Teraformování – budování nové Země na novém místě

Jednou se může ukázat, že v případě globální katastrofy nebude možné obnovit civilizaci na Zemi ani se vrátit do stavu, ve kterém byla před hrozbou. Vyplatí se mít v záloze nový svět a postavit tam vše nově – lépe, než jsme to dělali na naší domovské planetě. Neznáme však nebeská tělesa připravená k okamžitému osídlení. Je třeba počítat s tím, že příprava takového místa bude vyžadovat nějakou práci.

1. Obálka příběhu „Collision in Orbit“

Teraformace planety, měsíce nebo jiného objektu je hypotetický, nikde jinde (pokud víme) proces změny atmosféry, teploty, topografie povrchu nebo ekologie planety nebo jiného nebeského tělesa tak, aby se podobala prostředí Země a bylo vhodné. pro pozemský život.

Koncept terraformingu se vyvinul jak v terénu, tak ve skutečné vědě. Byl zaveden samotný termín Jack Williamson (Will Stewart) v povídce „Collision Orbit“ (1), vydané v roce 1942.

Venuše je chladná, Mars je teplý

V článku publikovaném v časopise Science v roce 1961 astronom Carl Sagan navržený. Představil si, že ve své atmosféře vysadí řasy, které přemění vodu, dusík a oxid uhličitý na organické sloučeniny. Tento proces odstraní oxid uhličitý z atmosféry, což sníží skleníkový efekt, dokud teplota neklesne na příjemnou úroveň. Přebytečný uhlík bude lokalizován na povrchu planety například ve formě grafitu.

Bohužel pozdější objevy o podmínkách Venuše ukázaly, že takový proces je nemožný. Už jen proto, že tamní mraky se skládají z vysoce koncentrovaného roztoku kyseliny sírové. I kdyby se řasám teoreticky mohlo dařit v nepřátelském prostředí horní atmosféry, samotná atmosféra je prostě příliš hustá – vysoký atmosférický tlak by produkoval téměř čistý molekulární kyslík a uhlík by hořel a uvolňoval by COXNUMX.₂.

Nejčastěji však o terraformování hovoříme v souvislosti s potenciální adaptací Marsu. (2). V článku „Planetary Engineering on Mars“ publikovaném v časopise Icarus v roce 1973 Sagan považuje Rudou planetu za potenciálně obyvatelné místo pro lidi.

2. Vize pro další fáze terraformace Marsu

O tři roky později se NASA oficiálně zabývala problémem planetárního inženýrství a použila termín „planetární ekosyntéza". Publikovaná studie dospěla k závěru, že Mars by mohl podporovat život a stát se obyvatelnou planetou. Ve stejném roce bylo uspořádáno první zasedání konference o terraformování, tehdy také známé jako „planetární modelování“.

Avšak až v roce 1982 se slovo „terraforming“ začalo používat v jeho moderním smyslu. planetolog Christopher McKay (7) napsal „Terraforming Mars“, který se objevil v Journal of the British Interplanetary Society. Článek pojednával o vyhlídkách na samoregulaci marťanské biosféry a slovo, které McKay použil, se od té doby stalo preferovaným. V roce 1984 James Lovelock i Michael Allaby vydal knihu Greening Mars, jednu z prvních, která popisuje nový způsob ohřevu Marsu pomocí chlorfluoruhlovodíků (CFC) přidaných do atmosféry.

Celkem již bylo provedeno mnoho výzkumů a vědeckých diskusí o možnosti zahřátí této planety a změny její atmosféry. Je zajímavé, že některé hypotetické metody pro přeměnu Marsu již mohou být v rámci technologických možností lidstva. Ekonomické zdroje potřebné k tomu však budou mnohem větší, než je jakákoli vláda nebo společnost v současnosti ochotna na takový účel vyčlenit.

Metodický přístup

Poté, co terraforming vstoupil do širšího oběhu konceptů, začal se jeho záběr systematizovat. V roce 1995 Martin J. Fogg (3) ve své knize „Terraforming: Engineering the Planetary Environment“ nabídl následující definice pro různé aspekty související s touto oblastí:

• planetární inženýrství - využití technologií k ovlivnění globálních vlastností planety;
• geoinženýrství - planetární inženýrství aplikované specificky na Zemi. Zahrnuje pouze ty makroinženýrské koncepty, které zahrnují změnu určitých globálních parametrů, jako je skleníkový efekt, složení atmosféry, sluneční záření nebo rázový tok;
• terraformování - proces planetárního inženýrství, zaměřený zejména na zvýšení schopnosti mimozemského planetárního prostředí podporovat život ve známém stavu. Konečným úspěchem v této oblasti bude vytvoření otevřeného planetárního ekosystému, který napodobuje všechny funkce pozemské biosféry, plně přizpůsobený pro lidské bydlení.

Fogg také vyvinul definice planet s různým stupněm kompatibility z hlediska lidského přežití na nich. Rozlišoval planety:

• obydlený () - svět s prostředím natolik podobným Zemi, že v něm lidé mohou pohodlně a svobodně žít;
• biokompatibilní (BP) - planety s fyzikálními parametry, které umožňují na svém povrchu vzkvétat životu. I když ji zpočátku postrádají, mohou obsahovat velmi složitou biosféru bez nutnosti terraformace;
• snadno terraformovatelné (ETP) – planety, které se mohou stát biokompatibilními nebo obyvatelnými a mohou být podporovány relativně skromným souborem planetárních inženýrských technologií a zdrojů uložených na nedaleké kosmické lodi nebo misi robotického prekurzoru.

Fogg naznačuje, že v jeho mládí byl Mars biologicky kompatibilní planetou, i když v současné době nezapadá do žádné ze tří kategorií – jeho teraformování je mimo ETP, je příliš obtížné a příliš drahé.

Mít zdroj energie je absolutním požadavkem pro život, ale myšlenka okamžité nebo potenciální životaschopnosti planety je založena na mnoha dalších geofyzikálních, geochemických a astrofyzikálních kritériích.

Zvláště zajímavý je soubor faktorů, které kromě jednodušších organismů na Zemi podporují složité mnohobuněčné organismy. zvěř. Výzkum a teorie v této oblasti jsou součástí planetární vědy a astrobiologie.

Vždy můžete použít termonukleární

NASA ve své cestovní mapě pro astrobiologii definuje hlavní kritéria pro adaptaci jako primárně „adekvátní zdroje kapalné vody, podmínky vedoucí k agregaci složitých organických molekul a zdroje energie pro podporu metabolismu“. Když se podmínky na planetě stanou vhodnými pro život určitého druhu, může začít import mikrobiálního života. Jak se podmínky přibližují pozemským, může se tam objevit i rostlinný život. To urychlí produkci kyslíku, což teoreticky umožní planetě konečně podporovat život zvířat.

Na Marsu nedostatečná tektonická aktivita bránila recirkulaci plynů z místních sedimentů, což je příznivé pro atmosféru na Zemi. Za druhé lze předpokládat, že absence komplexní magnetosféry kolem Rudé planety vedla k postupnému ničení atmosféry slunečním větrem (4).

4 Slabá magnetosféra nechrání marťanskou atmosféru

Konvekce v jádru Marsu, které je převážně železné, původně vytvořilo magnetické pole, nicméně dynamo již dávno přestalo fungovat a marsovské pole do značné míry zmizelo, možná kvůli ztrátě tepla a tuhnutí jádra. Dnes je magnetické pole sbírkou menších místních deštníkovitých polí, většinou na jižní polokouli. Zbytky magnetosféry pokrývají asi 40 % povrchu planety. Výsledky výzkumu mise NASA Specialista ukazují, že atmosféra je čištěna především výrony sluneční koronální hmoty, které bombardují planetu vysokoenergetickými protony.

Teraformace Marsu by musela zahrnovat dva velké souběžné procesy – vytvoření atmosféry a její ohřev.

Silnější atmosféra skleníkových plynů, jako je oxid uhličitý, zastaví přicházející sluneční záření. Protože zvýšená teplota přidá do atmosféry skleníkové plyny, tyto dva procesy se vzájemně posílí. K udržení teploty nad bodem mrazu vody by však nestačil jen oxid uhličitý – bylo by potřeba něco jiného.

Další marťanská sonda, která nedávno dostala jméno Vytrvalost a bude spuštěn letos, bude trvat snaží generovat kyslík. Víme, že řídká atmosféra obsahuje 95,32 % oxidu uhličitého, 2,7 % dusíku, 1,6 % argonu a asi 0,13 % kyslíku a mnoho dalších prvků v ještě menších množstvích. Experiment známý jako říz (5) je používat oxid uhličitý a extrahovat z něj kyslík. Laboratorní testy ukázaly, že je to obecně možné a technicky proveditelné. Někde začít musíte.

5. Žluté moduly pro experiment MOXIE na roveru Perseverance.

šéf spacex, Elon Musk, nebyl by sám sebou, kdyby své dva centy nevložil do diskuse o terraformování Marsu. Jedním z Muskových nápadů je sestoupit k marťanským pólům. vodíkové bomby. Masivní bombardování by podle jeho názoru vytvořilo mnoho tepelné energie táním ledu a tím by se uvolnil oxid uhličitý, který by v atmosféře vytvořil skleníkový efekt a zachycoval teplo.

Magnetické pole kolem Marsu ochrání marsonauty před kosmickým zářením a vytvoří na povrchu planety mírné klima. Rozhodně do něj ale nemůžete dát obrovský kus tekutého železa. Odborníci proto nabízejí jiné řešení - vložku w bodové librace L1 v systému Mars-Slunce skvělý generátor, což vytvoří poměrně silné magnetické pole.

Koncept představil na workshopu Planetary Science Vision 2050 Dr. Jim Green, ředitel Divize planetární vědy, divize planetárního průzkumu NASA. Časem by magnetické pole vedlo ke zvýšení atmosférického tlaku a průměrných teplot. Nárůst o pouhé 4 °C by rozpustil led v polárních oblastech a uvolnil by uložený CO₂to způsobí silný skleníkový efekt. Voda tam opět poteče. Reálný čas realizace projektu je podle tvůrců rok 2050.

Řešení navržené v červenci minulého roku výzkumníky z Harvardské univerzity zase neslibuje terraformaci celé planety najednou, ale mohlo by jít o postupnou metodu. Vědci přišli s montáž kopulí z tenkých vrstev silika aerogelu, který by byl průhledný a zároveň by poskytoval ochranu před UV zářením a zahříval povrch.

Při simulaci se ukázalo, že tenká, 2-3 cm vrstva aerogelu stačí k zahřátí povrchu až o 50 °C. Pokud zvolíme správná místa, pak se teplota úlomků Marsu zvýší na -10 °C. Stále to bude nízké, ale v rozsahu, který zvládneme. Navíc by to pravděpodobně udrželo vodu v těchto oblastech po celý rok v kapalném stavu, což by v kombinaci s neustálým přístupem slunečního záření mělo vegetaci stačit k fotosyntéze.

Ekologické terraformování

Pokud myšlenka přetvořit Mars tak, aby vypadal jako Země, zní fantasticky, pak potenciální terraformace jiných vesmírných těles zvyšuje úroveň fantasknosti na n-tý stupeň.

Venuše již byla zmíněna. Méně známé jsou úvahy terraformování Měsíce. Geoffrey A. Landis z NASA v roce 2011 vypočítala, že vytvoření atmosféry kolem našeho satelitu o tlaku 0,07 atm z čistého kyslíku by vyžadovalo dodávku 200 miliard tun kyslíku odněkud. Výzkumník navrhl, že by to mohlo být provedeno pomocí reakcí na redukci kyslíku z měsíčních hornin. Problém je, že kvůli nízké gravitaci o ni rychle přijde. Co se vody týče, dřívější plány na bombardování měsíčního povrchu kometami nemusí vyjít. Ukazuje se, že v měsíční půdě je hodně místního H₂0, zejména kolem jižního pólu.

Další možní kandidáti na terraformování – třeba jen částečné – nebo paraterraformování, které spočívá ve vytváření na cizích vesmírných tělesech uzavřená stanoviště pro lidi (6) to jsou: Titan, Callisto, Ganymede, Europa a dokonce i Merkur, Saturnův měsíc Enceladus a trpasličí planeta Ceres.

6. Umělecká vize parciálního terraformingu

Půjdeme-li dále, k exoplanetám, mezi nimiž stále častěji narážíme na světy velmi podobné Zemi, pak se rázem dostáváme do zcela nové roviny diskuse. Můžeme tam identifikovat planety jako ETP, BP a možná i HP na dálku, tzn. ty, které ve sluneční soustavě nemáme. Dosáhnout takového světa se pak stává větším problémem než technologie a náklady na terraforming.

Mnoho návrhů planetárního inženýrství zahrnuje použití geneticky modifikovaných bakterií. Gary King, mikrobiolog z Louisianské státní univerzity, který studuje nejextrémnější organismy na Zemi, poznamenává, že:

"Syntetická biologie nám dala úžasnou sadu nástrojů, které můžeme použít k vytvoření nových typů organismů, které jsou speciálně přizpůsobeny systémům, které chceme plánovat."

Vědec nastiňuje vyhlídky na terraformování a vysvětluje:

"Chceme studovat vybrané mikroby, najít geny, které jsou zodpovědné za přežití a užitečnost pro terraforming (jako je odolnost vůči radiaci a nedostatek vody), a poté tyto znalosti aplikovat na geneticky upravené speciálně navržené mikroby."

Největší výzvy vidí vědec ve schopnosti geneticky vybrat a adaptovat vhodné mikroby, přičemž věří, že překonání této překážky může trvat „deset let i déle“. Poznamenává také, že nejlepší sázkou by bylo vyvinout "nejen jeden druh mikroba, ale několik, které spolupracují."

Namísto terraformace nebo navíc k terraformaci mimozemského prostředí odborníci navrhli, že by se lidé mohli těmto místům přizpůsobit pomocí genetického inženýrství, biotechnologie a kybernetických vylepšení.

Lisa Nippová z týmu Molecular Machines Team MIT Media Lab uvedl, že syntetická biologie by mohla vědcům umožnit geneticky modifikovat lidi, rostliny a bakterie, aby se organismy přizpůsobily podmínkám na jiné planetě.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubrin i Richard L.S. TyloVěřím, že učinit jiné světy obyvatelnými – jako pokračování životní historie transformujícího se prostředí na Zemi – je zcela nepřijatelné. morální povinnost lidstva. Naznačují také, že naše planeta nakonec stejně přestane být životaschopná. Z dlouhodobého hlediska musíte zvážit nutnost pohybu.

I když zastánci věří, že s terraformací neplodných planet nemá nic společného. etické problémy, objevují se názory, že v každém případě by bylo neetické zasahovat do přírody.

Vzhledem k dřívějšímu zacházení se Zemí lidstvem je nejlepší nevystavovat jiné planety lidské činnosti. Christopher McKay tvrdí, že terraformování je eticky správné pouze tehdy, když jsme si naprosto jisti, že cizí planeta neskrývá původní život. A i když se nám ji podaří najít, neměli bychom se ji snažit přetvořit pro vlastní potřebu, ale jednat tak, abychom přizpůsobit se tomuto mimozemskému životu. V žádném případě ne naopak.

Viz též: