Terraformēšana - jaunas Zemes celtniecība jaunā vietā

Kādu dienu var izrādīties, ka globālas katastrofas gadījumā nebūs iespējams atjaunot civilizāciju uz Zemes vai atgriezties stāvoklī, kādā tā bija pirms draudiem. Ir vērts paturēt rezervē jaunu pasauli un būvēt tur visu no jauna – labāk nekā mēs to darījām uz savas dzimtās planētas. Tomēr mēs nezinām debess ķermeņus, kas būtu gatavi tūlītējai apmešanās vietai. Jārēķinās ar to, ka šādas vietas sagatavošana prasīs zināmu darbu.

1. Stāsta "Sadursme orbītā" vāks

Planētas, mēness vai cita objekta terraformēšana ir hipotētisks, nekur citur (mums zināms) process, kurā tiek mainīta planētas vai cita debess ķermeņa atmosfēra, temperatūra, virsmas topogrāfija vai ekoloģija, lai tā līdzinātos Zemes videi un padarītu to piemērotu sauszemes videi. dzīvi.

Terraformēšanas jēdziens ir attīstījies gan laukā, gan reālajā zinātnē. Pats termins tika ieviests Džeks Viljamsons (Vils Stjuarts) novelē "Sadursmes orbīta" (1), kas publicēta 1942. gadā.

Venera ir vēsa, Marss ir silts

Rakstā, kas publicēts žurnālā Science 1961. gadā, astronoms Kārlis Sagans ierosināts. Viņš paredzēja savā atmosfērā stādīt aļģes, kas pārvērstu ūdeni, slāpekli un oglekļa dioksīdu organiskos savienojumos. Šis process no atmosfēras izvadīs oglekļa dioksīdu, kas samazinās siltumnīcas efektu, līdz temperatūra pazemināsies līdz komfortablam līmenim. Pārmērīgs ogleklis tiks lokalizēts uz planētas virsmas, piemēram, grafīta veidā.

Diemžēl vēlākie atklājumi par Veneras apstākļiem ir parādījuši, ka šāds process nav iespējams. Kaut vai tāpēc, ka mākoņi tur sastāv no ļoti koncentrēta sērskābes šķīduma. Pat ja aļģes teorētiski varētu attīstīties naidīgajā atmosfēras augšējo slāņu vidē, pati atmosfēra vienkārši ir pārāk blīva — augstais atmosfēras spiediens radītu gandrīz tīru molekulāro skābekli, un ogleklis sadegtu, izdalot COXNUMX.₂.

Tomēr visbiežāk mēs runājam par terraformēšanu iespējamās Marsa adaptācijas kontekstā. (2). 1973. gadā žurnālā Icarus publicētajā rakstā "Planetary Engineering on Mars" Sagans uzskata, ka Sarkanā planēta ir potenciāli apdzīvojama vieta cilvēkiem.

2. Vīzija par turpmākajiem Marsa terraformēšanas posmiem

Trīs gadus vēlāk NASA oficiāli pievērsās planētu inženierijas problēmai, izmantojot terminu "planētu ekosintēze". Publicētā pētījumā secināts, ka Marss varētu atbalstīt dzīvību un kļūt par apdzīvojamu planētu. Tajā pašā gadā tika organizēta konferences pirmā sesija par terraformēšanu, kas tolaik bija pazīstama arī kā "planētu modelēšana".

Tomēr tikai 1982. gadā vārdu "terraformēšana" sāka lietot tā mūsdienu nozīmē. planetologs Kristofers Makejs (7) rakstīja "Terraformējošais Marss", kas parādījās British Interplanetary Society žurnālā. Rakstā tika apspriestas Marsa biosfēras pašregulācijas perspektīvas, un kopš tā laika Makkeja lietotais vārds ir kļuvis par vēlamo. 1984. gadā Džeimss Lavloks i Maikls Allabijs izdeva grāmatu Greening Mars, kas ir viena no pirmajām, kurā aprakstīta jauna metode Marsa karsēšanai, izmantojot atmosfērā pievienotos hlorfluorogļūdeņražus (CFC).

Kopumā jau ir veikts daudz pētījumu un zinātnisku diskusiju par iespēju uzsildīt šo planētu un mainīt tās atmosfēru. Interesanti, ka dažas hipotētiskas metodes Marsa pārveidei jau var būt cilvēces tehnoloģisko iespēju robežās. Tomēr šim nolūkam nepieciešamie ekonomiskie resursi būs daudz lielāki, nekā jebkura valdība vai sabiedrība šobrīd vēlas atvēlēt šādam mērķim.

Metodiskā pieeja

Pēc tam, kad terraformēšana nonāca plašākā jēdzienu apritē, sāka sistematizēt tās apjomu. 1995. gadā Mārtiņš J. Fogs (3) Savā grāmatā "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" viņš piedāvāja šādas definīcijas dažādiem ar šo jomu saistītiem aspektiem:

• planētu inženierija - tehnoloģiju izmantošana, lai ietekmētu planētas globālās īpašības;
• ģeoinženierija - planētu inženierija, kas īpaši piemērota Zemei. Tas aptver tikai tās makroinženierijas koncepcijas, kas ietver noteiktu globālu parametru, piemēram, siltumnīcas efekta, atmosfēras sastāva, saules starojuma vai trieciena plūsmas, maiņu;
• terraformēšana - planētu inženierijas process, kura mērķis jo īpaši ir palielināt ārpuszemes planētu vides spēju uzturēt dzīvību zināmā stāvoklī. Pēdējais sasniegums šajā jomā būs atvērtas planētas ekosistēmas izveide, kas atdarina visas sauszemes biosfēras funkcijas, pilnībā pielāgota cilvēku dzīvošanai.

Fogs arī izstrādāja planētu definīcijas ar dažādu saderības pakāpi attiecībā uz cilvēku izdzīvošanu uz tām. Viņš atšķīra planētas:

• apdzīvota () - pasaule, kuras vide ir pietiekami līdzīga Zemei, lai cilvēki tajā varētu ērti un brīvi dzīvot;
• bioloģiski saderīgs (BP) - planētas ar fiziskiem parametriem, kas ļauj uz to virsmas uzplaukt dzīvībai. Pat ja sākotnēji tiem nav, tie var saturēt ļoti sarežģītu biosfēru bez nepieciešamības veikt terraformēšanu;
• viegli terraformējams (ETP) — planētas, kas var kļūt bioloģiski saderīgas vai apdzīvojamas un kuras var atbalstīt ar salīdzinoši pieticīgu planētu inženierijas tehnoloģiju un resursu kopumu, kas glabājas tuvējā kosmosa kuģī vai robotu prekursoru misijā.

Fogs norāda, ka viņa jaunībā Marss bija bioloģiski saderīga planēta, lai gan pašlaik tā neietilpst nevienā no trim kategorijām - tās terraformēšana ir ārpus ETP, pārāk sarežģīta un pārāk dārga.

Enerģijas avota esamība ir absolūta dzīvības prasība, taču ideja par planētas tūlītēju vai potenciālu dzīvotspēju ir balstīta uz daudziem citiem ģeofizikāliem, ģeoķīmiskiem un astrofiziskiem kritērijiem.

Īpaši interesants ir faktoru kopums, kas papildus vienkāršākiem organismiem uz Zemes atbalsta sarežģītus daudzšūnu organismus. dzīvnieki. Pētījumi un teorijas šajā jomā ir daļa no planētu zinātnes un astrobioloģijas.

Jūs vienmēr varat izmantot kodoltermiskos

Savā astrobioloģijas ceļvedī NASA definē galvenos pielāgošanās kritērijus galvenokārt kā "atbilstošus šķidrā ūdens resursus, apstākļus, kas veicina sarežģītu organisko molekulu agregāciju, un enerģijas avotus metabolisma atbalstam". Kad apstākļi uz planētas kļūs piemēroti noteiktas sugas dzīvībai, var sākties mikrobu dzīvības imports. Apstākļiem tuvojoties sauszemes apstākļiem, tur var ieviesties arī augu dzīvība. Tas paātrinās skābekļa ražošanu, kas teorētiski padarīs planētu beidzot spējīgu atbalstīt dzīvnieku dzīvi.

Uz Marsa tektoniskās aktivitātes trūkums neļāva gāzēm no vietējiem nogulumiem recirkulēt, kas ir labvēlīga atmosfērai uz Zemes. Otrkārt, var pieņemt, ka visaptverošas magnetosfēras neesamība ap Sarkano planētu izraisīja pakāpenisku atmosfēras iznīcināšanu saules vēja ietekmē (4).

4 Vāja magnetosfēra neaizsargā Marsa atmosfēru

Konvekcija Marsa kodolā, kas galvenokārt sastāv no dzelzs, sākotnēji radīja magnētisko lauku, tomēr dinamo jau sen vairs nefunkcionē un Marsa lauks lielākoties ir pazudis, iespējams, kodola siltuma zudumu un sacietēšanas dēļ. Mūsdienās magnētiskais lauks ir mazāku, vietēju lietussargam līdzīgu lauku kopums, galvenokārt ap dienvidu puslodi. Magnetosfēras paliekas klāj aptuveni 40% no planētas virsmas. NASA misijas izpētes rezultāti Speciālists parāda, ka atmosfēru galvenokārt attīra saules koronālās masas izmešana, kas bombardē planētu ar augstas enerģijas protoniem.

Terraformējot Marsu, būtu jāiesaista divi lieli vienlaicīgi procesi – atmosfēras radīšana un tās sildīšana.

Biezāka siltumnīcefekta gāzu, piemēram, oglekļa dioksīda, atmosfēra apturēs ienākošo saules starojumu. Tā kā paaugstinātā temperatūra atmosfērā pievienos siltumnīcefekta gāzes, šie divi procesi viens otru pastiprinās. Taču ar ogļskābo gāzi vien nepietiktu, lai temperatūru uzturētu virs ūdens sasalšanas punkta – būtu vajadzīgs kas cits.

Vēl viena Marsa zonde, kas nesen ieguva nosaukumu Neatlaidība un tiks palaists šogad, prasīs mēģinot radīt skābekli. Mēs zinām, ka reta atmosfēra satur 95,32% oglekļa dioksīda, 2,7% slāpekļa, 1,6% argona un aptuveni 0,13% skābekļa, kā arī daudzus citus elementus vēl mazākos daudzumos. Eksperiments, kas pazīstams kā dzīvespriecība (5) ir izmantot oglekļa dioksīdu un iegūt no tā skābekli. Laboratorijas testi ir parādījuši, ka tas kopumā ir iespējams un tehniski iespējams. Kaut kur jāsāk.

5. Dzelteni moduļi MOXIE eksperimentam uz Perseverance rover.

boss SpaceX, Elons Musks, viņš nebūtu viņš pats, ja neieliktu savus divus centus diskusijā par Marsa terraformēšanu. Viena no Muska idejām ir nolaisties uz Marsa poliem. ūdeņraža bumbas. Masveida bombardēšana, pēc viņa domām, radītu daudz siltumenerģijas, kausējot ledu, un tādējādi izdalītos oglekļa dioksīds, kas atmosfērā radītu siltumnīcas efektu, aizturot siltumu.

Magnētiskais lauks ap Marsu pasargās marsonautus no kosmiskajiem stariem un radīs maigu klimatu uz planētas virsmas. Bet tajā noteikti nevar ielikt milzīgu šķidra dzelzs gabalu. Tāpēc eksperti piedāvā citu risinājumu - ievietot w punktu librācijas L1 Marsa-Saules sistēmā lielisks ģenerators, kas radīs diezgan spēcīgu magnētisko lauku.

Koncepciju seminārā Planetary Science Vision 2050 prezentēja Dr. Džims Grīns, NASA Planētu izpētes nodaļas Planētu zinātnes nodaļas direktors. Laika gaitā magnētiskais lauks izraisītu atmosfēras spiediena un vidējās temperatūras paaugstināšanos. Temperatūras paaugstināšanās tikai par 4°C izkausētu ledu polārajos reģionos, izdalot uzglabāto CO₂tas radīs spēcīgu siltumnīcas efektu. Tur atkal tecēs ūdens. Pēc veidotāju domām, reālais projekta īstenošanas laiks ir 2050. gads.

Savukārt Hārvardas universitātes pētnieku pērn jūlijā piedāvātais risinājums nesola teraformēt visu planētu uzreiz, bet varētu būt fāzēta metode. Zinātnieki nāca klajā ar kupolu uzstādīšana izgatavoti no plāniem silika aerogela slāņiem, kas būtu caurspīdīgi un vienlaikus nodrošinātu aizsardzību pret UV starojumu un sildītu virsmu.

Simulācijas laikā izrādījās, ka pietiek ar plānu, 2-3 cm aerogela slāni, lai virsmu uzsildītu pat par 50 °C. Ja mēs izvēlēsimies pareizās vietas, tad Marsa fragmentu temperatūra tiks paaugstināta līdz -10 ° C. Tas joprojām būs zems, bet diapazonā, ar kuru mēs varam tikt galā. Turklāt tas, iespējams, saglabātu ūdeni šajos reģionos visu gadu šķidrā stāvoklī, kam kopā ar pastāvīgu piekļuvi saules gaismai vajadzētu būt pietiekamam, lai veģetācija varētu veikt fotosintēzi.

Ekoloģiskā terraformēšana

Ja ideja par Marsa atjaunošanu, lai tas izskatītos pēc Zemes, izklausās fantastiski, tad citu kosmisko ķermeņu iespējamā terraformēšana paaugstina fantastiskuma līmeni līdz n-jai pakāpei.

Venēra jau tika pieminēta. Mazāk zināmi ir apsvērumi mēness terraformēšana. Džefrijs A. Lendiss NASA 2011. gadā aprēķināja, ka, lai no tīra skābekļa radītu atmosfēru ap mūsu satelītu ar spiedienu 0,07 atm, no kaut kurienes būtu jāpiegādā 200 miljardi tonnu skābekļa. Pētnieks ierosināja, ka to varētu izdarīt, izmantojot skābekļa samazināšanas reakcijas no Mēness iežiem. Problēma ir tāda, ka zemā smaguma dēļ viņš to ātri pazaudēs. Kas attiecas uz ūdeni, tad agrākie plāni bombardēt Mēness virsmu ar komētām var nedarboties. Izrādās, ka Mēness augsnē ir daudz vietējā H₂0, īpaši ap Dienvidpolu.

Citi iespējamie kandidāti terraformēšanai - varbūt tikai daļējai - vai paraterraformēšanai, kas sastāv no radīšanas uz svešiem kosmosa ķermeņiem slēgti biotopi cilvēkiem (6) tie ir: Titāns, Kalisto, Ganimēds, Eiropa un pat Merkurs, Saturna pavadonis Encelads un pundurplanēta Cerera.

6. Daļējas terraformēšanas mākslinieciskais redzējums

Ja mēs ejam tālāk, uz eksoplanētām, starp kurām arvien biežāk sastopamies ar pasaulēm, kas ļoti līdzinās Zemei, tad pēkšņi nonākam pilnīgi jaunā diskusiju līmenī. Mēs varam identificēt tādas planētas kā ETP, BP un ​​varbūt pat HP tur no attāluma, t.i. tiem, kas mums nav Saules sistēmā. Tad šādas pasaules sasniegšana kļūst par lielāku problēmu nekā terraformēšanas tehnoloģija un izmaksas.

Daudzi planētu inženierijas priekšlikumi ietver ģenētiski modificētu baktēriju izmantošanu. Gerijs Kings, Luiziānas štata universitātes mikrobiologs, kurš pēta ekstrēmākos organismus uz Zemes, atzīmē, ka:

"Sintētiskā bioloģija mums ir devusi brīnišķīgu rīku komplektu, ko mēs varam izmantot, lai radītu jaunus organismu veidus, kas ir īpaši pielāgoti sistēmām, kuras mēs vēlamies plānot."

Zinātnieks ieskicē terraformēšanas izredzes, paskaidrojot:

"Mēs vēlamies izpētīt atlasītos mikrobus, atrast gēnus, kas ir atbildīgi par izdzīvošanu un lietderību terraformēšanai (piemēram, izturību pret radiāciju un ūdens trūkumu), un pēc tam pielietot šīs zināšanas, lai ģenētiski izstrādātu īpaši izstrādātus mikrobus."

Zinātnieks lielākos izaicinājumus saskata spējā ģenētiski atlasīt un pielāgot piemērotus mikrobus, uzskatot, ka šī šķēršļa pārvarēšanai varētu paiet "desmit gadi vai vairāk". Viņš arī atzīmē, ka vislabākais būtu attīstīt "ne tikai viena veida mikrobus, bet vairākus, kas darbojas kopā".

Tā vietā, lai veiktu teraformēšanu vai papildus citplanētiešu vides terraformēšanai, eksperti ir ierosinājuši, ka cilvēki varētu pielāgoties šīm vietām, izmantojot gēnu inženieriju, biotehnoloģiju un kibernētiskos uzlabojumus.

Liza Nipa MIT Media Lab Molecular Machines Team teica, ka sintētiskā bioloģija varētu ļaut zinātniekiem ģenētiski modificēt cilvēkus, augus un baktērijas, lai pielāgotu organismus apstākļiem uz citas planētas.

Martins J. Fogs, Kārļa Sagana oraz Roberts Zubrins i Ričards L.S. TyloEs uzskatu, ka citu pasauļu padarīšana par apdzīvojamu – kā pārveidojošās vides dzīves vēstures turpinājums uz Zemes – ir pilnīgi nepieņemama. cilvēces morālais pienākums. Tie arī norāda, ka mūsu planēta galu galā pārstās būt dzīvotspējīga. Ilgtermiņā jums ir jāapsver nepieciešamība pārvietoties.

Lai gan atbalstītāji uzskata, ka nav nekāda sakara ar neauglīgu planētu terraformēšanu. ētikas jautājumiem, izskan viedokļi, ka jebkurā gadījumā būtu neētiski iejaukties dabā.

Ņemot vērā cilvēces agrāko rīcību ar Zemi, labāk nepakļaut citas planētas cilvēku darbībai. Kristofers Makejs apgalvo, ka terraformēšana ir ētiski pareiza tikai tad, ja esam pilnīgi pārliecināti, ka svešā planēta neslēpj vietējo dzīvību. Un pat ja mums izdodas to atrast, nevajag mēģināt pārveidot savai lietošanai, bet rīkoties tā, lai pielāgoties šai svešajai dzīvei. Nekādā gadījumā ne otrādi.

Skatīt arī: