Terraforming - byggja nýja jörð á nýjum stað

Einn daginn kann að koma í ljós að ef til heimsslysa kemur verður ekki hægt að endurreisa siðmenningu á jörðinni eða snúa aftur í það ástand sem hún var í áður en hættan var á. Það er þess virði að hafa nýjan heim í varasjóði og byggja allt upp á nýtt þar - betur en við gerðum á heimaplánetunni okkar. Hins vegar vitum við ekki um himintungla sem eru tilbúin til landnáms strax. Menn verða að reikna með því að nokkur vinna þurfi til að undirbúa slíkan stað.

1. Forsíða sögunnar "Árekstur á sporbraut"

Terraforming plánetu, tungls eða annars hlutar er tilgáta, hvergi annars staðar (eftir því sem við best vitum) að breyta lofthjúpi, hitastigi, landslagi yfirborðs eða vistfræði plánetu eða annars himintungla til að líkjast umhverfi jarðar og gera það hentugt. fyrir jarðneskt líf.

Hugmyndin um terraforming hefur þróast bæði á sviði og í raunvísindum. Hugtakið sjálft var kynnt Jack Williamson (Will Stewart) í smásögunni "Collision Orbit" (1), sem gefin var út árið 1942.

Venus er svalt, Mars er heitt

Í grein sem birtist í tímaritinu Science árið 1961 sagði stjörnufræðingurinn Carl Sagan lagt til. Hann sá fyrir sér að gróðursetja þörunga í andrúmslofti sínu sem myndu breyta vatni, köfnunarefni og koltvísýringi í lífræn efnasambönd. Þetta ferli mun fjarlægja koltvísýring úr andrúmsloftinu, sem mun draga úr gróðurhúsaáhrifum þar til hitastigið fer niður í þægilegt stig. Umfram kolefni verður staðbundið á yfirborði plánetunnar, til dæmis í formi grafíts.

Því miður hafa síðari uppgötvanir um aðstæður Venusar sýnt að slíkt ferli er ómögulegt. Þó ekki væri nema vegna þess að skýin þar samanstanda af mjög þéttri lausn af brennisteinssýru. Jafnvel þótt þörungar gætu fræðilega þrifist í fjandsamlegu umhverfi efri lofthjúpsins, þá er andrúmsloftið sjálft einfaldlega of þétt - hár loftþrýstingur myndi framleiða næstum hreint sameindasúrefni og kolefnið myndi brenna og losa COXNUMX.₂.

Hins vegar er oftast talað um jarðmyndun í samhengi við hugsanlega aðlögun Mars. (2). Í grein „Planetary Engineering on Mars“ sem birt var í tímaritinu Icarus árið 1973 telur Sagan að Rauða plánetan sé hugsanlega búsetustaður fyrir menn.

2. Sýn fyrir næstu stig jarðmyndunar Mars

Þremur árum síðar tók NASA formlega á vandamálinu við plánetuverkfræði og notaði hugtakið "vistmyndun plánetu". Útgefin rannsókn komst að þeirri niðurstöðu að Mars gæti haldið uppi lífi og orðið lífvænleg pláneta. Sama ár var haldinn fyrsti fundur ráðstefnunnar um landmótun, sem þá var einnig þekkt sem „planetary modeling“.

Hins vegar var það ekki fyrr en 1982 að orðið "terraforming" fór að vera notað í nútíma merkingu. plánetufræðingur Christopher McKay (7) skrifaði "Terraforming Mars", sem birtist í Journal of the British Interplanetary Society. Í blaðinu var fjallað um horfur á sjálfstjórn lífríkis Mars og orðið sem McKay notaði hefur síðan orðið ákjósanlegt. Árið 1984 James Lovelock i Michael Allaby gaf út bókina Greening Mars, ein af þeim fyrstu til að lýsa nýrri aðferð til að hita Mars með því að nota klórflúorkolefni (CFC) sem bætt er út í andrúmsloftið.

Alls hafa þegar farið fram miklar rannsóknir og vísindalegar umræður um möguleikann á að hita þessa plánetu og breyta lofthjúpi hennar. Athyglisvert er að sumar ímyndaðar aðferðir til að umbreyta Mars kunna nú þegar að vera innan tæknilegra getu mannkyns. Hins vegar verða efnahagslegir fjármunir sem til þess þarf mun meiri en nokkur ríkisstjórn eða þjóðfélag er tilbúið að ráðstafa í slíkum tilgangi.

Aðferðaleg nálgun

Eftir að terraforming komst í víðtækari dreifingu hugtaka var farið að skipuleggja umfang hennar. Árið 1995 Martin J. Fogg (3) í bók sinni „Terraforming: Engineering the Planetary Environment“ bauð hann upp á eftirfarandi skilgreiningar fyrir ýmsa þætti sem tengjast þessu sviði:

• plánetuverkfræði - notkun tækni til að hafa áhrif á hnattræna eiginleika plánetunnar;
• jarðverkfræði - plánetuverkfræði beitt sérstaklega á jörðina. Það nær aðeins yfir þau stór-verkfræðihugtök sem fela í sér að breyta ákveðnum hnattrænum breytum eins og gróðurhúsaáhrifum, samsetningu andrúmslofts, sólargeislun eða höggflæði;
• terraforming - ferli plánetuverkfræði, sem miðar einkum að því að auka getu utanjarðar plánetuumhverfis til að styðja við líf í þekktu ástandi. Lokaárangurinn á þessu sviði verður sköpun opins plánetuvistkerfis sem líkir eftir öllum aðgerðum lífríkis á jörðu niðri, fullkomlega aðlagað fyrir mannvist.

Fogg þróaði einnig skilgreiningar á plánetum með mismunandi samhæfni hvað varðar lifun manna á þeim. Hann greindi pláneturnar:

• byggð () - heimur með umhverfi sem er nógu líkt jörðinni til að fólk geti lifað í honum á þægilegan og frjálsan hátt;
• lífsamhæft (BP) - plánetur með eðlisfræðilegar breytur sem leyfa lífi að blómstra á yfirborði þeirra. Jafnvel þótt þeir séu lausir við það í upphafi, geta þeir innihaldið mjög flókið lífríki án þess að þörf sé á terraforming;
• auðveldlega terraformed (ETP) - plánetur sem geta orðið lífsamhæfðar eða byggilegar og geta verið studdar af tiltölulega hóflegu safni plánetutæknitækni og auðlinda sem geymdar eru í nálægu geimfari eða undanfaraleiðangri fyrir vélmenni.

Fogg gefur til kynna að Mars hafi í æsku verið líffræðilega samhæf reikistjarna, þó að hún passi ekki í neinn af þessum þremur flokkum eins og er - að jarðlaga það sé umfram ETP, of erfitt og of dýrt.

Að hafa orkugjafa er algjör lífsskilyrði, en hugmyndin um tafarlausa eða hugsanlega lífvænleika plánetu er byggð á mörgum öðrum jarðeðlisfræðilegum, jarðefnafræðilegum og stjarneðlisfræðilegum forsendum.

Sérstaklega áhugavert er safn þátta sem, auk einfaldari lífvera á jörðinni, styðja flóknar fjölfrumulífverur. dýr. Rannsóknir og kenningar á þessu sviði eru hluti af plánetuvísindum og stjörnulíffræði.

Þú getur alltaf notað thermonuclear

Í vegakorti sínu fyrir stjörnulíffræði skilgreinir NASA helstu viðmiðanir fyrir aðlögun sem fyrst og fremst „fullnægjandi fljótandi vatnsauðlindir, aðstæður sem stuðla að söfnun flókinna lífrænna sameinda og orkugjafa til að styðja við efnaskipti. Þegar aðstæður á jörðinni verða hentugar fyrir líf ákveðinnar tegundar getur innflutningur á örverulífi hafist. Eftir því sem aðstæður verða nær jörðu getur plöntulíf einnig komið þar inn. Þetta mun flýta fyrir framleiðslu súrefnis, sem fræðilega mun gera jörðina loksins fær um að halda uppi dýralífi.

Á Mars kom skortur á jarðvegsvirkni í veg fyrir endurrás lofttegunda frá staðbundnum setlögum, sem er hagstætt fyrir andrúmsloftið á jörðinni. Í öðru lagi má gera ráð fyrir að skortur á alhliða segulhvolfi í kringum rauðu plánetuna hafi leitt til þess að sólvindurinn eyðilagði lofthjúpinn smám saman (4).

4 Veikt segulhvolf verndar ekki andrúmsloft Mars

Convection í kjarna Mars, sem er að mestu leyti járn, myndaði upphaflega segulsvið, hins vegar hefur dynamoið löngu hætt að virka og Mars-sviðið er að mestu horfið, hugsanlega vegna hitataps í kjarna og storknunar. Í dag er segulsviðið safn smærri, staðbundinna regnhlífalíkra sviða, aðallega í kringum suðurhvel jarðar. Leifar segulhvolfsins þekja um 40% af yfirborði plánetunnar. Niðurstöður NASA verkefnisrannsókna Sérfræðingur sýna að andrúmsloftið er fyrst og fremst hreinsað með sólkórónumassaútkastum sem sprengja plánetuna með háorkuróteindum.

Terraforming Mars þyrfti að fela í sér tvö stór samtímis ferli - sköpun lofthjúps og upphitun hans.

Þykkara andrúmsloft gróðurhúsalofttegunda eins og koltvísýrings mun stöðva sólargeislun. Þar sem aukið hitastig mun bæta gróðurhúsalofttegundum við andrúmsloftið munu þessir tveir ferlar styrkja hvort annað. Hins vegar myndi koltvísýringur einn og sér ekki nægja til að halda hitastigi yfir frostmarki vatns - eitthvað annað þyrfti til.

Annar Mars-könnun sem nýlega fékk nafn Þrautseigju og verður hleypt af stokkunum á þessu ári, mun taka að reyna að búa til súrefni. Við vitum að sjaldgæft andrúmsloft inniheldur 95,32% koltvísýring, 2,7% köfnunarefni, 1,6% argon og um 0,13% súrefni, auk margra annarra frumefna í enn minna magni. Tilraunin þekkt sem glaðværð (5) er að nota koltvísýring og vinna súrefni úr því. Rannsóknarstofupróf hafa sýnt að þetta er almennt mögulegt og tæknilega gerlegt. Einhvers staðar verður þú að byrja.

5. Gular einingar fyrir MOXIE tilraunina á Perseverance flakkanum.

spacex stjóri, Elon Musk, hann væri ekki hann sjálfur ef hann legði ekki tvö sent inn í umræðuna um jarðmyndun Mars. Ein af hugmyndum Musks er að fara niður á Marsskautana. vetnissprengjur. Stórfelld sprengjuárás myndi að hans mati skapa mikla varmaorku með því að bræða ísinn og það myndi losa koltvísýring sem myndi skapa gróðurhúsaáhrif í andrúmsloftinu sem fanga varma.

Segulsviðið í kringum Mars mun vernda marsonfarana fyrir geimgeislum og skapa milt loftslag á yfirborði plánetunnar. En þú getur örugglega ekki sett risastórt stykki af fljótandi járni inn í það. Því bjóða sérfræðingar aðra lausn - settu inn w punktasöfnun L1 í Mars-Sól kerfinu frábær rafall, sem mun skapa nokkuð sterkt segulsvið.

Hugmyndin var kynnt á Planetary Science Vision 2050 vinnustofunni af Dr. Jim Green, forstöðumaður plánetuvísindadeildar, plánetuleitardeildar NASA. Með tímanum myndi segulsviðið leiða til hækkunar á loftþrýstingi og meðalhita. Hækkun um aðeins 4°C myndi bræða ís á heimskautasvæðum og losa geymt koltvísýring₂þetta mun valda öflugum gróðurhúsaáhrifum. Þar mun aftur renna vatn. Samkvæmt höfundum er rauntíminn fyrir framkvæmd verkefnisins 2050.

Aftur á móti lofar lausnin sem vísindamenn frá Harvard-háskóla lögðu fram í júlí á síðasta ári ekki fyrirheit um að jörðu alla plánetuna í einu, en gæti verið áfangaaðferð. Vísindamenn komust að uppsetningu hvelfinga úr þunnum lögum af kísilloftgeli, sem væri gegnsætt og veiti um leið vörn gegn útfjólubláum geislum og hitar yfirborðið.

Við uppgerðina kom í ljós að þunnt, 2-3 cm lag af loftgeli dugar til að hita yfirborðið um allt að 50 °C. Ef við veljum rétta staðina mun hitastig Marsbrotanna hækka í -10 ° C. Það verður enn lágt, en á bilinu sem við ráðum við. Þar að auki myndi það líklega halda vatni á þessum slóðum í fljótandi ástandi allt árið um kring, sem ásamt stöðugu aðgengi að sólarljósi ætti að vera nóg fyrir gróðurinn til að framkvæma ljóstillífun.

Vistfræðileg terraforming

Ef hugmyndin um að endurskapa Mars til að líta út eins og jörð hljómar frábærlega, þá hækkar hugsanleg jarðmyndun annarra geimlíkama stig stórkostlegrar upp í n. gráðu.

Venus hefur þegar verið nefnd. Óþekktari eru sjónarmiðin terraforming tunglsins. Geoffrey A. Landis frá NASA reiknaði það út árið 2011 að til að búa til lofthjúp í kringum gervihnöttinn okkar með 0,07 atm þrýstingi úr hreinu súrefni þyrfti 200 milljarða tonna af súrefni einhvers staðar frá. Rannsakandi lagði til að þetta væri hægt að gera með því að nota súrefnisminnkunarviðbrögð frá tunglsteinum. Vandamálið er að vegna lítillar þyngdarafls mun hann fljótt missa það. Hvað vatn snertir gætu fyrri áætlanir um að sprengja yfirborð tunglsins með halastjörnum ekki gengið upp. Það kemur í ljós að það er mikið af staðbundnu H í tungljarðveginum₂0, sérstaklega í kringum suðurpólinn.

Aðrir mögulegir umsækjendur um terraforming - kannski aðeins að hluta - eða paraterraforming, sem felst í því að búa til geimlíkama á framandi lokuð búsvæði fyrir menn (6) eru þetta: Títan, Kallistó, Ganýmedes, Evrópa og jafnvel Merkúr, tunglið Satúrnusar Enceladus og dvergreikistjörnuna Ceres.

6. Listræn sýn á hluta terraforming

Ef við förum lengra, að fjarreikistjörnum, þar á meðal rekumst við í auknum mæli á heima sem líkjast jörðinni, þá komum við allt í einu inn á alveg nýtt umræðustig. Við getum greint reikistjörnur eins og ETP, BP og kannski jafnvel HP þarna í fjarlægð, þ.e. þær sem við höfum ekki í sólkerfinu. Þá verður að ná slíkum heimi stærra vandamál en tæknin og kostnaðurinn við terraforming.

Margar tillögur um plánetuverkfræði fela í sér notkun erfðabreyttra baktería. Gary King, örverufræðingur við Louisiana State University sem rannsakar öfgafyllstu lífverur á jörðinni, bendir á að:

"Tilbúið líffræði hefur gefið okkur dásamlegt sett af verkfærum sem við getum notað til að búa til nýjar tegundir lífvera sem eru sérstaklega sniðnar að þeim kerfum sem við viljum skipuleggja."

Vísindamaðurinn útskýrir horfur á jarðmyndun og útskýrir:

„Við viljum rannsaka valdar örverur, finna gen sem eru ábyrg fyrir því að lifa af og notagildi fyrir jarðmyndun (svo sem viðnám gegn geislun og vatnsskorti) og síðan beita þessari þekkingu til að erfðabreyta sérhannaðar örverur.

Vísindamaðurinn sér stærstu áskoranirnar í hæfileikanum til að velja og aðlaga viðeigandi örverur með erfðafræðilegum hætti og telur að það gæti tekið „tíu ár eða meira“ að yfirstíga þessa hindrun. Hann bendir einnig á að best væri að þróa "ekki bara eina tegund af örverum, heldur nokkrar sem vinna saman."

Í stað þess að terraforming eða til viðbótar við terraforming geimveruumhverfisins, hafa sérfræðingar bent á að menn gætu lagað sig að þessum stöðum með erfðatækni, líftækni og nettækni.

Lísa Nipp frá sameindavélateymi MIT Media Lab, sagði að tilbúið líffræði gæti gert vísindamönnum kleift að erfðabreyta mönnum, plöntum og bakteríum til að laga lífverur að aðstæðum á annarri plánetu.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubrin i Richard L.S. TyloÉg tel að það sé algjörlega óviðunandi að gera aðra heima byggilega - sem framhald af lífssögu hins umbreytandi umhverfis á jörðinni. siðferðisleg skylda mannkyns. Þeir benda líka til þess að plánetan okkar muni að lokum hætta að vera lífvænleg hvort sem er. Til lengri tíma litið verður þú að íhuga þörfina á að flytja.

Þó að talsmenn telji að það sé ekkert að gera með terraforming hrjóstrugra reikistjarna. siðferðileg álitamál, það eru skoðanir um að í öllum tilvikum væri siðlaust að hafa afskipti af náttúrunni.

Í ljósi fyrri meðhöndlunar mannkyns á jörðinni er best að láta aðrar plánetur ekki verða fyrir athöfnum manna. Christopher McKay heldur því fram að jarðmyndun sé siðferðilega rétt þegar við erum alveg viss um að framandi plánetan feli ekki innfædda líf. Og jafnvel þótt okkur takist að finna það, ættum við ekki að reyna að umbreyta því til eigin nota, heldur haga okkur á þann hátt að aðlagast þessu framandi lífi. Alls ekki öfugt.

Sjá einnig: