Терраформінг - будівництво нової Землі на новому місці

Одного разу може виявитися, що у разі глобальної катастрофи відновити цивілізацію на Землі або повернутися до стану, в якому вона була до загрози, не вдасться. Варто мати в запасі новий світ і будувати там все наново – краще, ніж ми це зробили на рідній планеті. Однак ми не знаємо небесних тіл, які готові до негайного заселення. Доводиться зважати на те, що знадобиться деяка робота з підготовки такого місця.

1. Обкладинка оповідання «Зіткнення на орбіті»

Тераформування планети, місяця або іншого об'єкта — це гіпотетичний, ніде більший (наскільки нам відомо) процес зміни атмосфери, температури, топографії поверхні чи екології планети чи іншого небесного тіла, щоб вони нагадували довкілля Землі та зробити його придатним для земного життя.

Концепція тераформування розвивалася як і польових умовах, і у реальної науці. Сам термін було введено Джек Вільямсон (Вілл Стюарт) в оповіданні "Орбіта зіткнення" (1), опублікованому в 1942 році.

Венера прохолодна, теплий Марс

У статті, опублікованій у журналі Science у 1961 році, астроном Карл Саган запропонований. Він уявив посадку в його атмосфері водоростей, які будуть перетворювати воду, азот та вуглекислий газ на органічні сполуки. Цей процес видалить з атмосфери вуглекислий газ, що зменшить парниковий ефект доти, доки температура не впаде до комфортного рівня. Надлишок вуглецю буде локалізований на поверхні планети, наприклад у вигляді графіту.

На жаль, пізніші відкриття про умови Венери показали, що такий процес неможливий. Хоча б тому, що хмари складаються з висококонцентрованого розчину сірчаної кислоти. Навіть якби водорості теоретично могли розвиватися у ворожому середовищі верхніх шарів атмосфери, сама атмосфера там просто надто щільна — високий атмосферний тиск справляв би майже чистий молекулярний кисень, а вуглець згоряв би знову виділяючи СО.₂.

Проте найчастіше говоримо про терраформировании у тих потенційної адаптації Марса. (2). У статті «Планетарна інженерія на Марсі», опублікованій у журналі «Ікар» у 1973 році, Саган вважає Червону планету потенційно житлом для людей.

2. Бачення наступних етапів тераформування Марса

Через три роки НАСА офіційно звернулося до проблеми планетарної інженерії, використовуючи термін «планетарний екосинтез“. Опубліковане дослідження дійшло висновку, що Марс зможе підтримувати життя і стане жити планетою. У тому ж році була організована перша сесія конференції з тераформування, відома тоді також як «планетарне моделювання».

Проте лише 1982 року слово «терраформування» стало використовуватися у сенсі. Планетолог Крістофер Маккей (7) написав роботу «Терраформування Марса», яка з'явилася у «Журналі Британського міжпланетного товариства». У документі обговорювалися перспективи саморегуляції марсіанської біосфери, і слово, використане Маккеєм, відтоді стало кращим. У 1984 році Джеймс Лавлок i Майкл Аллабі опублікував книгу «Озеленення Марса» — одну з перших, в якій описав новий метод обігріву Марсу за допомогою хлорфторвуглеців (ХФУ), що додаються до атмосфери.

Усього вже проведено безліч досліджень та наукових дискусій щодо можливості нагрівання цієї планети та зміни її атмосфери. Цікаво, деякі гіпотетичні методи трансформації Марса вже можуть бути в межах технологічних можливостей людства. Однак економічні ресурси, необхідні для цього, будуть набагато більшими, ніж ті, які будь-який уряд чи суспільство нині готові виділити для такої мети.

Методичний підхід

Після того, як тераформування увійшло до більш широкого обороту понять, його сфера стала систематизуватися. У 1995 році Мартін Дж. Фогг (3) у своїй книзі «Тераформування: розробка планетарного середовища» він запропонував такі визначення для різних аспектів, пов'язаних із цією областю:

• планетарна інженерія - Використання технологій для впливу на глобальні властивості планети;
• геоінженерія – планетарна інженерія, застосовувана безпосередньо до Землі. Він охоплює лише ті макроінженерні концепції, які пов'язані із зміною певних глобальних параметрів, таких як парниковий ефект, склад атмосфери, сонячне випромінювання чи ударний потік;
• тераформування - Процес планетарної інженерії, спрямований, зокрема, на підвищення здатності позаземного планетарного середовища підтримувати життя у відомому стані. Остаточним досягненням у цій галузі стане створення відкритої планетарної екосистеми, яка імітуватиме всі функції земної біосфери, повністю пристосованої для проживання людини.

Фогг також розробив визначення планет із різним ступенем сумісності з погляду виживання ними людини. Він розрізняв планети:

• населений () – мир з навколишнім середовищем, досить схожим на Землю, щоб люди могли комфортно та вільно проживати у ньому;
• біосумісний (ВР) – планети з фізичними параметрами, що дозволяють процвітати життя їх поверхні. Навіть якщо вони спочатку її позбавлені, вони можуть містити дуже складну біосферу без необхідності терраформування;
• легко терраформується (ETP) – планети, які можуть стати біосумісними або придатними для життя та можуть підтримуватись за рахунок відносно скромного набору планетарних інженерних технологій та ресурсів, що зберігаються на найближчому космічному кораблі або роботизованій місії-попереднику.

Фогг припускає, що в молодості Марс був біологічно сумісною планетою, хоча нині він не потрапляє в жодну з трьох категорій — його тераформування виходить за рамки ETP, надто складно та надто дорого.

Наявність джерела енергії є абсолютною вимогою для життя, але уявлення про безпосередню або потенційну життєздатність планети ґрунтується на багатьох інших геофізичних, геохімічних та астрофізичних критеріях.

Особливий інтерес представляє набір факторів, які, крім простих організмів Землі, підтримують складні багатоклітинні організми. тварини. Дослідження та теорії в цій галузі є частиною науки про планети та астробіологію.

Завжди можна використовувати термоядерний

У своїй дорожній карті з астробіології НАСА визначає основні критерії адаптації, насамперед, як «адекватні ресурси рідкої води, умови, що сприяють агрегації складних органічних молекул, та джерела енергії для підтримки метаболізму». Коли умови планети стають придатними життя певного виду, може розпочатися імпорт мікробного життя. У міру того, як умови стають ближчими до земних, туди може бути занесене і рослинне життя. Це прискорить виробництво кисню, що теоретично зробить планету, нарешті, здатною підтримувати життя тварин.

На Марсі відсутність тектонічної активності перешкоджала рециркуляції газів із місцевих відкладень, що Землі сприятливо для атмосфери. По-друге, можна припустити, що відсутність всеосяжної магнітосфери навколо Червоної планети спричинило поступове руйнування атмосфери сонячним вітром (4).

4. Слабка магнітосфера не захищає марсіанську атмосферу

Конвекція в ядрі Марса, яке здебільшого складається із заліза, спочатку створювала магнітне поле, проте динамо давно перестало функціонувати, і марсіанське поле значно зникло, можливо, через втрату тепла ядром і затвердіння. Сьогодні магнітне поле є набір дрібніших полів, схожих на місцеві парасольки, в основному навколо південної півкулі. Залишки магнітосфери покривають близько 40% поверхні планети. Результати досліджень місії НАСА Спеціаліст показують, що атмосфера очищається насамперед через викиди сонячної корональної маси, які бомбардують планету високоенергетичними протонами.

Терраформування Марса мало б включати два великі одночасні процеси — створення атмосфери та її нагрівання.

Густіша атмосфера парникових газів, таких як вуглекислий газ, зупинить сонячне випромінювання, що надходить. Оскільки підвищена температура додасть парникових газів в атмосферу, ці два процеси посилюватимуть один одного. Однак одного вуглекислого газу було б недостатньо для підтримки температури вище за точку замерзання води — треба було б щось ще.

Ще один марсіанський зонд, який нещодавно отримав ім'я наполегливість і буде запущений цього року, займе спроба генерувати кисень. Ми знаємо, що розріджена атмосфера містить 95,32% вуглекислого газу, 2,7% азоту, 1,6% аргону та близько 0,13% кисню, а також безліч інших елементів у менших кількостях. Експеримент, відомий як бадьорість (5) полягає у використанні вуглекислого газу та вилучення з нього кисню. Лабораторні випробування показали, що це загалом можливе і технічно здійсненне. Ви маєте з чогось почати.

5. Жовті модулі для експерименту MOXIE у марсоході Perseverance.

бос SpaceX, Ілон МаскВін був би не собою, якби не вставив свої три копійки в дискусію про тераформування Марса. Одна з ідей Маска — спуститись до марсіанських полюсів. водневі бомби. Масоване бомбардування, на його думку, створило багато теплової енергії, розтопивши лід, а це вивільнило б вуглекислий газ, який в атмосфері створив би парниковий ефект, затримуючи тепло.

Магнітне поле навколо Марса захистить марсонавтів від космічних променів та дозволить створити м'який клімат на поверхні планети. Але ви точно не зможете засунути в нього величезний шматок рідкого заліза. Тому фахівці пропонують інше рішення – вставка w точка лібрації L1 в системі Марс-Сонце відмінний генераторщо створить досить сильне магнітне поле.

Концепція була представлена ​​на семінарі Planetary Science Vision 2050, доктором Джим Грін, директор Планетарного наукового відділу – відділу дослідження планет НАСА. Згодом магнітне поле призвело б до збільшення атмосферного тиску та середніх температур. Підвищення всього на 4 ° C розтопить лід у полярних регіонах, вивільнивши накопичений CO.₂це викликає потужний парниковий ефект. Туди знову потече вода. За словами авторів, реальний час реалізації проекту - 2050 рік.

У свою чергу, рішення, запропоноване в липні минулого року дослідниками з Гарвардського університету, не обіцяє терраформувати всю планету одразу, але може бути поетапним методом. Вчені вигадали зведення «куполів» з тонких шарів кремнеземного аерогелю, які були б прозорими і водночас забезпечували захист від УФ-випромінювання та зігрівали поверхню.

У ході моделювання з'ясувалося, що досить тонкого, 2-3 см шару аерогелю, щоб нагріти поверхню аж на 50 °С. Якщо ми правильно виберемо місця, то температура осколків Марса буде підвищена до -10°С. Він, як і раніше, буде низьким, але в діапазоні, з яким ми можемо впоратися. Більше того, це, ймовірно, дозволило б підтримувати воду в цих регіонах у рідкому стані цілий рік, чого у поєднанні з постійним доступом сонячного світла має бути достатньо для того, щоб рослинність могла здійснювати фотосинтез.

Екологічне тераформування

Якщо ідеї відтворення Марса, щоб він став схожим на Землю, звучать фантастично, то потенційне тераформування інших космічних тіл піднімає рівень фантастичності в енний ступінь.

Венера вже згадувалась. Менш відомі міркування щодо тераформування місяця. Джеффрі А. Лендіс з НАСА підрахували в 2011 році, що для створення атмосфери навколо нашого супутника з тиском 0,07 атм із чистого кисню буде потрібно звідкись постачання 200 мільярдів тонн кисню. Дослідник припустив, що це було зроблено з допомогою реакцій відновлення кисню з місячних порід. Проблема в тому, що через низьку гравітацію він швидко її втратить. Що стосується води, то більш ранні плани бомбардування поверхні Місяця кометами можуть виявитися недійсними. Виявляється, у місячному ґрунті багато місцевого H₂0, особливо навколо Південного полюса.

Інші можливі кандидати на тераформування – можливо, лише часткове – або паратераформування, що полягає у створенні на інопланетних космічних тілах закриті місця проживання для людей (6) це: Титан, Каллісто, Ганімед, Європа і навіть Меркурій, супутник Сатурна Енцелад та карликова планета Церера.

6. Художнє бачення часткового терраформування

Якщо піти далі, до екзопланетів, серед яких нам все частіше трапляються світи з великою подібністю до Землі, то ми раптом виходимо на абсолютно новий рівень обговорення. Ми можемо ідентифікувати там з відривом планети типу ETP, BP і, можливо, навіть HP, тобто. тих, яких у нас немає у Сонячній системі. Тоді досягнення такого світу стає проблемою більшою, ніж технологія та витрати на тераформування.

Багато пропозицій планетарної інженерії передбачають використання генетично модифікованих бактерій. Гері Кінг, мікробіолог з Університету штату Луїзіана, який вивчає найекстремальніші організми на Землі, зазначає, що:

"Синтетична біологія дала нам чудовий набір інструментів, які можна використовувати для створення нових типів організмів, спеціально адаптованих до систем, які ми хочемо планувати".

Вчений описує перспективи тераформування, пояснюючи:

«Ми хочемо вивчити вибрані мікроби, знайти гени, які відповідають за виживання та корисність для тераформування (такі як стійкість до радіації та відсутність води), а потім застосувати ці знання для генної інженерії спеціально розроблених мікробів».

Вчений бачить найбільші проблеми у здатності генетично підібрати та адаптувати відповідні мікроби, вважаючи, що на подолання цієї перешкоди може піти «десять років чи більше». Він також зазначає, що найкраще було б розробити "не один вид мікробів, а кілька, які працюють разом".

Експерти припустили, що замість тераформування або на додачу до тераформування інопланетного середовища люди можуть адаптуватися до цих місць за допомогою генної інженерії, біотехнологій та кібернетичних удосконалень.

Ліза Ніп З команди молекулярних машин MIT Media Lab заявив, що синтетична біологія може дозволити вченим генетично модифікувати людей, рослини та бактерії, адаптуючи організми до умов на іншій планеті.

Мартін Дж. Фогг, Карл Саган піст Роберт Зубрін i Річард Л.С. ТайлоЯ вважаю, що робити інші світи придатними для життя — як продовження історії життя навколишнього середовища, що трансформується на Землі, — абсолютно неприпустимо. моральний обов'язок людства. Вони також вказують на те, що наша планета все одно перестане бути життєздатною. У довгостроковій перспективі ви маєте враховувати необхідність переїзду.

Хоча прихильники вважають, що немає нічого спільного з тераформуванням безплідних планет. етичні проблеми, є думки, що у будь-якому разі було б неетично втручатися у природу.

Беручи до уваги раннє поводження людства із Землею, інші планети краще не піддавати діяльності. Крістофер Маккей стверджує, що тераформування етично правильне лише тоді, коли ми абсолютно впевнені, що чужа планета не приховує рідне життя. І навіть якщо нам вдасться його знайти, ми не повинні намагатись перетворити його для власного використання, а діяти так, щоб адаптуватися до цього чужого життя. У жодному разі не навпаки.

Дивіться також: