Terraforming – budovanie novej Zeme na novom mieste

Jedného dňa sa môže ukázať, že v prípade globálnej katastrofy nebude možné obnoviť civilizáciu na Zemi ani vrátiť sa do stavu, v akom bola pred hrozbou. Oplatí sa mať v zálohe nový svet a postaviť tam všetko nanovo – lepšie ako sme to robili na našej domovskej planéte. Nepoznáme však nebeské telesá pripravené na okamžité osídlenie. Treba rátať s tým, že príprava takéhoto miesta si vyžiada nejakú prácu.

1. Obálka príbehu „Kolízia na obežnej dráhe“

Teraformácia planéty, mesiaca alebo iného objektu je hypotetický, nikde inde (pokiaľ je nám známe) proces zmeny atmosféry, teploty, topografie povrchu alebo ekológie planéty alebo iného nebeského telesa tak, aby sa podobala zemskému prostrediu a urobila ho vhodnými pre pozemské prostredie. života.

Koncept terraformingu sa vyvinul v teréne aj v skutočnej vede. Zaviedol sa samotný pojem Jack Williamson (Will Stewart) v poviedke „Collision Orbit“ (1), publikovanej v roku 1942.

Venuša je chladná, Mars je teplý

V článku publikovanom v časopise Science v roku 1961 astronóm Carl Sagan navrhované. Predstavil si, že vo svojej atmosfére vysadí riasy, ktoré by premieňali vodu, dusík a oxid uhličitý na organické zlúčeniny. Tento proces odstráni oxid uhličitý z atmosféry, čím sa zníži skleníkový efekt, kým teplota neklesne na príjemnú úroveň. Prebytočný uhlík bude lokalizovaný na povrchu planéty napríklad vo forme grafitu.

Bohužiaľ, neskoršie objavy o podmienkach Venuše ukázali, že takýto proces je nemožný. Už len preto, že tamojšie oblaky pozostávajú z vysoko koncentrovaného roztoku kyseliny sírovej. Aj keby sa riasam teoreticky darilo v nepriateľskom prostredí hornej atmosféry, samotná atmosféra je jednoducho príliš hustá – vysoký atmosférický tlak by produkoval takmer čistý molekulárny kyslík a uhlík by sa spálil a uvoľnil by sa COXNUMX.₂.

Najčastejšie však hovoríme o terraformovaní v súvislosti s potenciálnou adaptáciou Marsu. (2). Sagan v článku „Planetary Engineering on Mars“ publikovanom v časopise Icarus v roku 1973 považuje Červenú planétu za potenciálne obývateľné miesto pre ľudí.

2. Vízia pre ďalšie fázy terraformovania Marsu

O tri roky neskôr sa NASA oficiálne zaoberala problémom planetárneho inžinierstva a použila výraz „planetárna ekosyntéza". Publikovaná štúdia dospela k záveru, že Mars by mohol podporovať život a stať sa obývateľnou planétou. V tom istom roku sa uskutočnilo prvé zasadnutie konferencie o terraformovaní, vtedy známej aj ako „planetárne modelovanie“.

Avšak až v roku 1982 sa slovo „terraforming“ začalo používať v jeho modernom zmysle. planetológ Christopher McKay (7) napísal „Terraforming Mars“, ktorý sa objavil v časopise Journal of the British Interplanetary Society. Dokument diskutoval o perspektívach samoregulácie marťanskej biosféry a slovo, ktoré použil McKay, sa odvtedy stalo preferovaným. V roku 1984 James Lovelock i Michael Allaby vydal knihu Greening Mars, jednu z prvých, ktorá opísala nový spôsob zahrievania Marsu pomocou chlórfluórovaných uhľovodíkov (CFC) pridaných do atmosféry.

Celkovo sa už uskutočnilo veľa výskumov a vedeckých diskusií o možnosti zahrievania tejto planéty a zmeny jej atmosféry. Zaujímavé je, že niektoré hypotetické metódy premeny Marsu už môžu byť v rámci technologických možností ľudstva. Ekonomické zdroje potrebné na to však budú oveľa väčšie, ako je v súčasnosti ochotná vyčleniť na takýto účel akákoľvek vláda alebo spoločnosť.

Metodický prístup

Po tom, čo terraforming vstúpil do širšieho obehu konceptov, začal sa jeho rozsah systematizovať. V roku 1995 Martin J. Fogg (3) vo svojej knihe „Terraforming: Engineering the Planetary Environment“ ponúkol nasledujúce definície rôznych aspektov súvisiacich s touto oblasťou:

• planetárne inžinierstvo - využitie technológií na ovplyvnenie globálnych vlastností planéty;
• geoinžinierstvo - planetárne inžinierstvo aplikované špeciálne na Zem. Zahŕňa iba tie makroinžinierske koncepty, ktoré zahŕňajú zmenu určitých globálnych parametrov, ako je skleníkový efekt, zloženie atmosféry, slnečné žiarenie alebo šokový tok;
• terraformovanie - proces planetárneho inžinierstva, zameraný najmä na zvýšenie schopnosti mimozemského planetárneho prostredia podporovať život v známom stave. Konečným úspechom v tejto oblasti bude vytvorenie otvoreného planetárneho ekosystému, ktorý napodobňuje všetky funkcie pozemskej biosféry, plne prispôsobenej pre ľudské bývanie.

Fogg tiež vyvinul definície planét s rôznym stupňom kompatibility z hľadiska ľudského prežitia na nich. Rozlišoval planéty:

• obývaný () - svet s prostredím natoľko podobným Zemi, že v ňom ľudia môžu pohodlne a slobodne žiť;
• biokompatibilný (BP) - planéty s fyzikálnymi parametrami, ktoré umožňujú na ich povrchu prekvitať život. Aj keď im spočiatku chýba, môžu obsahovať veľmi zložitú biosféru bez potreby terraformovania;
• ľahko terraformovateľné (ETP) - planéty, ktoré sa môžu stať biokompatibilnými alebo obývateľnými a môžu byť podporované relatívne skromným súborom planetárnych inžinierskych technológií a zdrojov uložených na neďalekej kozmickej lodi alebo misii robotického prekurzora.

Fogg naznačuje, že v jeho mladosti bol Mars biologicky kompatibilnou planétou, aj keď v súčasnosti nespadá do žiadnej z troch kategórií - jeho terraformovanie je mimo ETP, je príliš ťažké a príliš drahé.

Mať zdroj energie je absolútnou požiadavkou pre život, ale myšlienka okamžitej alebo potenciálnej životaschopnosti planéty je založená na mnohých iných geofyzikálnych, geochemických a astrofyzikálnych kritériách.

Zaujímavý je najmä súbor faktorov, ktoré okrem jednoduchších organizmov na Zemi podporujú zložité mnohobunkové organizmy. zver. Výskum a teórie v tejto oblasti sú súčasťou planetárnej vedy a astrobiológie.

Vždy môžete použiť termonukleár

NASA vo svojom pláne pre astrobiológiu definuje hlavné kritériá adaptácie ako primárne „adekvátne zdroje tekutej vody, podmienky vedúce k agregácii zložitých organických molekúl a zdroje energie na podporu metabolizmu“. Keď sa podmienky na planéte stanú vhodnými pre život určitého druhu, môže sa začať import mikrobiálneho života. Keď sa podmienky približujú k suchozemským, môže sa tam dostať aj život rastlín. To urýchli produkciu kyslíka, čo teoreticky umožní planéte konečne podporovať život zvierat.

Na Marse nedostatočná tektonická aktivita bránila recirkulácii plynov z miestnych sedimentov, čo je priaznivé pre atmosféru na Zemi. Po druhé, možno predpokladať, že absencia komplexnej magnetosféry okolo Červenej planéty viedla k postupnému ničeniu atmosféry slnečným vetrom (4).

4 Slabá magnetosféra nechráni atmosféru Marsu

Konvekcia v jadre Marsu, ktoré je väčšinou železné, pôvodne vytvorila magnetické pole, avšak dynamo už dávno prestalo fungovať a marťanské pole do značnej miery zmizlo, pravdepodobne v dôsledku straty tepla v jadre a stuhnutia. Dnes je magnetické pole súborom menších miestnych dáždnikovitých polí, väčšinou okolo južnej pologule. Zvyšky magnetosféry pokrývajú asi 40 % povrchu planéty. Výsledky výskumu misie NASA špecialista ukazujú, že atmosféra sa čistí predovšetkým výronmi slnečnej koronálnej hmoty, ktoré bombardujú planétu vysokoenergetickými protónmi.

Teraformácia Marsu by musela zahŕňať dva veľké simultánne procesy – vytváranie atmosféry a jej zahrievanie.

Silnejšia atmosféra skleníkových plynov, ako je oxid uhličitý, zastaví prichádzajúce slnečné žiarenie. Keďže zvýšená teplota bude pridávať do atmosféry skleníkové plyny, tieto dva procesy sa navzájom posilnia. Samotný oxid uhličitý by však na udržanie teploty nad bodom mrazu vody nestačil – bolo by treba niečo iné.

Ďalšia marťanská sonda, ktorá nedávno dostala meno vytrvalosť a bude spustená tento rok, bude trvať snažia sa generovať kyslík. Vieme, že riedka atmosféra obsahuje 95,32 % oxidu uhličitého, 2,7 % dusíka, 1,6 % argónu a asi 0,13 % kyslíka, plus mnoho ďalších prvkov v ešte menšom množstve. Experiment známy ako veselí (5) je použiť oxid uhličitý a extrahovať z neho kyslík. Laboratórne testy ukázali, že je to vo všeobecnosti možné a technicky realizovateľné. Niekde treba začať.

5. Žlté moduly pre experiment MOXIE na roveri Perseverance.

šéf spacex, Elon Musk, nebol by sám sebou, keby svoje dva centy nevložil do diskusie o terraformovaní Marsu. Jedným z Muskových nápadov je zostúpiť na marťanské póly. vodíkové bomby. Masívne bombardovanie by podľa jeho názoru roztopením ľadu vytvorilo veľa tepelnej energie a tým by sa uvoľnil oxid uhličitý, ktorý by v atmosfére vytvoril skleníkový efekt a zachytával teplo.

Magnetické pole okolo Marsu ochráni marsonautov pred kozmickým žiarením a vytvorí na povrchu planéty miernu klímu. Rozhodne do nej ale nemôžete vložiť obrovský kus tekutého železa. Odborníci preto ponúkajú iné riešenie – vložku š libračný bod L1 v systéme Mars-Slnko skvelý generátor, čo vytvorí dosť silné magnetické pole.

Koncept predstavil na workshope Planetary Science Vision 2050 Dr. Jim Green, riaditeľ Planetary Science Division, divízie planetárneho prieskumu NASA. Časom by magnetické pole viedlo k zvýšeniu atmosférického tlaku a priemerných teplôt. Nárast iba o 4 °C by roztopil ľad v polárnych oblastiach a uvoľnil by uložený COXNUMX₂to spôsobí silný skleníkový efekt. Voda tam opäť potečie. Reálny čas na realizáciu projektu je podľa tvorcov rok 2050.

Riešenie, ktoré v júli minulého roka navrhli výskumníci z Harvardskej univerzity, nesľubuje terraformáciu celej planéty naraz, ale mohlo by ísť o postupnú metódu. Vedci prišli na to montáž kupol vyrobené z tenkých vrstiev silika aerogélu, ktorý by bol priehľadný a zároveň by poskytoval ochranu pred UV žiarením a zahrieval povrch.

Počas simulácie sa ukázalo, že tenká, 2-3 cm vrstva aerogélu stačí na zahriatie povrchu až o 50 °C. Ak vyberieme správne miesta, teplota úlomkov Marsu sa zvýši na -10 ° C. Stále to bude nízke, ale v rozsahu, ktorý zvládneme. Navyše by to pravdepodobne udržalo vodu v týchto regiónoch po celý rok v tekutom stave, čo by v kombinácii s neustálym prístupom slnečného žiarenia malo vegetácii stačiť na fotosyntézu.

Ekologické terraformovanie

Ak myšlienka pretvoriť Mars tak, aby vyzeral ako Zem, znie fantasticky, potom potenciálna terraformácia iných kozmických telies zvyšuje úroveň fantastickosti na n-tý stupeň.

Venuša už bola spomenutá. Menej známe sú úvahy terraformovanie Mesiaca. Geoffrey A. Landis z NASA v roku 2011 vypočítali, že vytvorenie atmosféry okolo nášho satelitu s tlakom 0,07 atm z čistého kyslíka by si vyžadovalo prísun 200 miliárd ton kyslíka odniekiaľ. Výskumník navrhol, že by sa to dalo dosiahnuť pomocou reakcií redukcie kyslíka z lunárnych hornín. Problém je, že kvôli nízkej gravitácii ju rýchlo stratí. Čo sa týka vody, skoršie plány na bombardovanie mesačného povrchu kométami nemusia vyjsť. Ukazuje sa, že v lunárnej pôde je veľa lokálneho H₂0, najmä v okolí južného pólu.

Ďalší možní kandidáti na terraformáciu – možno len čiastočnú – alebo paraterraformáciu, ktorá spočíva vo vytváraní na cudzích vesmírnych telesách uzavreté biotopy pre ľudí (6) sú to: Titan, Callisto, Ganymede, Európa a dokonca aj Merkúr, Saturnov mesiac Enceladus a trpasličia planéta Ceres.

6. Umelecké videnie parciálneho terraformingu

Ak pôjdeme ďalej, k exoplanétam, medzi ktorými čoraz častejšie narážame na svety veľmi podobné Zemi, zrazu sa dostávame na úplne novú úroveň diskusie. Planéty ako ETP, BP a možno aj HP tam vieme identifikovať na diaľku, t.j. tie, ktoré v slnečnej sústave nemáme. Potom sa dosiahnutie takéhoto sveta stáva väčším problémom ako technológia a náklady na terraforming.

Mnohé návrhy planetárneho inžinierstva zahŕňajú použitie geneticky modifikovaných baktérií. Gary King, mikrobiológ z Louisianskej štátnej univerzity, ktorý študuje najextrémnejšie organizmy na Zemi, poznamenáva, že:

"Syntetická biológia nám poskytla úžasný súbor nástrojov, ktoré môžeme použiť na vytvorenie nových typov organizmov, ktoré sú špecificky prispôsobené systémom, ktoré chceme plánovať."

Vedec načrtáva vyhliadky na terraformáciu a vysvetľuje:

"Chceme študovať vybrané mikróby, nájsť gény, ktoré sú zodpovedné za prežitie a užitočnosť pre terraforming (ako je odolnosť voči žiareniu a nedostatok vody), a potom aplikovať tieto poznatky na geneticky špeciálne navrhnuté mikróby."

Najväčšie výzvy vidí vedec v schopnosti geneticky vybrať a adaptovať vhodné mikróby, pričom verí, že prekonanie tejto prekážky môže trvať „desať a viac rokov“. Poznamenáva tiež, že najlepšie by bolo vyvinúť "nielen jeden druh mikróbov, ale niekoľko, ktoré spolupracujú."

Namiesto terraformovania alebo okrem terraformovania mimozemského prostredia odborníci navrhli, že ľudia by sa mohli týmto miestam prispôsobiť pomocou genetického inžinierstva, biotechnológie a kybernetických vylepšení.

Lisa Nip z tímu MIT Media Lab Molecular Machines Team uviedol, že syntetická biológia by vedcom mohla umožniť geneticky modifikovať ľudí, rastliny a baktérie, aby sa organizmy prispôsobili podmienkam na inej planéte.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Róbert Zubrin i Richard L.S. TyloSom presvedčený, že urobiť iné svety obývateľnými – ako pokračovanie životnej histórie transformujúceho sa prostredia na Zemi – je úplne neprijateľné. morálna povinnosť ľudstva. Naznačujú tiež, že naša planéta nakoniec aj tak prestane byť životaschopná. Z dlhodobého hľadiska musíte zvážiť potrebu pohybu.

Aj keď zástancovia veria, že s terraformovaním neplodných planét sa nedá nič robiť. etické problémy, sú názory, že v každom prípade by bolo neetické zasahovať do prírody.

Vzhľadom na skoršie zaobchádzanie ľudstva so Zemou je najlepšie nevystavovať iné planéty ľudskej činnosti. Christopher McKay tvrdí, že terraformovanie je eticky správne len vtedy, keď sme si úplne istí, že cudzia planéta neskrýva pôvodný život. A aj keď sa nám ho podarí nájsť, nemali by sme sa ho snažiť premeniť pre vlastnú potrebu, ale konať tak, aby prispôsobiť sa tomuto mimozemskému životu. V žiadnom prípade nie naopak.

Pozri tiež: