Terraforming - bou 'n nuwe aarde op 'n nuwe plek

Eendag kan dit blyk dat in die geval van 'n wêreldwye ramp, dit nie moontlik sal wees om die beskawing op Aarde te herstel of terug te keer na die toestand waarin dit was voor die bedreiging nie. Dit is die moeite werd om 'n nuwe wêreld in reserwe te hê en alles nuut daar te bou - beter as wat ons op ons tuisplaneet gedoen het. Ons weet egter nie van hemelliggame wat gereed is vir onmiddellike vestiging nie. 'n Mens moet daarmee rekening hou dat 'n bietjie werk nodig sal wees om so 'n plek voor te berei.

1. Voorblad van die storie "Botsing in 'n wentelbaan"

Terraformasie van 'n planeet, maan of ander voorwerp is die hipotetiese, nêrens anders (na ons kennis) proses om die atmosfeer, temperatuur, oppervlaktopografie of ekologie van 'n planeet of ander hemelliggaam te verander om soos die Aarde se omgewing te lyk en dit geskik te maak vir terrestriële lewe.

Die konsep van terraforming het beide in die veld en in die regte wetenskap ontwikkel. Die term self is bekendgestel Jack Williamson (Will Stewart) in die kortverhaal "Collision Orbit" (1), gepubliseer in 1942.

Venus is koel, Mars is warm

In 'n artikel wat in 1961 in die joernaal Science gepubliseer is, het die sterrekundige Carl Sagan voorgestelde. Hy het in die vooruitsig gestel om alge in sy atmosfeer te plant wat water, stikstof en koolstofdioksied in organiese verbindings sou omskep. Hierdie proses sal koolstofdioksied uit die atmosfeer verwyder, wat die kweekhuiseffek sal verminder totdat die temperatuur tot 'n gemaklike vlak daal. Oormaat koolstof sal op die oppervlak van die planeet gelokaliseer word, byvoorbeeld in die vorm van grafiet.

Ongelukkig het latere ontdekkings oor die toestande van Venus getoon dat so 'n proses onmoontlik is. Al is dit net omdat die wolke daar bestaan ​​uit 'n hoogs gekonsentreerde oplossing van swaelsuur. Selfs al kan alge teoreties floreer in die vyandige omgewing van die boonste atmosfeer, is die atmosfeer self eenvoudig te dig—die hoë atmosferiese druk sal byna suiwer molekulêre suurstof produseer, en die koolstof sal verbrand en COXNUMX vrystel.₂.

Ons praat egter meestal oor terraforming in die konteks van die moontlike aanpassing van Mars. (2). In 'n artikel "Planetary Engineering on Mars" wat in 1973 in die joernaal Icarus gepubliseer is, beskou Sagan die Rooi Planeet as 'n potensieel bewoonbare plek vir mense.

2. Visie vir die volgende stadiums van terraforming van Mars

Drie jaar later het NASA die probleem van planetêre ingenieurswese amptelik aangespreek deur die term "planetêre ekosintese". ’n Gepubliseerde studie het tot die gevolgtrekking gekom dat Mars lewe kan onderhou en ’n bewoonbare planeet kan word. In dieselfde jaar is die eerste sessie van die konferensie oor terraforming, toe ook bekend as "planetêre modellering", gereël.

Dit was egter eers in 1982 dat die woord "terraforming" in sy moderne betekenis begin gebruik word. planetoloog Christopher McKay (7) het "Terraforming Mars" geskryf wat in die Journal of the British Interplanetary Society verskyn het. Die referaat het die vooruitsigte vir die selfregulering van die Mars-biosfeer bespreek, en die woord wat deur McKay gebruik word, het sedertdien die voorkeur een geword. In 1984 James Lovelock i Michael Allaby het die boek Greening Mars gepubliseer, een van die eerstes wat 'n nuwe metode beskryf het om Mars te verhit deur gebruik te maak van chloorfluorkoolstowwe (CFK's) wat by die atmosfeer gevoeg word.

In totaal is daar reeds baie navorsing en wetenskaplike besprekings gevoer oor die moontlikheid om hierdie planeet te verhit en sy atmosfeer te verander. Interessant genoeg is sommige hipotetiese metodes om Mars te transformeer dalk reeds binne die tegnologiese vermoëns van die mensdom. Die ekonomiese hulpbronne wat hiervoor benodig word, sal egter veel groter wees as wat enige regering of samelewing tans bereid is om vir so 'n doel te bewillig.

Metodiese benadering

Nadat terraforming 'n wyer sirkulasie van konsepte betree het, het die omvang daarvan begin gesistematiseer. In 1995 Martin J. Fogg (3) in sy boek "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" het hy die volgende definisies aangebied vir verskeie aspekte wat met hierdie veld verband hou:

• planetêre ingenieurswese - die gebruik van tegnologie om die globale eienskappe van die planeet te beïnvloed;
• geo-ingenieurswese - planetêre ingenieurswese spesifiek toegepas op die Aarde. Dit dek slegs daardie makro-ingenieurskonsepte wat die verandering van sekere globale parameters behels soos die kweekhuiseffek, atmosferiese samestelling, sonstraling of skokvloed;
• terraforming - 'n proses van planetêre ingenieurswese, wat veral daarop gemik is om die vermoë van 'n buiteaardse planetêre omgewing te verhoog om lewe in 'n bekende toestand te ondersteun. Die finale prestasie op hierdie gebied sal die skepping van 'n oop planetêre ekosisteem wees wat al die funksies van die aardse biosfeer naboots, ten volle aangepas vir menslike bewoning.

Fogg het ook definisies ontwikkel van planete met verskillende grade van versoenbaarheid in terme van menslike oorlewing daarop. Hy het die planete onderskei:

• bewoon () - 'n wêreld met 'n omgewing soortgelyk genoeg aan die Aarde dat mense gemaklik en vrylik daarin kan woon;
• bioversoenbaar (BP) - planete met fisiese parameters wat lewe op hul oppervlak laat floreer. Selfs al is hulle aanvanklik sonder dit, kan hulle 'n baie komplekse biosfeer bevat sonder dat dit nodig is vir terraforming;
• maklik terravormig (ETP) - planete wat bioversoenbaar of bewoonbaar kan word en ondersteun kan word deur 'n relatief beskeie stel planetêre ingenieurstegnologieë en hulpbronne wat op 'n nabygeleë ruimtetuig of robotvoorlopersending gestoor word.

Fogg stel voor dat Mars in sy jeug 'n biologies versoenbare planeet was, alhoewel dit tans nie in enige van die drie kategorieë pas nie - terraforming is dit uit ETP, te moeilik en te duur.

Om 'n energiebron te hê is 'n absolute vereiste vir lewe, maar die idee van 'n planeet se onmiddellike of potensiële lewensvatbaarheid is gebaseer op baie ander geofisiese, geochemiese en astrofisiese kriteria.

Van besondere belang is die stel faktore wat, benewens die eenvoudiger organismes op Aarde, komplekse meersellige organismes ondersteun. diere. Navorsing en teorieë op hierdie gebied is deel van planetêre wetenskap en astrobiologie.

Jy kan altyd termonukleêre gebruik

In sy padkaart vir astrobiologie definieer NASA die hoofkriteria vir aanpassing as hoofsaaklik "voldoende vloeibare waterbronne, toestande wat bevorderlik is vir die samevoeging van komplekse organiese molekules, en energiebronne om metabolisme te ondersteun." Wanneer toestande op die planeet geskik raak vir die lewe van 'n sekere spesie, kan die invoer van mikrobiese lewe begin. Namate toestande nader aan landgronds raak, kan plantlewe ook daar ingebring word. Dit sal die produksie van suurstof bespoedig, wat in teorie die planeet uiteindelik in staat sal stel om dierelewe te ondersteun.

Op Mars het die gebrek aan tektoniese aktiwiteit die hersirkulasie van gasse uit plaaslike sedimente verhoed, wat gunstig is vir die atmosfeer op Aarde. Tweedens kan aanvaar word dat die afwesigheid van 'n omvattende magnetosfeer rondom die Rooi Planeet gelei het tot die geleidelike vernietiging van die atmosfeer deur die sonwind (4).

4 Swak magnetosfeer beskerm nie Mars-atmosfeer nie

Konveksie in die kern van Mars, wat meestal yster is, het oorspronklik 'n magnetiese veld geskep, maar die dinamo het lankal nie meer funksioneer nie en die Mars-veld het grootliks verdwyn, moontlik as gevolg van kernhitteverlies en stolling. Vandag is die magneetveld 'n versameling kleiner, plaaslike sambreelagtige velde, meestal rondom die suidelike halfrond. Die oorblyfsels van die magnetosfeer bedek ongeveer 40% van die planeet se oppervlak. NASA-sendingnavorsingsresultate spesialis wys dat die atmosfeer hoofsaaklik skoongemaak word deur sonkoronale massa-uitstoot wat die planeet met hoë-energie protone bombardeer.

Terraforming Mars sal twee groot gelyktydige prosesse moet behels - die skepping van 'n atmosfeer en die verhitting daarvan.

’n Dikker atmosfeer van kweekhuisgasse soos koolstofdioksied sal die inkomende sonstraling stop. Aangesien die verhoogde temperatuur kweekhuisgasse by die atmosfeer sal voeg, sal hierdie twee prosesse mekaar versterk. Koolstofdioksied alleen sou egter nie genoeg wees om die temperatuur bo die vriespunt van water te hou nie – iets anders sou nodig wees.

Nog 'n Mars-ondersoek wat onlangs 'n naam gekry het volharding en sal vanjaar bekend gestel word, sal neem probeer om suurstof op te wek. Ons weet dat 'n verdroogde atmosfeer 95,32% koolstofdioksied, 2,7% stikstof, 1,6% argon en ongeveer 0,13% suurstof bevat, plus baie ander elemente in selfs kleiner hoeveelhede. Die eksperiment bekend as vrolikheid (5) is om koolstofdioksied te gebruik en suurstof daaruit te onttrek. Laboratoriumtoetse het getoon dat dit oor die algemeen moontlik en tegnies haalbaar is. Jy moet iewers begin.

5. Geel modules vir die MOXIE-eksperiment op die Perseverance-rover.

baas SpaceX, Elon Musk, hy sou nie homself wees as hy nie sy twee sente in die bespreking oor terraforming van Mars gesit het nie. Een van Musk se idees is om na die Mars-pole af te daal. waterstofbomme. ’n Massiewe bombardement, na sy mening, sou baie termiese energie skep deur die ys te smelt, en dit sou koolstofdioksied vrystel, wat ’n kweekhuiseffek in die atmosfeer sou skep en hitte vasvang.

Die magneetveld rondom Mars sal die marsvaarders teen kosmiese strale beskerm en 'n sagte klimaat op die oppervlak van die planeet skep. Maar jy kan beslis nie 'n groot stuk vloeibare yster daarin sit nie. Daarom bied kenners 'n ander oplossing - voeg w punt librasies L1 in die Mars-Son-stelsel puik kragopwekker, wat 'n redelik sterk magneetveld sal skep.

Die konsep is by die Planetary Science Vision 2050-werkswinkel deur Dr. Jim Groen, direkteur van die Planetary Science Division, NASA se planetêre verkenningsafdeling. Met verloop van tyd sal die magneetveld lei tot 'n toename in atmosferiese druk en gemiddelde temperature. ’n Toename van net 4°C sal ys in die poolstreke laat smelt en gestoorde CO vrystel₂dit sal 'n kragtige kweekhuiseffek veroorsaak. Water sal weer daarheen vloei. Volgens die skeppers is die regte tyd vir die implementering van die projek 2050.

Op sy beurt beloof die oplossing wat verlede Julie deur navorsers aan die Harvard Universiteit voorgestel is nie om die hele planeet gelyktydig te terraform nie, maar kan 'n gefaseerde metode wees. Wetenskaplikes het vorendag gekom oprigting van koepels gemaak van dun lae silika-aerogel, wat deursigtig sou wees en terselfdertyd beskerming teen UV-straling bied en die oppervlak warm maak.

Tydens die simulasie het dit geblyk dat 'n dun, 2-3 cm laag aerogel genoeg is om die oppervlak met soveel as 50 °C te verhit. As ons die regte plekke kies, sal die temperatuur van die fragmente van Mars tot -10 ° C verhoog word. Dit sal steeds laag wees, maar in 'n reeks wat ons kan hanteer. Boonop sal dit waarskynlik die water in hierdie streke die hele jaar in 'n vloeibare toestand hou, wat, gekombineer met konstante toegang tot sonlig, genoeg behoort te wees vir die plantegroei om fotosintese uit te voer.

Ekologiese terraforming

As die idee om Mars te herskep om soos die aarde te lyk fantasties klink, dan verhoog die potensiële terraforming van ander kosmiese liggame die vlak van fantasties tot die nde graad.

Venus is reeds genoem. Minder bekend is die oorwegings terraforming van die maan. Geoffrey A. Landis van NASA het in 2011 bereken dat die skep van 'n atmosfeer rondom ons satelliet met 'n druk van 0,07 atm vanaf suiwer suurstof 'n toevoer van 200 miljard ton suurstof van iewers sal vereis. Die navorser het voorgestel dat dit gedoen kan word deur suurstofreduksiereaksies van maangesteentes te gebruik. Die probleem is dat as gevolg van lae swaartekrag, hy dit vinnig sal verloor. Wat water betref, sal vroeëre planne om die maanoppervlak met komete te bombardeer dalk nie werk nie. Dit blyk dat daar baie plaaslike H in die maangrond is₂0, veral rondom die Suidpool.

Ander moontlike kandidate vir terraforming - miskien slegs gedeeltelik - of paraterraforming, wat bestaan ​​uit die skep van uitheemse ruimteliggame geslote habitatte vir mense (6) is dit: Titan, Callisto, Ganymedes, Europa en selfs Mercurius, Saturnus se maan Enceladus en die dwergplaneet Ceres.

6. Artistieke visie van gedeeltelike terraforming

As ons verder gaan, na eksoplanete, waaronder ons toenemend wêrelde teëkom met groot ooreenkomste met die Aarde, dan betree ons skielik 'n heeltemal nuwe vlak van bespreking. Ons kan planete soos ETP, BP en dalk selfs HP daar op 'n afstand identifiseer, m.a.w. dié wat ons nie in die sonnestelsel het nie. Dan word die bereiking van so 'n wêreld 'n groter probleem as die tegnologie en koste van terraforming.

Baie planetêre ingenieursvoorstelle behels die gebruik van geneties gemodifiseerde bakterieë. Gary King, 'n Louisiana State University mikrobioloog wat die mees ekstreme organismes op aarde bestudeer, merk op dat:

"Sintetiese biologie het ons 'n wonderlike stel gereedskap gegee wat ons kan gebruik om nuwe soorte organismes te skep wat spesifiek aangepas is vir die stelsels wat ons wil beplan."

Die wetenskaplike skets die vooruitsigte vir terraforming, en verduidelik:

"Ons wil geselekteerde mikrobes bestudeer, gene vind wat verantwoordelik is vir oorlewing en bruikbaarheid vir terraforming (soos weerstand teen bestraling en gebrek aan water), en dan hierdie kennis toepas om spesiaal ontwerpte mikrobes geneties te manipuleer."

Die wetenskaplike sien die grootste uitdagings in die vermoë om geneties geskikte mikrobes te selekteer en aan te pas, en glo dat dit "tien jaar of meer" kan neem om hierdie struikelblok te oorkom. Hy merk ook op dat die beste verbintenis sal wees om "nie net een soort mikrobe te ontwikkel nie, maar verskeie wat saamwerk."

In plaas daarvan om die uitheemse omgewing te terraformeer of bykomend tot terraforming, het kenners voorgestel dat mense by hierdie plekke kan aanpas deur genetiese ingenieurswese, biotegnologie en kubernetiese verbeterings.

Lisa Nipp van die MIT Media Lab se Molekulêre Masjiene-span, het gesê sintetiese biologie kan wetenskaplikes in staat stel om mense, plante en bakterieë geneties te verander om organismes aan te pas by toestande op 'n ander planeet.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubrin i Richard L.S. TyloEk glo dat om ander wêrelde bewoonbaar te maak - as 'n voortsetting van die lewensgeskiedenis van die transformerende omgewing op Aarde - heeltemal onaanvaarbaar is. morele plig van die mensdom. Hulle dui ook aan dat ons planeet in elk geval uiteindelik sal ophou om lewensvatbaar te wees. Op die lang termyn moet jy die behoefte om te beweeg oorweeg.

Alhoewel voorstanders glo dat daar niks met die terraforming van onvrugbare planete te doen is nie. etiese kwessies, is daar menings dat dit in elk geval oneties sal wees om met die natuur in te meng.

Gegewe die mensdom se vroeëre hantering van die Aarde, is dit die beste om nie ander planete aan menslike aktiwiteite bloot te stel nie. Christopher McKay voer aan dat terraforming slegs eties korrek is wanneer ons absoluut seker is dat die uitheemse planeet nie inheemse lewe wegsteek nie. En selfs al kry ons dit reg om dit te vind, moet ons dit nie vir ons eie gebruik probeer transformeer nie, maar so optree dat pas by hierdie uitheemse lewe aan. Geensins andersom nie.

Sien ook: