Terraformeerimine – uue Maa ehitamine uude kohta

Ühel päeval võib selguda, et globaalse katastroofi korral ei ole võimalik tsivilisatsiooni Maal taastada ega naasta olukorda, milles see oli enne ohtu. Tasub võtta varuks uus maailm ja ehitada sinna kõik uuesti üles – paremini kui oma koduplaneedil. Kuid me ei tea taevakehi, mis on valmis koheseks asustamiseks. Arvestada tuleb asjaoluga, et sellise koha ettevalmistamine nõuab veidi tööd.

1. Kaas loole "Kokkupõrge orbiidil"

Planeedi, kuu või muu objekti terraformeerimine on hüpoteetiline, mitte kusagil mujal (meile teadaolevalt) protsess, mille käigus muudetakse planeedi või muu taevakeha atmosfääri, temperatuuri, pinna topograafiat või ökoloogiat, et see sarnaneks Maa keskkonnaga ja muudaks selle maapealseks kasutamiseks sobivaks. elu.

Terraformimise kontseptsioon on arenenud nii väli- kui ka reaalteaduses. Termin ise võeti kasutusele Jack Williamson (Will Stewart) 1. aastal ilmunud novellis "Põrkeorbiit" (1942).

Veenus on jahe, Marss soe

1961. aastal ajakirjas Science avaldatud artiklis märkis astronoom Carl Sagan välja pakutud. Ta nägi ette oma atmosfääri vetikate istutamist, mis muudaksid vee, lämmastiku ja süsinikdioksiidi orgaanilisteks ühenditeks. See protsess eemaldab atmosfäärist süsinikdioksiidi, mis vähendab kasvuhooneefekti, kuni temperatuur langeb mugavale tasemele. Liigne süsinik lokaliseerub planeedi pinnale, näiteks grafiidi kujul.

Kahjuks on hilisemad avastused Veenuse tingimuste kohta näidanud, et selline protsess on võimatu. Kasvõi juba sellepärast, et sealsed pilved koosnevad väga kontsentreeritud väävelhappe lahusest. Isegi kui vetikad võiksid teoreetiliselt areneda vaenulikus keskkonnas ülemistes atmosfäärikihtides, on atmosfäär ise lihtsalt liiga tihe – kõrge atmosfäärirõhu tõttu tekiks peaaegu puhas molekulaarne hapnik ja süsinik põleks, vabastades COXNUMX.₂.

Kõige sagedamini räägime aga terraformeerimisest Marsi võimaliku kohanemise kontekstis. (2). 1973. aastal ajakirjas Icarus avaldatud artiklis "Planetary Engineering on Mars" peab Sagan Punast planeeti inimestele potentsiaalselt elamiskõlblikuks paigaks.

2. Visioon Marsi terraformeerimise järgmistest etappidest

Kolm aastat hiljem käsitles NASA ametlikult planeeditehnika probleemi, kasutades terminit "planetaarne ökosüntees". Avaldatud uuringus jõuti järeldusele, et Marss võib toetada elu ja saada elamiskõlblikuks planeediks. Samal aastal korraldati terraformimise, tollal ka "planeedi modelleerimise" nime all tuntud konverentsi esimene sessioon.

Kuid alles 1982. aastal hakati sõna "terraforming" kasutama selle tänapäevases tähenduses. planetoloog Christopher McKay (7) kirjutas "Terraforming Mars", mis ilmus ajakirjas Journal of the British Interplanetary Society. Artiklis käsitleti Marsi biosfääri iseregulatsiooni väljavaateid ja sellest ajast on McKay kasutatud sõna muutunud eelistatumaks. 1984. aastal James Lovelock i Michael Allaby avaldas raamatu Greening Mars, mis on üks esimesi, mis kirjeldas uut meetodit Marsi soojendamiseks, kasutades atmosfääri lisatud klorofluorosüsivesinikke (CFC).

Kokku on juba tehtud palju uuringuid ja teaduslikke arutelusid selle planeedi soojendamise ja selle atmosfääri muutmise võimaluse üle. Huvitaval kombel võivad mõned hüpoteetilised meetodid Marsi ümberkujundamiseks olla juba inimkonna tehnoloogiliste võimaluste piires. Selleks vajaminevad majanduslikud ressursid on aga palju suuremad, kui ükski valitsus või ühiskond on praegu valmis selliseks otstarbeks eraldama.

Metoodiline lähenemine

Pärast seda, kui terraformeerimine jõudis laiemasse mõisteringlusse, hakati selle ulatust süstematiseerima. 1995. aastal Martin J. Fogg (3) oma raamatus "Terraforming: Planetary Environment Engineering" pakkus ta selle valdkonnaga seotud erinevate aspektide jaoks järgmisi määratlusi:

• planetaartehnika - tehnoloogia kasutamine planeedi globaalsete omaduste mõjutamiseks;
• geoinsener - spetsiaalselt Maa jaoks rakendatud planetaartehnika. See hõlmab ainult neid makrotehnika kontseptsioone, mis hõlmavad teatud globaalsete parameetrite muutmist, nagu kasvuhooneefekt, atmosfääri koostis, päikesekiirgus või šokivoog;
• terraformeerimine - planeetide projekteerimise protsess, mille eesmärk on eelkõige suurendada maavälise planetaarse keskkonna võimet toetada elu teadaolevas olekus. Lõplik saavutus selles valdkonnas on avatud planeedi ökosüsteemi loomine, mis jäljendab kõiki maapealse biosfääri funktsioone ja on täielikult kohandatud inimeste elamiseks.

Fogg töötas välja ka planeetide määratlused, millel on inimeste ellujäämise osas erinev ühilduvus. Ta eristas planeete:

• asustatud () - maailm, mille keskkond on Maaga piisavalt sarnane, et inimesed saaksid selles mugavalt ja vabalt elada;
• bioühilduv (BP) – füüsikaliste parameetritega planeedid, mis võimaldavad elul nende pinnal õitseda. Isegi kui neil see esialgu puudub, võivad nad sisaldada väga keerulist biosfääri, ilma et oleks vaja terraformeerimist;
• kergesti terraformeeritav (ETP) – planeedid, mis võivad muutuda bioühilduvaks või elamiskõlbulikuks ning mida saab toetada suhteliselt tagasihoidliku planeeditehnoloogiliste tehnoloogiate ja ressurssidega, mis on salvestatud lähedal asuvale kosmoselaevale või roboti eelkäija missioonile.

Fogg viitab sellele, et tema nooruses oli Marss bioloogiliselt ühilduv planeet, kuigi praegu ei mahu see ühte kolmest kategooriast – selle terraformeerimine on väljaspool ETP-d, liiga keeruline ja liiga kallis.

Energiaallika omamine on elu jaoks absoluutne nõue, kuid idee planeedi vahetu või potentsiaalse elujõulisuse kohta põhineb paljudel muudel geofüüsikalistel, geokeemilistel ja astrofüüsikalistel kriteeriumidel.

Erilist huvi pakub tegurite kogum, mis lisaks Maa lihtsamatele organismidele toetab keerulisi hulkrakse organisme. loomad. Selle valdkonna uuringud ja teooriad on osa planeediteadusest ja astrobioloogiast.

Võite alati kasutada termotuumaenergiat

NASA defineerib oma astrobioloogia tegevuskavas kohanemise peamisteks kriteeriumiteks eelkõige "piisavad vedelad veevarud, tingimused, mis soodustavad keeruliste orgaaniliste molekulide agregatsiooni, ja ainevahetust toetavad energiaallikad". Kui tingimused planeedil muutuvad teatud liigi eluks sobivaks, võib alata mikroobse elu import. Kui tingimused muutuvad maapealsetele lähedasemaks, võib seal asuda ka taimestik. See kiirendab hapniku tootmist, mis teoreetiliselt muudab planeedi lõpuks võimeliseks loomaelu toetama.

Marsil takistas tektoonilise aktiivsuse puudumine kohalike setete gaaside retsirkulatsiooni, mis on Maa atmosfääri jaoks soodne. Teiseks võib oletada, et tervikliku magnetosfääri puudumine Punase planeedi ümber viis atmosfääri järkjärgulise hävimiseni päikesetuule poolt (4).

4 Nõrk magnetosfäär ei kaitse Marsi atmosfääri

Konvektsioon Marsi südamikus, mis koosneb valdavalt rauast, tekitas algselt magnetvälja, kuid dünamo on juba ammu lakanud töötamast ja Marsi väli on suures osas kadunud, võib-olla tuuma soojuskao ja tahkumise tõttu. Tänapäeval on magnetväli väiksemate, kohalike vihmavarjulaadsete väljade kogum, mis paiknevad enamasti lõunapoolkeral. Magnetosfääri jäänused katavad umbes 40% planeedi pinnast. NASA missiooni uurimise tulemused Spetsialist näitavad, et atmosfäär puhastatakse peamiselt päikese koronaalse massi väljapaiskumise tõttu, mis pommitab planeeti suure energiaga prootonitega.

Marsi terraformeerimine peaks hõlmama kahte suurt samaaegset protsessi – atmosfääri loomist ja selle kuumutamist.

Kasvuhoonegaaside, näiteks süsinikdioksiidi, paksem atmosfäär peatab sissetuleva päikesekiirguse. Kuna tõusnud temperatuur lisab atmosfääri kasvuhoonegaase, tugevdavad need kaks protsessi üksteist. Kuid süsihappegaasist üksi ei piisaks, et hoida temperatuuri üle vee külmumispunkti – oleks vaja midagi muud.

Veel üks Marsi sond, mis sai hiljuti nime Püsivus ja käivitatakse sel aastal, võtab püüdes toota hapnikku. Teame, et haruldane atmosfäär sisaldab 95,32% süsinikdioksiidi, 2,7% lämmastikku, 1,6% argooni ja umbes 0,13% hapnikku ning palju muid elemente veelgi väiksemates kogustes. Eksperiment, mida tuntakse kui pipar (5) on kasutada süsinikdioksiidi ja eraldada sellest hapnik. Laboratoorsed testid on näidanud, et see on üldiselt võimalik ja tehniliselt teostatav. Kuskilt tuleb alustada.

5. Kollased moodulid Perseverance kulguri MOXIE katse jaoks.

spacexi boss, Elon Musk, ta poleks tema ise, kui ta ei paneks oma kahte senti Marsi terraformimise üle arutellu. Üks Muski ideedest on laskuda Marsi poolustele. vesinikupommid. Massiline pommitamine tekitaks tema hinnangul jää sulades palju soojusenergiat ja see vabastaks süsihappegaasi, mis tekitaks atmosfääris kasvuhooneefekti, püüdes soojust kinni.

Marsi ümbritsev magnetväli kaitseb marsonaute kosmiliste kiirte eest ja loob planeedi pinnal pehme kliima. Aga kindlasti ei saa sinna sisse panna tohutut tükki vedelat rauda. Seetõttu pakuvad eksperdid teist lahendust - sisestage w libreerimispunkt L1 Marsi-Päikese süsteemis suurepärane generaator, mis loob üsna tugeva magnetvälja.

Kontseptsiooni esitles Planetary Science Vision 2050 töötoas Dr. Jim Green, NASA planeediuuringute osakonna planetaarteaduste osakonna direktor. Aja jooksul tooks magnetväli kaasa atmosfäärirõhu ja keskmise temperatuuri tõusu. Vaid 4 °C tõus sulataks jää polaaraladel, vabastades talletatud süsinikdioksiidi₂see põhjustab võimsa kasvuhooneefekti. Sinna hakkab jälle vesi voolama. Projekti elluviimise reaalne aeg on tegijate sõnul 2050. aasta.

Harvardi ülikooli teadlaste mullu juulis välja pakutud lahendus omakorda ei tõota tervet planeeti korraga terraformeerida, vaid võib olla etapiviisiline meetod. Teadlased tulid välja kuplite püstitamine valmistatud õhukestest silikaaerogeeli kihtidest, mis oleksid läbipaistvad ja pakuksid samal ajal kaitset UV-kiirguse eest ning soojendaksid pinda.

Simulatsiooni käigus selgus, et õhukesest aerogeelikihist, 2-3 cm, piisab pinna soojendamiseks lausa 50 °C võrra. Kui valime õiged kohad, tõstetakse Marsi fragmentide temperatuur -10 ° C-ni. See on endiselt madal, kuid sellises vahemikus, millega saame hakkama. Veelgi enam, see hoiaks nendes piirkondades vee tõenäoliselt aastaringselt vedelas olekus, millest koos pideva päikesevalguse juurdepääsuga peaks piisama taimestikule fotosünteesi läbiviimiseks.

Ökoloogiline terraformeerimine

Kui idee luua Marss uuesti Maa sarnaseks kõlab fantastiliselt, siis teiste kosmiliste kehade potentsiaalne terraformeerimine tõstab fantastilise taseme n-nda astmeni.

Veenust on juba mainitud. Vähem tuntud on kaalutlused kuu terraformeerimine. Geoffrey A. Landis NASA arvutas 2011. aastal, et puhtast hapnikust 0,07 atm rõhuga atmosfääri loomiseks meie satelliidi ümber oleks vaja kuskilt 200 miljardit tonni hapnikku. Teadlane pakkus välja, et seda saab teha Kuu kivimite hapniku redutseerimise reaktsioonide abil. Probleem on selles, et väikese raskusjõu tõttu kaotab ta selle kiiresti. Mis puudutab vett, siis varasemad plaanid Kuu pinda komeetidega pommitada ei pruugi õnnestuda. Selgub, et kuu pinnases on palju kohalikku H-d₂0, eriti lõunapooluse ümbruses.

Teised võimalikud kandidaadid terraformeerimiseks – võib-olla ainult osaliseks – või paraterraformeerimiseks, mis seisneb võõral kosmosekehadel loomises suletud elupaigad inimeste jaoks (6) on need: Titan, Callisto, Ganymedes, Europa ja isegi Merkuur, Saturni kuu Enceladus ja kääbusplaneet Ceres.

6. Kunstiline nägemus osalisest terraformeerimisest

Kui minna kaugemale, eksoplaneetidele, mille hulgas kohtame üha enam Maaga väga sarnaseid maailmu, siis astume järsku täiesti uuele arutelutasandile. Me saame seal kaugelt tuvastada planeete nagu ETP, BP ja võib-olla isegi HP, st. neid, mida meil päikesesüsteemis pole. Siis muutub sellise maailma saavutamine suuremaks probleemiks kui terravormimise tehnoloogia ja kulud.

Paljud planeeditehnoloogia ettepanekud hõlmavad geneetiliselt muundatud bakterite kasutamist. Gary King, Louisiana osariigi ülikooli mikrobioloog, kes uurib Maa kõige äärmuslikumaid organisme, märgib, et:

"Sünteetiline bioloogia on andnud meile suurepärase tööriistakomplekti, mida saame kasutada uut tüüpi organismide loomiseks, mis on spetsiaalselt kohandatud süsteemidele, mida tahame planeerida."

Teadlane kirjeldab terraformeerimise väljavaateid, selgitades:

"Tahame uurida valitud mikroobe, leida geene, mis vastutavad ellujäämise ja terraformeerimisel kasulikkuse eest (näiteks kiirguskindlus ja veepuudus), ning seejärel rakendada neid teadmisi spetsiaalselt loodud mikroobide geneetiliseks muundamiseks."

Teadlane näeb suurimaid väljakutseid võimes geneetiliselt valida ja kohandada sobivaid mikroobe, arvates, et selle takistuse ületamiseks võib kuluda "kümme aastat või rohkem". Ta märgib ka, et kõige parem oleks arendada "mitte ainult ühte tüüpi mikroobe, vaid mitut, mis töötavad koos".

Selle asemel, et terraformeerida või lisaks tulnuka keskkonna terraformeerimisele, on eksperdid väitnud, et inimesed võiksid nende kohtadega kohaneda geenitehnoloogia, biotehnoloogia ja küberneetiliste täiustuste abil.

Liza Nip MIT Media Lab Molecular Machines Team ütles, et sünteetiline bioloogia võib võimaldada teadlastel geneetiliselt muundada inimesi, taimi ja baktereid, et kohandada organisme teise planeedi tingimustega.

Martin J. Fogg, Carl Sagan paastub Robert Zubrin i Richard L.S. TyloUsun, et teiste maailmade elamiskõlblikuks muutmine – kui jätk Maa muutuva keskkonna eluloole – on täiesti vastuvõetamatu. inimkonna moraalne kohustus. Samuti näitavad need, et meie planeet lakkab lõpuks niikuinii olemast elujõuline. Pikemas perspektiivis tuleb arvestada liikumise vajadusega.

Kuigi pooldajad usuvad, et viljatute planeetide terraformeerumisega pole midagi pistmist. eetilised probleemid, on arvamusi, et igal juhul oleks ebaeetiline loodusesse sekkuda.

Arvestades inimkonna varasemat Maaga ümberkäimist, on parem teisi planeete inimtegevusele mitte avaldada. Christopher McKay väidab, et terraformeerimine on eetiliselt õige vaid siis, kui oleme täiesti kindlad, et tulnukate planeet ei varja omamaist elu. Ja isegi kui meil õnnestub see leida, ei peaks me püüdma seda enda tarbeks ümber kujundada, vaid tegutsema nii, et kohaneda selle võõra eluga. Mitte mingil juhul vastupidi.

Vaata ka: