Terraformacja - budowa nowej Ziemi w nowym miejscu

Pewnego dnia może się okazać, że w przypadku globalnej katastrofy nie będzie możliwe przywrócenie cywilizacji na Ziemi ani powrót do stanu, w jakim znajdowała się przed zagrożeniem. Warto mieć w rezerwie nowy świat i budować tam wszystko od nowa – lepiej niż robiliśmy to na naszej rodzimej planecie. Nie znamy jednak ciał niebieskich gotowych do natychmiastowego zasiedlenia. Trzeba liczyć się z tym, że przygotowanie takiego miejsca będzie wymagało trochę pracy.

1. Okładka opowiadania „Kolizja na orbicie”

Terraformacja planety, księżyca lub innego obiektu to hipotetyczny, nigdzie indziej (o ile nam wiadomo) proces zmiany atmosfery, temperatury, topografii powierzchni lub ekologii planety lub innego ciała niebieskiego, aby przypominał środowisko Ziemi i czynił je odpowiednim dla ziemskiego życia.

Koncepcja terraformowania ewoluowała zarówno w terenie, jak iw prawdziwej nauce. Sam termin został wprowadzony Jacka Williamsona (Will Stewart) w opowiadaniu „Collision Orbit” (1), opublikowanym w 1942 roku.

Wenus jest chłodna, Mars jest ciepły

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science w 1961 roku astronom Karola Sagana proponowane. Wyobraził sobie sadzenie glonów w swojej atmosferze, które przekształcałyby wodę, azot i dwutlenek węgla w związki organiczne. Proces ten usunie dwutlenek węgla z atmosfery, co zmniejszy efekt cieplarniany, aż temperatura spadnie do komfortowego poziomu. Nadmiar węgla będzie zlokalizowany na powierzchni planety, np. w postaci grafitu.

Niestety, późniejsze odkrycia dotyczące warunków panujących na Wenus wykazały, że taki proces jest niemożliwy. Choćby dlatego, że tamtejsze chmury składają się z silnie stężonego roztworu kwasu siarkowego. Nawet jeśli glony mogłyby teoretycznie rozwijać się w nieprzyjaznym środowisku górnych warstw atmosfery, sama atmosfera jest po prostu zbyt gęsta — wysokie ciśnienie atmosferyczne wytworzyłoby prawie czysty tlen cząsteczkowy, a węgiel spaliłby się, uwalniając COXNUMX.₂.

Jednak najczęściej o terraformowaniu mówimy w kontekście potencjalnej adaptacji Marsa. (2). W artykule „Inżynieria planetarna na Marsie” opublikowanym w czasopiśmie Icarus w 1973 r. Sagan uważa Czerwoną Planetę za potencjalnie nadające się do zamieszkania miejsce dla ludzi.

2. Wizja kolejnych etapów terraformowania Marsa

Trzy lata później NASA oficjalnie zajęła się problemem inżynierii planetarnej, używając terminu „ekosynteza planetarna". W opublikowanym badaniu stwierdzono, że Mars może podtrzymywać życie i stać się planetą nadającą się do zamieszkania. W tym samym roku zorganizowano pierwszą sesję konferencji poświęconej terraformowaniu, zwanej wówczas także „modelowaniem planetarnym”.

Jednak dopiero w 1982 roku słowo „terraformowanie” zaczęto używać we współczesnym znaczeniu. planetolog Krzysztofa McKaya (7) napisał „Terraformowanie Marsa”, które ukazało się w Journal of the British Interplanetary Society. W artykule omówiono perspektywy samoregulacji marsjańskiej biosfery, a słowo użyte przez McKaya stało się od tego czasu preferowanym. w 1984 roku Jamesa Lovelocka i Michaela Allaby'ego opublikował książkę Greening Mars, jedną z pierwszych opisujących nową metodę ogrzewania Marsa za pomocą chlorofluorowęglowodorów (CFC) dodawanych do atmosfery.

W sumie przeprowadzono już wiele badań i dyskusji naukowych na temat możliwości ogrzania tej planety i zmiany jej atmosfery. Co ciekawe, niektóre hipotetyczne metody przekształcania Marsa mogą już mieścić się w możliwościach technologicznych ludzkości. Jednak zasoby ekonomiczne wymagane do tego będą znacznie większe niż jakikolwiek rząd lub społeczeństwo jest obecnie skłonne przeznaczyć na taki cel.

Podejście metodyczne

Po wejściu terraformingu do szerszego obiegu pojęć zaczęto usystematyzować jego zakres. W 1995 Martina J. Fogga (3) w swojej książce „Terraformowanie: Inżynieria środowiska planetarnego” przedstawił następujące definicje różnych aspektów związanych z tą dziedziną:

• inżynieria planetarna - wykorzystanie technologii do wpływania na globalne właściwości planety;
• geoinżynieria - inżynieria planetarna zastosowana specjalnie do Ziemi. Obejmuje tylko te koncepcje makroinżynierii, które obejmują zmianę pewnych globalnych parametrów, takich jak efekt cieplarniany, skład atmosfery, promieniowanie słoneczne lub strumień uderzeniowy;
• terraformowanie - proces inżynierii planetarnej, mający na celu w szczególności zwiększenie zdolności pozaziemskiego środowiska planetarnego do podtrzymywania życia w znanym stanie. Ostatecznym osiągnięciem w tej dziedzinie będzie stworzenie otwartego ekosystemu planetarnego, naśladującego wszystkie funkcje ziemskiej biosfery, w pełni przystosowanego do zamieszkania przez ludzi.

Fogg opracował również definicje planet o różnym stopniu zgodności pod względem przetrwania na nich ludzi. Wyróżnił planety:

• zamieszkany () - świat o środowisku na tyle podobnym do Ziemi, że ludzie mogą w nim wygodnie i swobodnie żyć;
• biokompatybilny (BP) - planety o parametrach fizycznych, które pozwalają na rozkwit życia na ich powierzchni. Nawet jeśli początkowo są jej pozbawione, mogą zawierać bardzo złożoną biosferę bez potrzeby terraformowania;
• łatwo terraformować (ETP) – planety, które mogą stać się biokompatybilne lub nadające się do zamieszkania i mogą być wspierane przez stosunkowo skromny zestaw technologii inżynierii planetarnej i zasobów przechowywanych w pobliskim statku kosmicznym lub misji prekursora robota.

Fogg sugeruje, że w młodości Mars był biologicznie zgodną planetą, chociaż obecnie nie pasuje do żadnej z trzech kategorii – terraformowanie go wykracza poza ETP, jest zbyt trudne i zbyt drogie.

Posiadanie źródła energii jest absolutnym wymogiem istnienia życia, ale idea natychmiastowej lub potencjalnej żywotności planety opiera się na wielu innych kryteriach geofizycznych, geochemicznych i astrofizycznych.

Szczególnie interesujący jest zestaw czynników, które oprócz prostszych organizmów na Ziemi wspierają złożone organizmy wielokomórkowe. zwierzęta. Badania i teorie w tej dziedzinie są częścią planetologii i astrobiologii.

Zawsze możesz użyć termojądrowej

W swojej mapie drogowej dla astrobiologii NASA określa główne kryteria adaptacji jako przede wszystkim „odpowiednie zasoby płynnej wody, warunki sprzyjające agregacji złożonych cząsteczek organicznych oraz źródła energii wspierające metabolizm”. Kiedy warunki na planecie staną się odpowiednie dla życia określonego gatunku, może rozpocząć się import drobnoustrojów. Gdy warunki zbliżą się do ziemskich, może tam zostać wprowadzone życie roślinne. Przyspieszy to produkcję tlenu, co w teorii sprawi, że planeta będzie wreszcie zdolna do podtrzymywania życia zwierząt.

Na Marsie brak aktywności tektonicznej uniemożliwił recyrkulację gazów z lokalnych złóż, co jest korzystne dla ziemskiej atmosfery. Po drugie, można założyć, że brak wszechstronnej magnetosfery wokół Czerwonej Planety doprowadził do stopniowego niszczenia atmosfery przez wiatr słoneczny (4).

4 Słaba magnetosfera nie chroni marsjańskiej atmosfery

Konwekcja w jądrze Marsa, który składa się głównie z żelaza, pierwotnie wytworzyła pole magnetyczne, jednak dynamo już dawno przestało działać, a pole marsjańskie w dużej mierze zniknęło, prawdopodobnie z powodu utraty ciepła w rdzeniu i zestalenia. Obecnie pole magnetyczne jest zbiorem mniejszych, lokalnych pól przypominających parasole, występujących głównie na półkuli południowej. Pozostałości magnetosfery pokrywają około 40% powierzchni planety. Wyniki badań misji NASA Specjalista pokazują, że atmosfera jest oczyszczana głównie przez słoneczne koronalne wyrzuty masy, które bombardują planetę wysokoenergetycznymi protonami.

Terraformacja Marsa musiałaby wiązać się z dwoma dużymi równoczesnymi procesami – tworzeniem atmosfery i jej ogrzewaniem.

Gęstsza atmosfera gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, zatrzyma napływające promieniowanie słoneczne. Ponieważ podwyższona temperatura spowoduje dodanie gazów cieplarnianych do atmosfery, te dwa procesy będą się wzmacniać. Jednak sam dwutlenek węgla nie wystarczyłby do utrzymania temperatury powyżej punktu zamarzania wody - potrzebne byłoby coś innego.

Kolejna sonda marsjańska, której nazwa została niedawno nazwana Wytrwałość i zostanie uruchomiony w tym roku, zajmie próbując wytworzyć tlen. Wiemy, że rozrzedzona atmosfera zawiera 95,32% dwutlenku węgla, 2,7% azotu, 1,6% argonu i około 0,13% tlenu, a także wiele innych pierwiastków w jeszcze mniejszych ilościach. Eksperyment znany jako wesołość (5) polega na wykorzystaniu dwutlenku węgla i wydobyciu z niego tlenu. Testy laboratoryjne wykazały, że jest to generalnie możliwe i technicznie wykonalne. Musisz gdzieś zacząć.

5. Żółte moduły do ​​eksperymentu MOXIE na łaziku Perseverance.

szef SpaceX, Elona Muska, nie byłby sobą, gdyby nie dołożył swoich trzech groszy do dyskusji na temat terraformacji Marsa. Jednym z pomysłów Muska jest zejście na marsjańskie bieguny. bomby wodorowe. Jego zdaniem masowe bombardowanie wytworzyłoby dużo energii cieplnej poprzez stopienie lodu, a to uwolniłoby dwutlenek węgla, który spowodowałby efekt cieplarniany w atmosferze, zatrzymując ciepło.

Pole magnetyczne wokół Marsa ochroni marsonautów przed promieniowaniem kosmicznym i stworzy łagodny klimat na powierzchni planety. Ale zdecydowanie nie możesz włożyć do niego ogromnego kawałka płynnego żelaza. Dlatego eksperci proponują inne rozwiązanie – wkładkę w libracje punktowe L1 w układzie Mars-Słońce świetny generator, co stworzy dość silne pole magnetyczne.

Koncepcja została zaprezentowana na warsztatach Planetary Science Vision 2050 przez dr. Jima Greena, dyrektor Planetary Science Division, działu badań planetarnych NASA. Z biegiem czasu pole magnetyczne prowadziłoby do wzrostu ciśnienia atmosferycznego i średnich temperatur. Wzrost o zaledwie 4°C stopiłby lód w regionach polarnych, uwalniając zmagazynowany CO₂spowoduje to potężny efekt cieplarniany. Woda znowu tam popłynie. Według twórców realny czas realizacji projektu to rok 2050.

Z kolei rozwiązanie zaproponowane w lipcu ubiegłego roku przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda nie obiecuje terraformowania całej planety od razu, ale mogłoby być metodą etapową. Naukowcy wymyślili wznoszenie kopuł z cienkich warstw aerożelu krzemionkowego, który byłby przezroczysty, a jednocześnie zapewniałby ochronę przed promieniowaniem UV i ocieplał powierzchnię.

Podczas symulacji okazało się, że wystarczy cienka, 2-3 cm warstwa aerożelu, aby podgrzać powierzchnię nawet o 50°C. Jeśli wybierzemy odpowiednie miejsca, to temperatura fragmentów Marsa wzrośnie do -10°C. Nadal będzie niski, ale w zakresie, w jakim jesteśmy w stanie go obsłużyć. Co więcej, prawdopodobnie utrzymałaby wodę w tych rejonach w stanie płynnym przez cały rok, co w połączeniu ze stałym dostępem do światła słonecznego powinno wystarczyć roślinności do przeprowadzenia fotosyntezy.

Ekologiczne terraformowanie

Jeśli pomysł odtworzenia Marsa tak, by wyglądał jak Ziemia, brzmi fantastycznie, to potencjalne terraformowanie innych ciał kosmicznych podnosi poziom fantastyki do n-tego stopnia.

Wenus była już wspomniana. Mniej znane są rozważania terraformowanie księżyca. Geoffrey A. Landis z NASA obliczył w 2011 roku, że stworzenie wokół naszego satelity atmosfery o ciśnieniu 0,07 atm z czystego tlenu wymagałoby dostarczenia skądś 200 miliardów ton tlenu. Naukowiec zasugerował, że można to zrobić za pomocą reakcji redukcji tlenu ze skał księżycowych. Problem w tym, że z powodu niskiej grawitacji szybko ją straci. Jeśli chodzi o wodę, wcześniejsze plany bombardowania powierzchni Księżyca kometami mogą się nie powieść. Okazuje się, że w księżycowej glebie jest dużo lokalnego H₂0, zwłaszcza wokół bieguna południowego.

Inni potencjalni kandydaci do terraformowania - być może tylko częściowego - lub paraterraformowania, polegającego na tworzeniu na obcej przestrzeni ciał siedliska zamknięte dla ludzi (6) są to: Tytan, Kallisto, Ganimedes, Europa, a nawet Merkury, księżyc Saturna Enceladus i planeta karłowata Ceres.

6. Artystyczna wizja częściowego terraformowania

Jeśli pójdziemy dalej, do egzoplanet, wśród których coraz częściej napotykamy światy bardzo podobne do Ziemi, to nagle wkraczamy na zupełnie nowy poziom dyskusji. Możemy tam zidentyfikować planety takie jak ETP, BP, a może nawet HP na odległość, tj. których nie mamy w Układzie Słonecznym. Wtedy osiągnięcie takiego świata staje się większym problemem niż technologia i koszty terraformowania.

Wiele propozycji inżynierii planetarnej obejmuje wykorzystanie genetycznie zmodyfikowanych bakterii. Gary'ego Kinga, mikrobiolog z Louisiana State University, który bada najbardziej ekstremalne organizmy na Ziemi, zauważa, że:

„Biologia syntetyczna dała nam wspaniały zestaw narzędzi, których możemy użyć do stworzenia nowych typów organizmów, które są specjalnie dostosowane do systemów, które chcemy zaplanować”.

Naukowiec zarysowuje perspektywy terraformowania, wyjaśniając:

„Chcemy zbadać wybrane drobnoustroje, znaleźć geny odpowiedzialne za przeżycie i przydatność do terraformowania (takie jak odporność na promieniowanie i brak wody), a następnie zastosować tę wiedzę do inżynierii genetycznej specjalnie zaprojektowanych drobnoustrojów”.

Naukowiec widzi największe wyzwania w możliwości genetycznej selekcji i adaptacji odpowiednich drobnoustrojów, uważając, że pokonanie tej przeszkody może zająć „dziesięć lat lub więcej”. Zauważa również, że najlepszym rozwiązaniem byłoby opracowanie „nie tylko jednego rodzaju drobnoustroju, ale kilku, które współpracują ze sobą”.

Zamiast terraformować lub dodatkowo terraformować obce środowisko, eksperci zasugerowali, że ludzie mogliby przystosować się do tych miejsc poprzez inżynierię genetyczną, biotechnologię i ulepszenia cybernetyczne.

Lisa Nip z zespołu Molecular Machines MIT Media Lab powiedział, że biologia syntetyczna może pozwolić naukowcom na genetyczną modyfikację ludzi, roślin i bakterii w celu przystosowania organizmów do warunków panujących na innej planecie.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubryn i Richard L.S. TyloUważam, że zasiedlanie innych światów – jako kontynuacja historii życia zmieniającego się środowiska na Ziemi – jest całkowicie nie do przyjęcia. moralny obowiązek ludzkości. Wskazują też, że nasza planeta i tak w końcu przestanie być opłacalna. W dłuższej perspektywie musisz rozważyć potrzebę przeprowadzki.

Chociaż zwolennicy uważają, że nie ma nic wspólnego z terraformowaniem jałowych planet. Zagadnienia etycznepojawiają się opinie, że w każdym razie ingerencja w przyrodę byłaby nieetyczna.

Biorąc pod uwagę wcześniejsze traktowanie Ziemi przez ludzkość, najlepiej nie narażać innych planet na działalność człowieka. Christopher McKay twierdzi, że terraformowanie jest etycznie poprawne tylko wtedy, gdy mamy absolutną pewność, że obca planeta nie ukrywa rodzimego życia. A nawet jeśli uda nam się ją znaleźć, nie powinniśmy próbować jej przekształcać na własny użytek, lecz działać w taki sposób, aby przystosować się do tego obcego życia. W żadnym wypadku na odwrót.

Zobacz także: