Terraformálás – új Föld építése új helyen

Egy napon kiderülhet, hogy egy globális katasztrófa esetén nem lehet helyreállítani a civilizációt a Földön, vagy visszatérni a fenyegetés előtti állapotba. Érdemes egy új világot tartalékolni, és ott mindent újjáépíteni – jobban, mint a szülőbolygónkon. Azonnali letelepedésre kész égitestekről azonban nem tudunk. Számolni kell azzal a ténnyel, hogy egy ilyen hely előkészítése némi munkát igényel.

1. Az "Ütközés a pályán" című történet borítója

Bolygó, hold vagy más objektum terraformálása az a feltételezett, sehol máshol (tudásunk szerint) folyamata, amelynek során egy bolygó vagy más égitest légkörét, hőmérsékletét, felszíni topográfiáját vagy ökológiáját úgy változtatjuk meg, hogy a Föld környezetéhez hasonlítson és alkalmassá tegyük a földi környezetre. élet.

A terraformálás fogalma a terepen és a reáltudományban egyaránt fejlődött. Magát a kifejezést vezették be Jack Williamson (Will Stewart) az 1-ben megjelent "Ütközési pálya" (1942) című novellában.

A Vénusz hűvös, a Marson meleg

A Science folyóiratban 1961-ben megjelent cikkében a csillagász Carl Sagan javasolta. Elképzelte, hogy algákat ültet a légkörébe, amelyek a vizet, a nitrogént és a szén-dioxidot szerves vegyületekké alakítják át. Ez a folyamat eltávolítja a szén-dioxidot a légkörből, ami csökkenti az üvegházhatást, amíg a hőmérséklet kényelmes szintre nem csökken. A felesleges szén a bolygó felszínén lokalizálódik, például grafit formájában.

Sajnos a Vénusz körülményeivel kapcsolatos későbbi felfedezések azt mutatták, hogy egy ilyen folyamat lehetetlen. Már csak azért is, mert az ottani felhők erősen tömény kénsavoldatból állnak. Még ha elméletileg az algák is virágoznának a felső légkör ellenséges környezetében, maga a légkör egyszerűen túl sűrű – a magas légköri nyomás szinte tiszta molekuláris oxigént termelne, a szén pedig égne, és COXNUMX szabadulna fel.₂.

A terraformálásról azonban leggyakrabban a Mars lehetséges adaptációjával összefüggésben beszélünk. (2). Az Icarus folyóiratban 1973-ban megjelent "Planetary Engineering on Mars" című cikkében Sagan úgy véli, hogy a Vörös Bolygó potenciálisan lakható hely az emberek számára.

2. Jövőkép a Mars terraformálásának következő szakaszairól

Három évvel később a NASA hivatalosan is foglalkozott a bolygótervezés problémájával, a "planetáris ökoszintézis". Egy publikált tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a Mars támogathatja az életet, és lakható bolygóvá válhat. Ugyanebben az évben rendezték meg az akkori „bolygómodellezésnek” is nevezett terraformálásról szóló konferencia első szekcióját.

A „terraformálás” szót azonban csak 1982-ben kezdték használni a mai értelmében. planetológus Christopher McKay (7) írta a "Terraforming Mars"-t, amely a Journal of the British Interplanetary Society-ben jelent meg. A lap a marsi bioszféra önszabályozásának kilátásait taglalta, és azóta a McKay által használt szó vált a preferált szóvá. 1984-ben James Lovelock i Michael Allaby kiadta a Greening Mars című könyvet, amely az elsők között írt le egy új módszert a Mars felfűtésére a légkörbe adagolt klórozott-fluorozott szénhidrogének (CFC) felhasználásával.

Összességében sok kutatás és tudományos vita folyt már a bolygó felfűtésének és légkörének megváltoztatásának lehetőségéről. Érdekes módon a Mars átalakításának néhány hipotetikus módszere már az emberiség technológiai lehetőségei közé tartozik. Az ehhez szükséges gazdasági erőforrások azonban sokkal nagyobbak lesznek, mint amennyit jelenleg bármely kormány vagy társadalom hajlandó erre a célra fordítani.

Módszeres megközelítés

Miután a terraformálás szélesebb fogalomkörbe került, megkezdődött a hatókörének rendszerezése. 1995-ben Martin J. Fogg (3) "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" című könyvében a következő definíciókat kínálta a területtel kapcsolatos különféle szempontokra:

• bolygótechnika - technológia alkalmazása a bolygó globális tulajdonságainak befolyásolására;
• geomérnökség - kifejezetten a Földre alkalmazott bolygótechnika. Csak azokat a makromérnöki koncepciókat fedi le, amelyek bizonyos globális paraméterek megváltoztatásával járnak, mint például az üvegházhatás, a légkör összetétele, a napsugárzás vagy a sokk-fluxus;
• terraformálás - bolygótervezési folyamat, amelynek célja különösen egy földönkívüli bolygókörnyezet azon képességének növelése, hogy az életet ismert állapotban támogassa. A végső eredmény ezen a területen egy nyitott bolygó ökoszisztéma létrehozása lesz, amely utánozza a szárazföldi bioszféra összes funkcióját, és teljes mértékben alkalmazkodik az emberi lakhatáshoz.

Fogg olyan definíciókat is kidolgozott a bolygókra, amelyek különböző fokú kompatibilitást mutatnak az emberi túlélés szempontjából. Megkülönböztette a bolygókat:

• lakott () - olyan világ, amelynek környezete eléggé hasonlít a Földhöz, hogy az emberek kényelmesen és szabadon élhessenek benne;
• biokompatibilis (BP) - olyan fizikai paraméterekkel rendelkező bolygók, amelyek lehetővé teszik az élet virágzását a felszínükön. Még ha kezdetben hiányzik is belőlük, nagyon összetett bioszférát tartalmazhatnak anélkül, hogy terraformálásra lenne szükség;
• könnyen terraformálható (ETP) – olyan bolygók, amelyek biológiailag kompatibilissé vagy lakhatóvá válhatnak, és viszonylag szerény bolygómérnöki technológiákkal és erőforrásokkal támogathatók, amelyeket egy közeli űrhajón vagy robot-prekurzor küldetésen tárolnak.

Fogg azt sugallja, hogy ifjúkorában a Mars biológiailag kompatibilis bolygó volt, bár jelenleg nem fér bele a három kategória egyikébe sem – a terraformálása kikerült az ETP-ből, túl nehéz és túl drága.

Az energiaforrás megléte abszolút feltétele az életnek, de a bolygó azonnali vagy potenciális életképességének elképzelése sok más geofizikai, geokémiai és asztrofizikai kritériumon alapul.

Külön érdekesség azoknak a tényezőknek a halmaza, amelyek a Földön található egyszerűbb élőlényeken kívül az összetett többsejtű szervezeteket támogatják. állatok. Az ezen a területen végzett kutatások és elméletek a bolygótudomány és az asztrobiológia részét képezik.

Mindig használhat termonukleáris anyagot

Az asztrobiológia útitervében a NASA az alkalmazkodás fő kritériumait elsősorban a következőképpen határozza meg: "megfelelő folyékony vízkészletek, összetett szerves molekulák aggregációját elősegítő feltételek és az anyagcserét támogató energiaforrások". Amikor a bolygó körülményei alkalmassá válnak egy bizonyos faj életére, megkezdődhet a mikrobiális élet behozatala. Ahogy a feltételek közelednek a szárazföldihez, a növényi élet is betelepülhet oda. Ez felgyorsítja az oxigéntermelést, ami elméletileg végre képessé teszi a bolygót az állatok életének támogatására.

A Marson a tektonikus aktivitás hiánya megakadályozta a helyi üledékekből származó gázok visszakeringetését, ami kedvező a Föld légkörének. Másodszor, feltételezhető, hogy a Vörös Bolygó körül átfogó magnetoszféra hiánya a napszél által a légkör fokozatos tönkretételéhez vezetett (4).

4 A gyenge magnetoszféra nem védi a marsi légkört

A Mars magjában, amely többnyire vas, a konvekció eredetileg mágneses teret hozott létre, azonban a dinamó már régóta nem működik, és a marsi mező nagyrészt eltűnt, valószínűleg a mag hővesztesége és megszilárdulása miatt. Ma a mágneses tér kisebb, helyi esernyőszerű mezők összessége, többnyire a déli félteke körül. A magnetoszféra maradványai a bolygó felszínének körülbelül 40%-át borítják. NASA küldetéskutatási eredmények Szakember azt mutatják, hogy a légkört elsősorban a napkoronális tömeg kilökődése tisztítja meg, amelyek nagy energiájú protonokkal bombázzák a bolygót.

A Mars terraformálása során két nagy, egyidejű folyamatot kell végrehajtani – egy légkör létrehozását és annak felfűtését.

Az üvegházhatású gázok, például a szén-dioxid vastagabb atmoszférája megállítja a beérkező napsugárzást. Mivel a megnövekedett hőmérséklet üvegházhatású gázokat juttat a légkörbe, ez a két folyamat erősíti egymást. A szén-dioxid azonban önmagában nem lenne elég ahhoz, hogy a hőmérsékletet a víz fagyáspontja felett tartsák – másra is szükség lenne.

Újabb marsi szonda, amely nemrégiben nevet kapott Kitartás és idén indul, fog próbál oxigént termelni. Tudjuk, hogy egy ritka légkör 95,32% szén-dioxidot, 2,7% nitrogént, 1,6% argont és körülbelül 0,13% oxigént tartalmaz, valamint sok más elemet, még kisebb mennyiségben. Az úgynevezett kísérlet vidámság (5) szén-dioxid felhasználása és oxigén kivonása belőle. A laboratóriumi vizsgálatok azt mutatták, hogy ez általában lehetséges és műszakilag megvalósítható. Valahol el kell kezdeni.

5. Sárga modulok a MOXIE kísérlethez a Perseverance roveren.

spacex főnök, Elon Musk, nem lenne önmaga, ha nem tenné bele a két centjét a Mars terraformálásáról szóló vitába. Musk egyik ötlete az, hogy leszálljon a marsi sarkokra. hidrogénbombák. Egy masszív bombázás véleménye szerint a jég megolvadásával rengeteg hőenergiát termelne, és ezzel szén-dioxid szabadulna fel, ami üvegházhatást keltne a légkörben, megfogva a hőt.

A Mars körüli mágneses tér megvédi a marsonautákat a kozmikus sugaraktól, és enyhe klímát teremt a bolygó felszínén. De egy hatalmas darab folyékony vasat biztosan nem lehet bele tenni. Ezért a szakértők egy másik megoldást kínálnak - helyezze be a w librációs pont L1 a Mars-Nap rendszerben nagyszerű generátor, ami meglehetősen erős mágneses teret hoz létre.

A koncepciót a Planetary Science Vision 2050 workshopon mutatta be dr. Jim Green, a NASA bolygókutatási részlegének, a Planetary Science Division igazgatójának. Idővel a mágneses tér a légköri nyomás és az átlagos hőmérséklet növekedéséhez vezet. A mindössze 4°C-os emelkedés megolvadná a jeget a sarki régiókban, és a tárolt CO szabadulna fel₂ez erőteljes üvegházhatást vált ki. Megint ott fog folyni a víz. Az alkotók szerint a projekt megvalósításának valós ideje 2050.

A Harvard Egyetem kutatói által tavaly júliusban javasolt megoldás viszont nem az egész bolygó egyidejű terraformálását ígéri, hanem szakaszos módszer lehet. A tudósok arra jutottak kupolák felállítása vékony réteg szilika aerogélből készült, amely átlátszó lenne, és egyben védelmet nyújtana az UV sugárzás ellen és felmelegíti a felületet.

A szimuláció során kiderült, hogy egy vékony, 2-3 cm-es aerogélréteg elég ahhoz, hogy a felületet akár 50 °C-kal is felmelegítse. Ha a megfelelő helyeket választjuk, akkor a Mars töredékeinek hőmérséklete -10 ° C-ra emelkedik. Továbbra is alacsony lesz, de olyan tartományban, amit elbírunk. Sőt, valószínűleg egész évben folyékony halmazállapotban tartaná a vizet ezeken a területeken, ami a folyamatos napfényhez való hozzáféréssel párosulva elegendő lenne a növényzet számára a fotoszintézishez.

Ökológiai terraformálás

Ha fantasztikusan hangzik az ötlet, hogy a Marsot úgy hozzuk létre, mint a Föld, akkor más kozmikus testek lehetséges terraformálása az n-edik fokra emeli a fantasztikusság szintjét.

A Vénuszról már esett szó. Kevésbé ismertek a megfontolások a hold terraformálása. Geoffrey A. Landis A NASA 2011-ben úgy számolt, hogy ahhoz, hogy tiszta oxigénből 0,07 atm nyomású légkört hozzunk létre műholdunk körül, 200 milliárd tonna oxigén utánpótlásra lenne szükség valahonnan. A kutató azt javasolta, hogy ezt a holdkőzetekből származó oxigénredukciós reakciók segítségével lehetne megtenni. A probléma az, hogy az alacsony gravitáció miatt gyorsan elveszíti. Ami a vizet illeti, a Hold felszínének üstökösökkel történő bombázására vonatkozó korábbi tervek nem biztos, hogy működnek. Kiderült, hogy sok helyi H van a Hold talajában₂0, különösen a Déli-sark környékén.

További lehetséges jelöltek a terraformálásra - talán csak részlegesen - vagy paraterraformálásra, amely az idegen űrtesteken való létrehozásból áll. zárt élőhelyek az embereknél (6) ezek a következők: Titán, Callisto, Ganymedes, Európa és még a Merkúr, a Szaturnusz Enceladus holdja és a Ceres törpebolygó.

6. A részleges terraformálás művészi látásmódja

Ha tovább megyünk, az exobolygókhoz, amelyek között egyre gyakrabban találkozunk a Földhöz nagyon hasonló világokkal, akkor hirtelen a vita teljesen új szintjére lépünk. Olyan bolygókat tudunk azonosítani, mint az ETP, BP és talán még a HP is ott távolról, pl. azokat, amelyek a Naprendszerben nincsenek meg. Ekkor egy ilyen világ megvalósítása nagyobb problémává válik, mint a terraformálás technológiája és költségei.

Sok bolygómérnöki javaslat genetikailag módosított baktériumok alkalmazását foglalja magában. Gary King, a Louisiana Állami Egyetem mikrobiológusa, aki a Föld legszélsőségesebb élőlényeit tanulmányozza, megjegyzi, hogy:

"A szintetikus biológia egy csodálatos eszköztárat adott nekünk, amelyek segítségével új típusú organizmusokat hozhatunk létre, amelyek kifejezetten az általunk tervezett rendszerekhez vannak szabva."

A tudós felvázolja a terraformálás kilátásait, és kifejti:

"Szeretnénk megvizsgálni a kiválasztott mikrobákat, megtalálni azokat a géneket, amelyek felelősek a túlélésért és a terraformálás hasznosságáért (például a sugárzással szembeni ellenálló képességért és a vízhiányért), majd ezt a tudást a speciálisan tervezett mikrobák génsebészetében szeretnénk alkalmazni."

A tudós a legnagyobb kihívást a megfelelő mikrobák genetikai kiválasztásának és adaptálásának képességében látja, mivel úgy véli, hogy „tíz évbe vagy még tovább” is szükség lehet ennek az akadálynak a leküzdésére. Azt is megjegyzi, hogy a legjobb dolog az lenne, ha „nem csak egyfajta mikrobát fejlesztenének ki, hanem több olyan mikrobát is, amelyek együtt működnek”.

Az idegen környezet terraformálása helyett vagy az idegen környezet terraformálása mellett a szakértők azt javasolták, hogy az emberek géntechnológiával, biotechnológiával és kibernetikai fejlesztésekkel alkalmazkodjanak ezekhez a helyekhez.

Liza Nip Az MIT Media Lab Molecular Machines Team munkatársa szerint a szintetikus biológia lehetővé teheti a tudósok számára, hogy genetikailag módosítsák az embereket, növényeket és baktériumokat, hogy az organizmusokat egy másik bolygó körülményeihez igazítsák.

Martin J. Fogg, Carl Sagan böjtöl Robert Zubrin i Richard L.S. TyloÚgy gondolom, hogy más világok lakhatóvá tétele - az átalakuló földi környezet élettörténetének folytatásaként - teljességgel elfogadhatatlan. az emberiség erkölcsi kötelessége. Azt is jelzik, hogy bolygónk végül úgyis megszűnik életképes lenni. Hosszú távon mérlegelnie kell a mozgás szükségességét.

Bár a támogatók úgy vélik, hogy semmi köze a kopár bolygók terraformálásához. etikai kérdések, vannak olyan vélemények, hogy mindenesetre etikátlan lenne beleavatkozni a természetbe.

Tekintettel arra, hogy az emberiség korábban bánt a Földdel, a legjobb, ha nem teszünk ki más bolygókat emberi tevékenységnek. Christopher McKay azt állítja, hogy a terraformálás etikailag csak akkor helyes, ha teljesen biztosak vagyunk abban, hogy az idegen bolygó nem rejti a bennszülött életet. És ha sikerül is megtalálnunk, ne saját használatra próbáljuk átalakítani, hanem cselekedjünk úgy, hogy alkalmazkodni ehhez az idegen élethez. Semmiképpen sem fordítva.

Lásd még: