Тераформиране - изграждане на нова Земя на ново място

Един ден може да се окаже, че в случай на глобална катастрофа няма да е възможно да се възстанови цивилизацията на Земята или да се върне в състоянието, в което е била преди заплахата. Струва си да имаме нов свят в резерв и да построим всичко наново там - по-добре, отколкото направихме на нашата родна планета. Ние обаче не знаем за небесни тела, готови за незабавно заселване. Човек трябва да се съобрази с факта, че ще е необходима известна работа, за да се подготви такова място.

1. Корицата на историята "Сблъсък в орбита"

Тераформирането на планета, луна или друг обект е хипотетичен, никъде другаде (доколкото ни е известно) процес на промяна на атмосферата, температурата, топографията на повърхността или екологията на планета или друго небесно тяло, за да прилича на околната среда на Земята и да го направи подходящ за земни живот.

Концепцията за тераформиране се е развила както в областта, така и в реалната наука. Въведен е самият термин Джак Уилямсън (Уил Стюарт) в разказа "Collision Orbit" (1), публикуван през 1942 г.

Венера е хладна, Марс е топъл

В статия, публикувана в списание Science през 1961 г., астрономът Карл Сейгън предложено. Той си представял да засади водорасли в атмосферата си, които да превръщат водата, азота и въглеродния диоксид в органични съединения. Този процес ще премахне въглеродния диоксид от атмосферата, което ще намали парниковия ефект, докато температурите паднат до комфортни нива. Излишният въглерод ще бъде локализиран на повърхността на планетата, например под формата на графит.

За съжаление, по-късните открития за условията на Венера показаха, че подобен процес е невъзможен. Макар и само защото облаците там се състоят от силно концентриран разтвор на сярна киселина. Дори водораслите теоретично да могат да процъфтяват във враждебната среда на горната атмосфера, самата атмосфера е просто твърде плътна - високото атмосферно налягане ще произведе почти чист молекулярен кислород и въглеродът ще изгори, освобождавайки COXNUMX.₂.

Най-често обаче говорим за тераформиране в контекста на потенциалната адаптация на Марс. (2). В статия „Планетарно инженерство на Марс“, публикувана в списание Icarus през 1973 г., Сейгън смята Червената планета за потенциално обитаемо място за хората.

2. Визия за следващите етапи на тераформирането на Марс

Три години по-късно НАСА официално се обърна към проблема с планетарното инженерство, използвайки термина "планетарен екосинтез". Публикувано проучване заключава, че Марс може да поддържа живот и да стане обитаема планета. През същата година е организирана първата сесия на конференцията по тераформиране, известно тогава още като "планетарно моделиране".

Въпреки това, едва през 1982 г. думата "тераформиране" започва да се използва в съвременния си смисъл. планетолог Кристофър Маккей (7) написа „Тераформиране на Марс“, което се появи в списанието на Британското междупланетно общество. Документът обсъжда перспективите за саморегулиране на марсианската биосфера и думата, използвана от Маккей, оттогава се превърна в предпочитана. През 1984г Джеймс Лавлок i Майкъл Алаби публикува книгата Greening Mars, една от първите, които описват нов метод за нагряване на Марс с помощта на хлорофлуоровъглероди (CFC), добавени към атмосферата.

Като цяло вече са проведени много изследвания и научни дискусии относно възможността за нагряване на тази планета и промяна на нейната атмосфера. Интересното е, че някои хипотетични методи за трансформиране на Марс може би вече са в рамките на технологичните възможности на човечеството. Но икономическите ресурси, необходими за това, ще бъдат много по-големи, отколкото което и да е правителство или общество в момента е готово да отдели за такава цел.

Методически подход

След като тераформирането навлезе в по-широко разпространение на концепции, неговият обхват започна да се систематизира. През 1995г Мартин Дж. Фог (3) в книгата си "Тераформиране: Инженеринг на планетарната среда" той предлага следните определения за различни аспекти, свързани с тази област:

• планетарно инженерство - използването на технологии за влияние върху глобалните свойства на планетата;
• геоинженерия - планетарно инженерство, приложено специално за Земята. Той обхваща само тези макроинженерни концепции, които включват промяна на определени глобални параметри като парников ефект, атмосферен състав, слънчева радиация или ударен поток;
• тераформиране - процес на планетарно инженерство, насочен по-специално към увеличаване на способността на извънземна планетарна среда да поддържа живот в известно състояние. Крайното постижение в тази област ще бъде създаването на отворена планетарна екосистема, която имитира всички функции на земната биосфера, напълно пригодена за обитаване от хора.

Фог също така разработи дефиниции на планети с различна степен на съвместимост по отношение на човешкото оцеляване на тях. Той разграничи планетите:

• обитаван () - свят с среда, достатъчно подобна на тази на Земята, така че хората да могат удобно и свободно да живеят в нея;
• биосъвместим (BP) - планети с физически параметри, които позволяват на повърхността им да процъфтява живот. Дори ако първоначално са лишени от него, те могат да съдържат много сложна биосфера без необходимост от тераформиране;
• лесно се тераформира (ETP) - планети, които могат да станат биосъвместими или обитаеми и могат да бъдат поддържани от сравнително скромен набор от планетарни инженерни технологии и ресурси, съхранявани на близкия космически кораб или роботизирана мисия-прекурсор.

Фог предполага, че в младостта си Марс е бил биологично съвместима планета, въпреки че в момента не се вписва в нито една от трите категории - тераформирането му е извън ETP, твърде трудно и твърде скъпо.

Наличието на източник на енергия е абсолютно изискване за живот, но идеята за непосредствената или потенциална жизнеспособност на планетата се основава на много други геофизични, геохимични и астрофизични критерии.

От особен интерес е наборът от фактори, които в допълнение към по-простите организми на Земята поддържат сложни многоклетъчни организми. животни. Изследванията и теориите в тази област са част от планетарната наука и астробиологията.

Винаги можете да използвате термоядрен

В своята пътна карта за астробиология НАСА определя основните критерии за адаптация като основно "адекватни течни водни ресурси, условия, благоприятни за агрегацията на сложни органични молекули и енергийни източници за поддържане на метаболизма". Когато условията на планетата станат подходящи за живота на определен вид, може да започне вносът на микробен живот. Тъй като условията се доближават до земните, там може да се въведе и растителен живот. Това ще ускори производството на кислород, което на теория ще направи планетата най-накрая способна да поддържа живота на животните.

На Марс липсата на тектонична активност възпрепятства рециркулацията на газовете от местните утайки, което е благоприятно за атмосферата на Земята. Второ, може да се предположи, че липсата на всеобхватна магнитосфера около Червената планета е довела до постепенното разрушаване на атмосферата от слънчевия вятър (4).

4 Слабата магнитосфера не защитава марсианската атмосфера

Конвекцията в ядрото на Марс, което е предимно желязо, първоначално създаде магнитно поле, но динамото отдавна е престанало да функционира и марсианското поле до голяма степен е изчезнало, вероятно поради загуба на топлина в ядрото и втвърдяване. Днес магнитното поле е съвкупност от по-малки, локални подобни на чадър полета, предимно около южното полукълбо. Останките от магнитосферата покриват около 40% от повърхността на планетата. Резултати от изследването на мисията на НАСА специалист показват, че атмосферата се изчиства основно от слънчеви коронарни изхвърляния на маса, които бомбардират планетата с високоенергийни протони.

Тераформирането на Марс би трябвало да включва два големи едновременни процеса - създаването на атмосфера и нейното нагряване.

По-плътната атмосфера от парникови газове като въглероден диоксид ще спре входящата слънчева радиация. Тъй като повишената температура ще добави парникови газове в атмосферата, тези два процеса ще се подсилват взаимно. Само въглеродният диоксид обаче не би бил достатъчен, за да поддържа температурата над точката на замръзване на водата - ще е необходимо нещо друго.

Друга марсианска сонда, която наскоро получи име постоянство и ще бъде пуснат тази година, ще вземе опитвайки се да генерира кислород. Знаем, че разредената атмосфера съдържа 95,32% въглероден диоксид, 2,7% азот, 1,6% аргон и около 0,13% кислород, плюс много други елементи в още по-малки количества. Експериментът, известен като бодрост (5) е да използва въглероден диоксид и да извлича кислород от него. Лабораторните тестове показват, че това като цяло е възможно и технически осъществимо. Трябва да започнете отнякъде.

5. Жълти модули за експеримента MOXIE на марсохода Perseverance.

шеф на spacex, Илон Мъск, той не би бил себе си, ако не вложи двата си цента в дискусията за тераформирането на Марс. Една от идеите на Мъск е да се спусне до марсианските полюси. водородни бомби. Масова бомбардировка, според него, би създала много топлинна енергия чрез топене на леда и това би освободило въглероден диоксид, което би създало парников ефект в атмосферата, улавяйки топлината.

Магнитното поле около Марс ще предпазва марсонавтите от космическите лъчи и ще създава мек климат на повърхността на планетата. Но определено не можете да поставите огромно парче течно желязо вътре в него. Затова експертите предлагат друго решение - вмъкнете w точка на либрация L1 в системата Марс-Слънце страхотен генератор, което ще създаде доста силно магнитно поле.

Концепцията беше представена на семинара Planetary Science Vision 2050 от Dr. Джим Грийн, директор на отдела за планетарни науки, отдела за изследване на планетите на НАСА. С течение на времето магнитното поле ще доведе до повишаване на атмосферното налягане и средните температури. Повишаване от само 4°C би разтопило леда в полярните региони, освобождавайки складирания CO₂това ще предизвика мощен парников ефект. Там пак ще тече вода. Според създателите, реалното време за изпълнение на проекта е 2050 година.

На свой ред решението, предложено през юли миналата година от изследователи от Харвардския университет, не обещава да тераформира цялата планета наведнъж, а може да бъде поетапен метод. Учените измислиха издигане на куполи направен от тънки слоеве силициев аерогел, който би бил прозрачен и в същото време осигурявал защита от UV радиация и затоплял повърхността.

По време на симулацията се оказа, че тънък слой аерогел, 2-3 cm, е достатъчен, за да загрее повърхността с цели 50 °C. Ако изберем правилните места, тогава температурата на фрагментите от Марс ще се повиши до -10 ° C. Той все още ще бъде нисък, но в диапазон, с който можем да се справим. Освен това вероятно ще поддържа водата в тези региони в течно състояние през цялата година, което, съчетано с постоянен достъп до слънчева светлина, би трябвало да е достатъчно за растителността да извършва фотосинтеза.

Екологично тераформиране

Ако идеята за пресъздаване на Марс, за да изглежда като Земята, звучи фантастично, тогава потенциалното тераформиране на други космически тела повишава нивото на фантастичност до n-та степен.

Венера вече беше спомената. По-малко известни са съображенията тераформиране на луната. Джефри А. Ландис от НАСА изчислиха през 2011 г., че създаването на атмосфера около нашия сателит с налягане от 0,07 atm от чист кислород ще изисква доставка на 200 милиарда тона кислород от някъде. Изследователят предполага, че това може да се направи с помощта на реакции за намаляване на кислорода от лунни скали. Проблемът е, че поради ниската гравитация той бързо ще го загуби. Що се отнася до водата, по-ранните планове за бомбардиране на лунната повърхност с комети може да не проработят. Оказва се, че в лунната почва има много местен H₂0, особено около Южния полюс.

Други възможни кандидати за тераформиране - може би само частично - или паратераформиране, което се състои в създаване на извънземни космически тела затворени местообитания за хората (6) това са: Титан, Калисто, Ганимед, Европа и дори Меркурий, луната на Сатурн Енцелад и планетата джудже Церера.

6. Художествена визия за частично тераформиране

Ако отидем по-далеч, до екзопланети, сред които все по-често срещаме светове с голяма прилика със Земята, тогава изведнъж навлизаме на съвсем ново ниво на дискусия. Можем да идентифицираме планети като ETP, BP и може би дори HP там от разстояние, т.е. тези, които ги нямаме в Слънчевата система. Тогава постигането на такъв свят се превръща в по-голям проблем от технологията и разходите за тераформиране.

Много предложения за планетарно инженерство включват използването на генетично модифицирани бактерии. Гари Кинг, микробиолог от Държавния университет на Луизиана, който изучава най-екстремните организми на Земята, отбелязва, че:

„Синтетичната биология ни даде чудесен набор от инструменти, които можем да използваме, за да създадем нови видове организми, които са специално пригодени за системите, които искаме да планираме.“

Ученият очертава перспективите за тераформиране, като обяснява:

„Искаме да изследваме избрани микроби, да намерим гени, които са отговорни за оцеляването и полезността за тераформиране (като устойчивост на радиация и липса на вода), и след това да приложим тези знания за генетично инженерство на специално проектирани микроби.“

Ученият вижда най-големите предизвикателства в способността за генетичен подбор и адаптиране на подходящи микроби, вярвайки, че може да отнеме "десет години или повече", за да се преодолее това препятствие. Той също така отбелязва, че най-добрият залог би бил да се разработи „не само един вид микроб, а няколко, които работят заедно“.

Вместо тераформиране или в допълнение към тераформиране на извънземната среда, експертите предполагат, че хората могат да се адаптират към тези места чрез генно инженерство, биотехнологии и кибернетични подобрения.

Лиза Нип от екипа на MIT Media Lab Molecular Machines, каза, че синтетичната биология може да позволи на учените да модифицират генетично хора, растения и бактерии, за да адаптират организмите към условията на друга планета.

Мартин Дж. Фог, Карл Сейгън ораз Робърт Зубрин i Ричард Л.С. ТайлоВярвам, че превръщането на други светове в обитаеми - като продължение на жизнената история на трансформиращата се среда на Земята - е напълно неприемливо. морален дълг на човечеството. Те също така показват, че нашата планета така или иначе ще престане да бъде жизнеспособна. В дългосрочен план трябва да имате предвид необходимостта от движение.

Въпреки че привържениците смятат, че няма нищо общо с тераформирането на безплодни планети. етични въпроси, има мнения, че във всеки случай би било неетично да се намесва в природата.

Като се има предвид по-ранното отношение на човечеството към Земята, най-добре е други планети да не се излагат на човешка дейност. Кристофър Маккей твърди, че тераформирането е етично правилно само когато сме абсолютно сигурни, че извънземната планета не крие роден живот. И дори да успеем да го намерим, не трябва да се опитваме да го трансформираме за собствена употреба, а да действаме така, че да се адаптират към този извънземен живот. В никакъв случай обратното.

Вижте също: