje života na njihovoj površini. Čak i ako su ga u početku lišeni, mogu sadržavati vrlo složenu biosferu bez potrebe za teraformiranjem;
• lako se teraformiraju (ETP) - planeti koji mogu postati biokompatibilni ili nastanjivi i mogu biti podržani relativno skromnim skupom tehnologija planetarnog inženjeringa i resursa pohranjenih na obližnjoj svemirskoj letjelici ili robotskoj prekursorskoj misiji.

Fogg sugerira da je u njegovoj mladosti Mars bio biološki kompatibilan planet, iako se trenutno ne uklapa ni u jednu od tri kategorije - terraformiranje je izvan ETP-a, preteško je i preskupo.

Posjedovanje izvora energije apsolutni je uvjet za život, ali ideja o neposrednoj ili potencijalnoj održivosti planeta temelji se na mnogim drugim geofizičkim, geokemijskim i astrofizičkim kriterijima.

Posebno je zanimljiv skup čimbenika koji, osim jednostavnijih organizama na Zemlji, podržavaju složene višestanične organizme. životinje. Istraživanja i teorije u ovom području dio su planetarne znanosti i astrobiologije.

Uvijek možete koristiti termonuklear

U svojoj mapi puta za astrobiologiju, NASA definira glavne kriterije za prilagodbu kao prvenstveno "odgovarajuće tekuće vodene resurse, uvjete pogodne za agregaciju složenih organskih molekula i izvore energije za potporu metabolizma." Kada uvjeti na planetu postanu pogodni za život određene vrste, može početi uvoz mikrobnog života. Kako se uvjeti približavaju kopnenim, ondje se može uvesti i biljni svijet. To će ubrzati proizvodnju kisika, što će u teoriji učiniti planet konačno sposobnim podržavati životinjski život.

Na Marsu je nedostatak tektonske aktivnosti spriječio recirkulaciju plinova iz lokalnih sedimenata, što je povoljno za atmosferu na Zemlji. Drugo, može se pretpostaviti da je odsutnost sveobuhvatne magnetosfere oko Crvenog planeta dovela do postupnog uništavanja atmosfere sunčevim vjetrom (4).

4 Slaba magnetosfera ne štiti Marsovu atmosferu

Konvekcija u jezgri Marsa, koja je uglavnom željezna, izvorno je stvorila magnetsko polje, međutim dinamo je odavno prestao funkcionirati i Marsovo polje je uglavnom nestalo, vjerojatno zbog gubitka topline i skrućivanja jezgre. Danas je magnetsko polje skup manjih, lokalnih polja nalik kišobranu, uglavnom oko južne hemisfere. Ostaci magnetosfere pokrivaju oko 40% površine planeta. Rezultati istraživanja misije NASA-e Specijalista pokazuju da se atmosfera čisti prvenstveno sunčevim koronalnim izbacivanjima mase koja bombardiraju planet protonima visoke energije.

Teraformiranje Marsa moralo bi uključivati ​​dva velika istovremena procesa – stvaranje atmosfere i njezino zagrijavanje.

Gušća atmosfera stakleničkih plinova poput ugljičnog dioksida zaustavit će dolazno sunčevo zračenje. Budući da će povišena temperatura u atmosferu dodati stakleničke plinove, ova dva procesa će se međusobno pojačavati. Međutim, sam ugljični dioksid ne bi bio dovoljan za održavanje temperature iznad točke ledišta vode – bilo bi potrebno nešto drugo.

Još jedna marsova sonda koja je nedavno dobila ime Upornost i bit će pokrenut ove godine, potrajat će pokušavaju generirati kisik. Znamo da razrijeđena atmosfera sadrži 95,32% ugljičnog dioksida, 2,7% dušika, 1,6% argona i oko 0,13% kisika, plus mnoge druge elemente u još manjim količinama. Eksperiment poznat kao vedrinu (5) je korištenje ugljičnog dioksida i izdvajanje kisika iz njega. Laboratorijska ispitivanja su pokazala da je to općenito moguće i tehnički izvedivo. Negdje morate početi.

5. Žuti moduli za eksperiment MOXIE na roveru Perseverance.

šef spacexa, Elon Musk, on ne bi bio svoj da nije uložio svoja dva centa u raspravu o terraformiranju Marsa. Jedna od Muskovih ideja je da se spusti na Marsove polove. hidrogenske bombe. Masovno bombardiranje, prema njegovom mišljenju, stvorilo bi puno toplinske energije otapanjem leda, a time bi se oslobodio ugljični dioksid, koji bi stvorio efekt staklenika u atmosferi, zadržavajući toplinu.

Magnetno polje oko Marsa zaštitit će marsonaute od kozmičkih zraka i stvoriti blagu klimu na površini planeta. Ali u njega definitivno ne možete staviti ogroman komad tekućeg željeza. Stoga stručnjaci nude još jedno rješenje - insert w točka libracije L1 u sustavu Mars-Sunce odličan generator, što će stvoriti prilično jako magnetsko polje.

Koncept je na radionici Planetary Science Vision 2050 predstavio dr. Jim Green, direktor Odjela za planetarne znanosti, NASA-inog odjela za istraživanje planeta. S vremenom bi magnetsko polje dovelo do povećanja atmosferskog tlaka i prosječne temperature. Povećanje od samo 4°C otopilo bi led u polarnim područjima, oslobađajući uskladišteni CO₂to će izazvati snažan efekt staklenika. Voda će opet poteći tamo. Prema riječima kreatora, stvarno vrijeme za provedbu projekta je 2050.

S druge strane, rješenje koje su prošlog srpnja predložili istraživači sa Sveučilišta Harvard ne obećava teraformiranje cijelog planeta odjednom, već bi moglo biti postupna metoda. Znanstvenici su došli do podizanje kupola izrađen od tankih slojeva silicij aerogela, koji bi bio proziran, a ujedno štitio od UV zračenja i zagrijavao površinu.

Tijekom simulacije pokazalo se da je tanak sloj aerogela, 2-3 cm, dovoljan za zagrijavanje površine za čak 50 °C. Ako odaberemo prava mjesta, tada će se temperatura fragmenata Marsa povećati na -10 °C. I dalje će biti niska, ali u rasponu koji možemo podnijeti. Štoviše, vjerojatno bi tijekom cijele godine vodu u tim regijama održavala u tekućem stanju, što bi, u kombinaciji sa stalnim pristupom sunčevoj svjetlosti, trebalo biti dovoljno da vegetacija provodi fotosintezu.

Ekološko teraformiranje

Ako ideja o ponovnom stvaranju Marsa da izgleda kao Zemlja zvuči fantastično, onda potencijalno teraformiranje drugih kozmičkih tijela podiže razinu fantastičnosti na n-ti stupanj.

Venera je već spomenuta. Manje poznata su razmatranja teraformiranje mjeseca. Geoffrey A. Landis iz NASA-e izračunali su 2011. da bi stvaranje atmosfere oko našeg satelita s tlakom od 0,07 atm iz čistog kisika zahtijevalo opskrbu od 200 milijardi tona kisika odnekud. Istraživač je sugerirao da bi se to moglo učiniti pomoću reakcija redukcije kisika iz lunarnih stijena. Problem je što će ga zbog niske gravitacije brzo izgubiti. Što se vode tiče, raniji planovi za bombardiranje površine Mjeseca kometima možda neće uspjeti. Ispada da u lunarnom tlu ima puno lokalnog H₂0, osobito oko Južnog pola.

Drugi mogući kandidati za terraformiranje - možda samo djelomično - ili paraterraformiranje, koje se sastoji u stvaranju na vanzemaljskim svemirskim tijelima zatvorena staništa za ljude (6) to su: Titan, Kalisto, Ganimed, Europa pa čak i Merkur, Saturnov mjesec Enceladus i patuljasti planet Ceres.

6. Umjetnička vizija djelomičnog teraformiranja

Ako idemo dalje, do egzoplaneta, među kojima sve češće nailazimo na svjetove s velikom sličnošću sa Zemljom, onda odjednom ulazimo u potpuno novu razinu rasprave. Možemo identificirati planete poput ETP, BP, a možda čak i HP tamo na daljinu, t.j. one koje nemamo u Sunčevom sustavu. Tada postizanje takvog svijeta postaje veći problem od tehnologije i troškova terraformiranja.

Mnogi prijedlozi planetarnog inženjerstva uključuju korištenje genetski modificiranih bakterija. Gary King, mikrobiolog sa Sveučilišta Louisiana State koji proučava najekstremnije organizme na Zemlji, napominje da:

"Sintetička biologija dala nam je prekrasan skup alata koje možemo koristiti za stvaranje novih vrsta organizama koji su posebno prilagođeni sustavima koje želimo planirati."

Znanstvenik opisuje izglede za teraformiranje, objašnjavajući:

"Želimo proučavati odabrane mikrobe, pronaći gene koji su odgovorni za preživljavanje i korisnost za terraformiranje (kao što je otpornost na zračenje i nedostatak vode), a zatim primijeniti ovo znanje na genetski inženjering posebno dizajniranih mikroba."

Znanstvenik najveće izazove vidi u sposobnosti genetskog odabira i prilagodbe prikladnih mikroba, vjerujući da bi za prevladavanje te prepreke moglo proći "deset godina ili više". Također napominje da bi najbolje bilo razviti "ne samo jednu vrstu mikroba, već nekoliko koje rade zajedno".

Umjesto terraformiranja ili uz teraformiranje izvanzemaljskog okoliša, stručnjaci sugeriraju da bi se ljudi mogli prilagoditi tim mjestima putem genetskog inženjeringa, biotehnologije i kibernetičkih poboljšanja.

Lisa Nip iz MIT Media Lab Molecular Machines tima, rekao je da bi sintetička biologija mogla omogućiti znanstvenicima da genetski modificiraju ljude, biljke i bakterije kako bi prilagodili organizme uvjetima na drugom planetu.

Martin J. Fogg, Carl Sagan posti Robert Zubrin i Richard L.S. TyloVjerujem da je učiniti druge svjetove pogodnima za život - kao nastavak životne povijesti transformirajućeg okoliša na Zemlji - potpuno neprihvatljivo. moralna dužnost čovječanstva. Oni također ukazuju da će naš planet ionako prestati biti održiv. Dugoročno gledano, morate uzeti u obzir potrebu za preseljenjem.

Iako zagovornici smatraju da nema nikakve veze s teraformiranjem neplodnih planeta. etički problemi, postoje mišljenja da bi u svakom slučaju bilo neetično zadirati u prirodu.

S obzirom na ranije rukovanje čovječanstvom sa Zemljom, najbolje je ne izlagati druge planete ljudskoj aktivnosti. Christopher McKay tvrdi da je teraformiranje etički ispravno samo kada smo potpuno sigurni da vanzemaljski planet ne skriva život urođenika. Pa čak i ako ga uspijemo pronaći, ne trebamo ga pokušavati transformirati za vlastite potrebe, već djelovati na način da prilagoditi se ovom vanzemaljskom životu. Nikako obrnuto.

Vidi također: