Terraformavimas – naujos Žemės kūrimas naujoje vietoje

Vieną dieną gali pasirodyti, kad įvykus pasaulinei katastrofai nebus įmanoma atkurti civilizacijos Žemėje arba grįžti į būseną, kurioje ji buvo prieš grėsmę. Verta turėti rezerve naują pasaulį ir statyti ten viską iš naujo – geriau nei tai padarėme savo gimtojoje planetoje. Tačiau mes nežinome dangaus kūnų, pasiruošusių nedelsiant apsigyventi. Reikia atsižvelgti į tai, kad tokiai vietai paruošti reikės šiek tiek padirbėti.

1. Istorijos „Susidūrimas orbitoje“ viršelis

Planetos, mėnulio ar kito objekto teraformavimas yra hipotetinis, niekur kitur (kiek mums žinoma) procesas, kai planetos ar kito dangaus kūno atmosfera, temperatūra, paviršiaus topografija ar ekologija pakeičiama taip, kad ji būtų panaši į Žemės aplinką ir taptų tinkama. antžeminiam gyvenimui.

Terraformavimo samprata vystėsi tiek lauke, tiek realiame moksle. Buvo įvestas pats terminas Džekas Viljamsonas (Will Stewart) apysakoje „Susidūrimo orbita“ (1), išleistoje 1942 m.

Venera vėsu, Marse šilta

Straipsnyje, paskelbtame žurnale Science 1961 m., astronomas Carlas Saganas pasiūlė. Jis numatė savo atmosferoje pasodinti dumblius, kurie vandenį, azotą ir anglies dioksidą paverstų organiniais junginiais. Šis procesas pašalins iš atmosferos anglies dvideginį, kuris sumažins šiltnamio efektą, kol temperatūra nukris iki patogaus lygio. Anglies perteklius bus lokalizuotas planetos paviršiuje, pavyzdžiui, grafito pavidalu.

Deja, vėlesni atradimai apie Veneros sąlygas parodė, kad toks procesas neįmanomas. Jau vien todėl, kad ten esantys debesys susideda iš labai koncentruoto sieros rūgšties tirpalo. Net jei dumbliai teoriškai galėtų klestėti priešiškoje viršutinių atmosferos sluoksnių aplinkoje, pati atmosfera yra tiesiog per tanki – esant aukštam atmosferos slėgiui, susidarytų beveik grynas molekulinis deguonis, o anglis degtų, išskirdama COXNUMX.₂.

Tačiau dažniausiai apie terraformavimą kalbame potencialaus Marso prisitaikymo kontekste. (2). Straipsnyje „Planetary Engineering on Mars“, paskelbtame žurnale „Icarus“ 1973 m., Saganas mano, kad Raudonoji planeta yra potencialiai tinkama vieta žmonėms.

2. Kitų Marso reljefo formavimo etapų vizija

Po trejų metų NASA oficialiai išsprendė planetų inžinerijos problemą, naudodama terminą "planetų ekosintezė“. Paskelbtame tyrime padaryta išvada, kad Marsas gali palaikyti gyvybę ir tapti tinkama gyventi planeta. Tais pačiais metais buvo surengta pirmoji konferencijos sesija apie terraformavimą, tuomet dar vadinamą „planetų modeliavimu“.

Tačiau tik 1982 m. žodis „terraformavimas“ buvo pradėtas vartoti šiuolaikine jo prasme. planetologas Christopheris McKay'us (7) parašė „Terraformuojantį Marsą“, kuris pasirodė žurnale „Journal of the British Interplanetary Society“. Straipsnyje buvo aptariamos Marso biosferos savireguliacijos perspektyvos, o McKay vartojamas žodis nuo to laiko tapo pageidaujamu. 1984 metais Jamesas Lovelockas i Michaelas Allaby išleido knygą „Žaliuojantis Marsas“, viena pirmųjų aprašiusi naują Marso šildymo metodą, naudojant į atmosferą įpiltus chlorfluorangliavandenilius (CFC).

Iš viso jau buvo atlikta daug tyrimų ir mokslinių diskusijų apie galimybę šildyti šią planetą ir pakeisti jos atmosferą. Įdomu tai, kad kai kurie hipotetiniai Marso transformavimo metodai jau gali būti žmonijos technologinių galimybių ribose. Tačiau tam reikalingi ekonominiai ištekliai bus daug didesni, nei bet kuri vyriausybė ar visuomenė šiuo metu nori skirti tokiam tikslui.

Metodinis požiūris

Į platesnę sąvokų apyvartą patekus teraformavimui, imta sisteminti jo apimtį. 1995 metais Martinas J. Foggas (3) savo knygoje „Terraformavimas: Planetinės aplinkos inžinerija“ jis pateikė šiuos apibrėžimus įvairiems su šia sritimi susijusiems aspektams:

• planetų inžinerija - technologijų naudojimas, siekiant paveikti pasaulines planetos savybes;
• geoinžinerija - planetų inžinerija, pritaikyta specialiai Žemei. Ji apima tik tas makroinžinerijos koncepcijas, kurios apima tam tikrų pasaulinių parametrų, pvz., šiltnamio efekto, atmosferos sudėties, saulės spinduliuotės ar smūgio srauto, keitimą;
• terraformavimas - planetų inžinerijos procesas, kurio tikslas visų pirma padidinti nežemiškos planetinės aplinkos gebėjimą palaikyti gyvybę žinomoje būsenoje. Galutinis pasiekimas šioje srityje bus atviros planetinės ekosistemos, imituojančios visas sausumos biosferos funkcijas, sukūrimas, visiškai pritaikytas gyventi žmonėms.

Foggas taip pat sukūrė planetų apibrėžimus, turinčius skirtingą suderinamumo laipsnį žmonių išgyvenimo jose požiūriu. Jis išskyrė planetas:

• apgyvendinta () – pasaulis, kurio aplinka pakankamai panaši į Žemę, kad žmonės galėtų patogiai ir laisvai jame gyventi;
• biologiškai suderinamas (BP) – planetos, kurių fiziniai parametrai leidžia jų paviršiuje klestėti gyvybei. Net jei iš pradžių jos neturi, jose gali būti labai sudėtinga biosfera, nereikalaujant teraformavimo;
• lengvai teraformuojamas (ETP) – planetos, kurios gali tapti biologiškai suderinamos arba tinkamos gyventi ir gali būti palaikomos palyginti kukliu planetų inžinerijos technologijų rinkiniu ir ištekliais, saugomais netoliese esančiame erdvėlaivyje arba roboto pirmtakų misijoje.

Foggas teigia, kad jo jaunystėje Marsas buvo biologiškai suderinama planeta, nors šiuo metu ji netelpa nė vienai iš trijų kategorijų – reljefo formavimas yra už ETP ribų, per sunkus ir per brangus.

Energijos šaltinio turėjimas yra absoliutus reikalavimas gyvybei, tačiau idėja apie greitą ar potencialų planetos gyvybingumą yra pagrįsta daugeliu kitų geofizinių, geocheminių ir astrofizinių kriterijų.

Ypatingas susidomėjimas yra veiksnių, kurie, be paprastesnių organizmų Žemėje, palaiko sudėtingus daugialąsčius organizmus. gyvūnai. Šios srities tyrimai ir teorijos yra planetų mokslo ir astrobiologijos dalis.

Jūs visada galite naudoti termobranduolinį

Savo astrobiologijos plane NASA apibrėžia pagrindinius prisitaikymo kriterijus kaip „pakankamus skysto vandens išteklius, sąlygas, palankias sudėtingų organinių molekulių agregacijai, ir energijos šaltinius metabolizmui palaikyti“. Kai sąlygos planetoje tampa tinkamos tam tikros rūšies gyvybei, gali prasidėti mikrobų gyvybės importas. Sąlygoms priartėjus prie sausumos, ten taip pat gali atsirasti augalų gyvybė. Tai pagreitins deguonies gamybą, o tai teoriškai leis planetai pagaliau palaikyti gyvūnų gyvenimą.

Marse tektoninio aktyvumo trūkumas neleido recirkuliuoti dujoms iš vietinių nuosėdų, o tai palanku Žemės atmosferai. Antra, galima daryti prielaidą, kad visapusiškos magnetosferos aplink Raudonąją planetą nebuvimas lėmė saulės vėjo laipsnišką atmosferos sunaikinimą (4).

4 Silpna magnetosfera neapsaugo Marso atmosferos

Konvekcija Marso šerdyje, kurią daugiausia sudaro geležis, iš pradžių sukūrė magnetinį lauką, tačiau dinamas jau seniai nustojo veikti, o Marso laukas iš esmės išnyko, galbūt dėl ​​šerdies šilumos nuostolių ir kietėjimo. Šiandien magnetinis laukas yra mažesnių, vietinių skėčius primenančių laukų, daugiausia aplink pietų pusrutulį, rinkinys. Magnetosferos liekanos dengia apie 40% planetos paviršiaus. NASA misijos tyrimų rezultatai Specialistas rodo, kad atmosferą pirmiausia išvalo saulės vainikinės masės išmetimai, bombarduojantys planetą didelės energijos protonais.

Terraformuojant Marsą vienu metu turėtų vykti du dideli procesai – atmosferos kūrimas ir jos šildymas.

Tirštesnė šiltnamio efektą sukeliančių dujų, tokių kaip anglies dioksidas, atmosfera sustabdys patenkančią saulės spinduliuotę. Kadangi pakilusi temperatūra į atmosferą įtrauks šiltnamio efektą sukeliančių dujų, šie du procesai sustiprins vienas kitą. Tačiau vien anglies dvideginio nepakaktų, kad temperatūra būtų aukštesnė už vandens užšalimo tašką – reikėtų kažko kito.

Kitas Marso zondas, kuris neseniai gavo pavadinimą Nuolatumas ir bus paleistas šiais metais, užtruks bando gaminti deguonį. Žinome, kad išretėjusioje atmosferoje yra 95,32 % anglies dioksido, 2,7 % azoto, 1,6 % argono ir apie 0,13 % deguonies, taip pat daug kitų elementų dar mažesniais kiekiais. Eksperimentas, žinomas kaip linksmumas (5) yra naudoti anglies dioksidą ir iš jo išgauti deguonį. Laboratoriniai tyrimai parodė, kad tai apskritai įmanoma ir techniškai įmanoma. Reikia kažkur pradėti.

5. Geltoni moduliai MOXIE eksperimentui su Perseverance rover.

bosas SpaceX, Elonas Muskas, jis nebūtų savimi, jei neįdėtų savo dviejų centų į diskusiją apie Marso reljefo formavimą. Viena iš Musko idėjų – nusileisti į Marso ašigalius. vandenilinės bombos. Masinis bombardavimas, jo nuomone, ištirpindamas ledą sukurtų daug šiluminės energijos, o tai išskirtų anglies dvideginį, kuris atmosferoje sukurtų šiltnamio efektą, sulaikydamas šilumą.

Magnetinis laukas aplink Marsą apsaugos marsonautus nuo kosminių spindulių ir sukurs švelnų klimatą planetos paviršiuje. Bet jūs tikrai negalite įdėti į jį didžiulio gabalo skystos geležies. Todėl ekspertai siūlo kitą sprendimą – įterpti w taškų libracijos L1 Marso-Saulės sistemoje puikus generatorius, kuris sukurs gana stiprų magnetinį lauką.

Koncepciją Planetary Science Vision 2050 seminare pristatė dr. Jimas Greenas, NASA planetų tyrinėjimų skyriaus Planetų mokslo skyriaus direktorius. Laikui bėgant dėl ​​magnetinio lauko padidės atmosferos slėgis ir vidutinė temperatūra. Padidėjus vos 4 °C, ledas poliariniuose regionuose ištirptų ir išsiskirtų sukauptas CO₂tai sukels galingą šiltnamio efektą. Ten vėl tekės vanduo. Kūrėjų teigimu, realus projekto įgyvendinimo laikas – 2050 m.

Savo ruožtu praėjusių metų liepą Harvardo universiteto mokslininkų pasiūlytas sprendimas nežada teraformuoti visos planetos iš karto, bet gali būti laipsniškas metodas. Mokslininkai sugalvojo kupolų statymas pagamintas iš plonų silicio aerogelio sluoksnių, kurie būtų skaidrūs ir tuo pačiu apsaugotų nuo UV spindulių bei sušildytų paviršių.

Simuliacijos metu paaiškėjo, kad pakanka plono, 2-3 cm aerogelio sluoksnio, kad paviršius įkaistų net 50 °C. Jei pasirinksime tinkamas vietas, Marso fragmentų temperatūra bus padidinta iki -10 ° C. Jis vis tiek bus žemas, bet tokio diapazono, kurį galime įveikti. Be to, tai tikriausiai ištisus metus išlaikytų vandenį šiuose regionuose skystą, o kartu su nuolatine saulės šviesa turėtų pakakti augalijai fotosintezei atlikti.

Ekologinis teraformavimas

Jei idėja atkurti Marsą taip, kad jis atrodytų kaip Žemė, skamba fantastiškai, tai galimas kitų kosminių kūnų reljefo formavimas pakelia fantastikos lygį iki n laipsnio.

Venera jau buvo paminėta. Mažiau žinomi svarstymai teraformuojant mėnulį. Geoffrey A. Landis NASA 2011 m. apskaičiavo, kad norint aplink mūsų palydovą sukurti atmosferą, kurios slėgis 0,07 atm iš gryno deguonies, iš kažkur reikės tiekti 200 milijardų tonų deguonies. Tyrėjas pasiūlė, kad tai būtų galima padaryti naudojant deguonies mažinimo reakcijas iš mėnulio uolienų. Problema ta, kad dėl mažos gravitacijos jis greitai jį praras. Kalbant apie vandenį, ankstesni planai bombarduoti Mėnulio paviršių kometomis gali nepasiteisinti. Pasirodo, Mėnulio dirvožemyje yra daug vietinio H₂0, ypač aplink Pietų ašigalį.

Kiti galimi teraformavimo – galbūt tik dalinio – arba paraterraformavimo kandidatai, kuriuos sudaro kūrimas ant svetimos erdvės kūnų uždaros buveinės žmonėms (6) tai yra: Titanas, Callisto, Ganymede, Europa ir net Merkurijus, Saturno palydovas Enceladas ir nykštukinė Cereros planeta.

6. Meninė dalinio terraformavimo vizija

Jei einame toliau, į egzoplanetas, tarp kurių vis dažniau susiduriame su pasauliais, labai panašiais į Žemę, tada staiga patenkame į visiškai naują diskusijų lygį. Ten per atstumą galime identifikuoti tokias planetas kaip ETP, BP ir gal net HP, t.y. tie, kurių neturime Saulės sistemoje. Tuomet tokio pasaulio sukūrimas tampa didesne problema nei reljefo formavimo technologijos ir išlaidos.

Daugelis planetų inžinerijos pasiūlymų yra susiję su genetiškai modifikuotų bakterijų naudojimu. Gary King, Luizianos valstijos universiteto mikrobiologas, tyrinėjantis ekstremaliausius organizmus Žemėje, pažymi, kad:

„Sintetinė biologija suteikė mums nuostabų įrankių rinkinį, kurį galime panaudoti kurdami naujų tipų organizmus, specialiai pritaikytus sistemoms, kurias norime planuoti.

Mokslininkas apibūdina terraformavimo perspektyvas, paaiškindamas:

„Norime ištirti pasirinktus mikrobus, rasti genus, atsakingus už išlikimą ir naudingumą teraformuojant (pvz., atsparumą spinduliuotei ir vandens trūkumui), o vėliau šias žinias pritaikyti genetiškai kurdami specialiai sukurtus mikrobus.

Didžiausius iššūkius mokslininkas įžvelgia gebėjime genetiškai atrinkti ir pritaikyti tinkamus mikrobus, manydamas, kad norint įveikti šią kliūtį gali prireikti „dešimties ar daugiau metų“. Jis taip pat pažymi, kad geriausia būtų sukurti „ne tik vieną mikrobų rūšį, bet kelis, kurie veikia kartu“.

Užuot teraformuojant ar ne tik teraformuojant svetimą aplinką, ekspertai pasiūlė, kad žmonės galėtų prisitaikyti prie šių vietų pasitelkdami genų inžineriją, biotechnologijas ir kibernetikos patobulinimus.

Lisa Nipp MIT Media Lab's Molecular Machines Team teigė, kad sintetinė biologija gali leisti mokslininkams genetiškai modifikuoti žmones, augalus ir bakterijas, kad organizmai prisitaikytų prie sąlygų kitoje planetoje.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robertas Zubrinas i Richardas L.S. TyloManau, kad kitų pasaulių pavertimas tinkamais gyventi – kaip besikeičiančios aplinkos Žemėje gyvavimo istorijos tęsinys – yra visiškai nepriimtinas. moralinė žmonijos pareiga. Jie taip pat rodo, kad mūsų planeta galiausiai vis tiek nustos būti gyvybinga. Ilgainiui turite apsvarstyti poreikį judėti.

Nors šalininkai mano, kad su nevaisingų planetų teraformavimu nėra nieko bendro. etikos klausimais, pasigirsta nuomonių, kad bet kokiu atveju kištis į gamtą būtų neetiška.

Atsižvelgiant į tai, kaip žmonija anksčiau elgėsi su Žeme, geriausia kitų planetų neapsaugoti nuo žmogaus veiklos. Christopheris McKay'us teigia, kad terraformavimas yra etiškai teisingas tik tada, kai esame visiškai tikri, kad svetima planeta neslepia vietinės gyvybės. Ir net jei pavyksta jį rasti, turėtume ne bandyti transformuoti savo reikmėms, o elgtis taip, kad prisitaikyti prie šio svetimo gyvenimo. Jokiu būdu ne atvirkščiai.

Taip pat žiūrėkite: