Terraforming - bygga en ny jord på en ny plats

En dag kan det visa sig att i händelse av en global katastrof kommer det inte att vara möjligt att återställa civilisationen på jorden eller återgå till det tillstånd som den var i före hotet. Det är värt att ha en ny värld i reserv och bygga upp allt på nytt där – bättre än vad vi gjorde på vår hemplanet. Men vi känner inte till himlakroppar som är redo för omedelbar bosättning. Man får räkna med att det kommer att krävas en del arbete för att iordningställa en sådan plats.

1. Omslag till berättelsen "Collision in Orbit"

Att terraforma en planet, måne eller annat objekt är en hypotetisk, ingen annanstans (såvitt vi vet) process för att förändra atmosfären, temperaturen, yttopografin eller ekologin hos en planet eller annan himlakropp för att likna jordens miljö och göra den lämpar sig för jordelivet.

Begreppet terraforming har utvecklats både inom fältet och i verklig vetenskap. Själva termen introducerades Jack Williamson (Will Stewart) i berättelsen "Collision Orbit" (1), publicerad 1942.

Venus är kall, Mars är varm

I en artikel publicerad i tidskriften Science 1961 skrev astronomen Carl Sagan föreslagen. Han föreställde sig att plantera alger i dess atmosfär som skulle omvandla vatten, kväve och koldioxid till organiska föreningar. Denna process kommer att ta bort koldioxid från atmosfären, vilket minskar växthuseffekten tills temperaturen sjunker till behagliga nivåer. Överskott av kol kommer att lokaliseras på planetens yta, till exempel i form av grafit.

Tyvärr visade senare upptäckter om Venus förhållande att en sådan process var omöjlig. Om så bara för att molnen där består av en högkoncentrerad lösning av svavelsyra. Även om alger teoretiskt sett skulle kunna växa i den fientliga miljön i den övre atmosfären, är atmosfären i sig helt enkelt för tät - högt atmosfärstryck skulle producera nästan rent molekylärt syre, och kol skulle brinna och frigöra CO igen.₂.

Men oftast talar vi om terraforming i samband med den potentiella anpassningen av Mars. (2). I artikeln "Planetary Engineering on Mars", som publicerades i tidskriften Icarus 1973, ansåg Sagan att den röda planeten var en potentiellt beboelig plats för människor.

2. Vision för nästa stadier av terraforming av Mars

Tre år senare tog NASA formellt upp problemet med planetteknik med termen "planetarisk ekosyntes". Den publicerade studien drog slutsatsen att Mars kunde stödja liv och bli en beboelig planet. Samma år anordnades den första sessionen av en konferens om terraformning, då även känd som "planetarisk modellering".

Det var dock inte förrän 1982 som ordet "terraforming" började användas i sin moderna betydelse. Planetolog Christopher McKay (7) skrev tidningen "Terraforming Mars", som publicerades i Journal of the British Interplanetary Society. Tidningen diskuterade utsikterna för självreglering av Mars biosfär, och ordet som används av Mackay har sedan dess blivit det föredragna ordet. År 1984 James Lovelock i Michael Allaby publicerade boken Greening Mars, en av de första som beskrev en ny metod för att värma Mars med hjälp av klorfluorkolväten (CFC) som tillförs atmosfären.

Totalt har det redan genomförts en hel del forskning och vetenskapliga diskussioner om möjligheten att värma upp denna planet och ändra dess atmosfär. Intressant nog kan vissa hypotetiska metoder för att transformera Mars redan vara inom mänsklighetens tekniska kapacitet. De ekonomiska resurserna som krävs för detta kommer dock att vara mycket större än de som någon regering eller samhälle för närvarande är villig att ägna åt ett sådant syfte.

Metodiskt förhållningssätt

Efter att terraforming kommit in i en bredare cirkulation av begrepp, började dess omfattning systematiseras. År 1995 Martyn J. Fogg (3) i sin bok Terraforming: Engineering Planetary Environments föreslog han följande definitioner för olika aspekter relaterade till detta område:

• planetarisk ingenjörskonst - Användning av teknik för att påverka planetens globala egenskaper;
• geoteknik - Planetteknik tillämpad specifikt på jorden. Den täcker endast de makrotekniska koncept som involverar förändring av vissa globala parametrar såsom växthuseffekten, atmosfärens sammansättning, solstrålning eller chockflöde;
• terraformning - en process av planetarisk ingenjörskonst, som särskilt syftar till att öka förmågan hos en utomjordisk planetarisk miljö att stödja liv i ett känt tillstånd. Den sista prestationen på detta område kommer att vara skapandet av ett öppet planetariskt ekosystem som efterliknar alla funktioner i den terrestra biosfären, helt anpassat för mänsklig bebyggelse.

Fogg utvecklade också definitioner av planeter med varierande grad av kompatibilitet när det gäller mänsklig överlevnad på dem. Han särskiljde planeterna:

• bebodd () - en värld med en miljö som liknar jorden tillräckligt för att människor bekvämt och fritt kan leva i den;
• biokompatibel (BP) - planeter med fysiska parametrar som tillåter liv att frodas på deras yta. Även om de till en början saknar det, kan de innehålla en mycket komplex biosfär utan behov av terraformning;
• lätt terraformerad (ETP) - planeter som kan bli biokompatibla eller beboeliga och kan stödjas av en relativt blygsam uppsättning planetarisk ingenjörsteknik och resurser lagrade på ett närliggande rymdskepp eller robotföregångaruppdrag.

Fogg antyder att Mars var en biologiskt kompatibel planet i sin ungdom, även om den för närvarande inte faller inom någon av de tre kategorierna - dess terraformning är bortom ETP, för svår och för dyr.

Närvaron av en energikälla är ett absolut krav för liv, men idén om en planets omedelbara eller potentiella livskraft är baserad på många andra geofysiska, geokemiska och astrofysiska kriterier.

Av särskilt intresse är uppsättningen faktorer som, förutom de enklare organismerna på jorden, stödjer komplexa flercelliga organismer. djur. Forskning och teorier inom detta område är en del av planetarisk vetenskap och astrobiologi.

Du kan alltid använda termonukleär

I sin Astrobiology Roadmap definierar NASA viktiga anpassningskriterier som i första hand "tillräckliga flytande vattenresurser, förhållanden som främjar aggregering av komplexa organiska molekyler och energikällor för att stödja metabolism." När förhållandena på planeten blir lämpliga för livet för en viss art, kan importen av mikrobiellt liv börja. När förhållandena närmar sig jordens, kan växtliv introduceras. Detta skulle påskynda syreproduktionen, vilket teoretiskt skulle göra planeten äntligen kapabel att stödja djurliv.

På Mars förhindrade bristen på tektonisk aktivitet återvinning av gaser från lokala sediment, vilket på jorden är fördelaktigt för atmosfären. För det andra kan det antas att frånvaron av en heltäckande magnetosfär runt den röda planeten ledde till en gradvis förstörelse av atmosfären av solvinden (4).

4. En svag magnetosfär skyddar inte Mars atmosfär

Konvektion i Mars kärna, som mestadels är järn, skapade till en början ett magnetfält, men dynamo har för länge sedan upphört att fungera och Marsfältet har i stort sett försvunnit, möjligen på grund av kärnans värmeförlust och stelning. Idag är magnetfältet en samling av mindre fält, liknande lokala paraplyer, främst runt södra halvklotet. Resterna av magnetosfären täcker cirka 40 % av planetens yta. NASA-uppdragsforskningsresultat specialist visar att atmosfären rensas främst av solkoronala massutkastningar, som bombarderar planeten med högenergiprotoner.

Terraforming av Mars skulle behöva involvera två stora samtidiga processer – skapandet av en atmosfär och dess uppvärmning.

En tjockare atmosfär av växthusgaser som koldioxid kommer att stoppa inkommande solstrålning. När högre temperaturer tillför växthusgaser till atmosfären kommer de två processerna att förstärka varandra. Men enbart koldioxid skulle inte vara tillräckligt för att hålla temperaturen över vattnets fryspunkt – något annat skulle behövas.

Ytterligare en Mars-sond som nyligen fick ett namn Uthållighet och kommer att lanseras i år, kommer att ta försök att generera syre. Vi vet att den tunna atmosfären innehåller 95,32 % koldioxid, 2,7 % kväve, 1,6 % argon och cirka 0,13 % syre, samt många andra grundämnen i ännu mindre mängder. Experimentet känt som gladlynthet (5) är att använda koldioxid och extrahera syre från den. Laboratorietester har visat att detta i allmänhet är möjligt och tekniskt genomförbart. Man måste börja någonstans.

5. Gula moduler för MOXIE-experimentet på Perseverance-rovern.

chef SpaceX, Elon Musk, han skulle inte vara sig själv om han inte lade in sina två cent i diskussionen om att terraforma Mars. En av Musks idéer är att gå ner till marspolerna. vätebomber. Ett massivt bombardement, enligt hans åsikt, skulle skapa mycket värmeenergi genom att smälta isen, och detta skulle frigöra koldioxid, vilket skulle skapa en växthuseffekt i atmosfären och fånga värme.

Magnetfältet runt Mars kommer att skydda marsonauter från kosmisk strålning och kommer att skapa ett milt klimat på planetens yta. Men du kommer definitivt inte att kunna lägga en stor bit flytande järn inuti den. Därför erbjuder experter en annan lösning - infoga w punktlibrering L1 i Mars-Sun-systemet bra generator, vilket kommer att skapa ett ganska starkt magnetfält.

Konceptet presenterades på Planetary Science Vision 2050-workshopen av Dr. Jim Green, chef för Planetary Science Division, NASA:s planetariska utforskningsavdelning. Med tiden skulle magnetfältet få atmosfärstrycket och medeltemperaturen att öka. En ökning med bara 4°C skulle smälta is i polarområdena och frigöra lagrad COXNUMX.₂detta kommer att orsaka en kraftfull växthuseffekt. Vatten kommer att rinna dit igen. Enligt skaparna är den faktiska genomförandetiden för projektet 2050.

I sin tur lovar den lösning som föreslogs i juli förra året av forskare från Harvard University inte att terraforma hela planeten på en gång, utan kan vara en steg-för-steg-metod. Forskare har kommit fram till konstruktion av "kupoler" från tunna lager av silica aerogel som skulle vara transparent och samtidigt ge UV-skydd och värma ytan.

Under simuleringen visade det sig att ett tunt, 2-3 cm lager aerogel räcker för att värma upp ytan med så mycket som 50 °C. Om vi ​​väljer rätt platser betyder det att temperaturen på Mars fragment kommer att höjas till -10°C. Det kommer fortfarande att vara lågt, men inom ett intervall vi klarar av. Dessutom skulle det sannolikt hålla vattnet i dessa regioner i flytande tillstånd året runt, vilket i kombination med konstant tillgång till solljus borde vara tillräckligt för att växtligheten ska kunna utföra fotosyntes.

Ekologisk terraformning

Om idéer om att återskapa Mars för att likna jorden låter fantastiska, så tar den potentiella terraformningen av andra kosmiska kroppar fantasinivån till den n:e graden.

Venus har redan nämnts. Mindre kända är överväganden ang terraformera månen. Jeffrey A. Landis NASA beräknade 2011 att skapa en atmosfär runt vår satellit med ett tryck på 0,07 atm från rent syre skulle kräva tillförsel av 200 miljarder ton syre någonstans ifrån. Forskaren föreslog att detta kunde göras med hjälp av syrereduktionsreaktioner från månstenar. Problemet är att på grund av den låga gravitationen kommer han snabbt att tappa den. När det gäller vatten kanske tidigare planer på att bombardera månens yta med kometer inte fungerar. Det visar sig att det finns mycket lokalt H i månjorden₂0, speciellt runt Sydpolen.

Andra möjliga kandidater för terraforming - kanske bara partiell - eller paraterraforming, bestående av skapande på främmande rymdkroppar slutna livsmiljöer för människor (6) är dessa: Titan, Callisto, Ganymedes, Europa och till och med Merkurius, Saturnus måne Enceladus och dvärgplaneten Ceres.

6. Konstnärlig vision av partiell terraforming

Om vi ​​går vidare till exoplaneter, bland vilka vi alltmer stöter på världar med stora likheter med jorden, så når vi plötsligt en helt ny nivå av diskussion. Vi kan identifiera planeter där på avstånd som ETP, BP och kanske även HP, d.v.s. de som vi inte har i solsystemet. Då blir det ett större problem att uppnå en sådan värld än tekniken och kostnaderna för terraforming.

Många planetariska ingenjörsförslag involverar användningen av genetiskt modifierade bakterier. Gary King, en mikrobiolog vid Louisiana State University som studerar de mest extrema organismerna på jorden, noterar att:

"Syntetisk biologi har gett oss en anmärkningsvärd uppsättning verktyg som kan användas för att skapa nya typer av organismer specifikt anpassade till de system vi vill konstruera."

Forskaren beskriver utsikterna för terraforming och förklarar:

"Vi vill studera utvalda mikrober, hitta gener som är ansvariga för överlevnad och användbarhet för terraforming (som motstånd mot strålning och brist på vatten), och sedan tillämpa denna kunskap för att genmanipulera specialdesignade mikrober."

Forskaren ser de största utmaningarna i förmågan att genetiskt selektera och anpassa lämpliga mikrober, och tror att det kan ta "tio år eller mer" att övervinna detta hinder. Han noterar också att det bästa sättet skulle vara att utveckla "inte bara en typ av mikrober, utan flera som arbetar tillsammans."

Experter har föreslagit att i stället för, eller utöver, terraformande främmande miljöer, kan människor anpassa sig till dessa platser genom genteknik, bioteknik och cybernetiska förbättringar.

Lisa Nipp från MIT Media Labs team för molekylära maskiner sa att syntetisk biologi kan tillåta forskare att genetiskt modifiera människor, växter och bakterier och anpassa organismerna till förhållandena på en annan planet.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubrin i Richard L.S. TyloJag tror att det är helt oacceptabelt att göra andra världar beboeliga - som en fortsättning på livshistorien för den förvandlande miljön på jorden. mänsklighetens moraliska plikt. De indikerar också att vår planet så småningom kommer att upphöra att vara livskraftig ändå. På lång sikt måste man överväga behovet av att flytta.

Även om förespråkarna tror att det inte finns något att göra med att terraforma karga planeter. etiska problem, det finns åsikter om att det i alla fall skulle vara oetiskt att störa naturen.

Med tanke på mänsklighetens tidigare behandling av jorden är det bäst att lämna andra planeter oexponerade för mänsklig aktivitet. Christopher McKay hävdar att terraforming är etiskt korrekt endast när vi är helt säkra på att den främmande planeten inte döljer inhemskt liv. Och även om vi lyckas hitta den, bör vi inte försöka omvandla den för eget bruk, utan agera på ett sådant sätt att anpassa sig till detta främmande liv. I inget fall är det tvärtom.

Se även: