Терраформинг – строительство новой Земли на новом месте

Однажды может оказаться, что в случае глобальной катастрофы восстановить цивилизацию на Земле или вернуться в то состояние, в котором она была до угрозы, не удастся. Стоит иметь в запасе новый мир и строить там все заново – лучше, чем мы это сделали на родной планете. Однако мы не знаем небесных тел, готовых к немедленному заселению. Приходится считаться с тем, что потребуется некоторая работа по подготовке такого места.

1. Обложка рассказа «Столкновение на орбите»

Терраформирование планеты, луны или другого объекта — это гипотетический, нигде больше (насколько нам известно) процесс изменения атмосферы, температуры, топографии поверхности или экологии планеты или другого небесного тела, чтобы они напоминали окружающую среду Земли и сделать его пригодным для земной жизни.

Концепция терраформирования развивалась как в полевых условиях, так и в реальной науке. Сам термин был введен Джек Уильямсон (Уилл Стюарт) в рассказе «Орбита столкновения» (1), опубликованном в 1942 году.

Венера прохладная, Марс теплый

В статье, опубликованной в журнале Science в 1961 году, астроном Карл Саган предложенный. Он представил себе посадку в его атмосфере водорослей, которые будут превращать воду, азот и углекислый газ в органические соединения. Этот процесс удалит из атмосферы углекислый газ, что снизит парниковый эффект до тех пор, пока температура не упадет до комфортного уровня. Избыток углерода будет локализован на поверхности планеты, например, в виде графита.

К сожалению, более поздние открытия об условиях Венеры показали, что такой процесс невозможен. Хотя бы потому, что облака там состоят из высококонцентрированного раствора серной кислоты. Даже если бы водоросли теоретически могли развиваться во враждебной среде верхних слоев атмосферы, сама атмосфера там просто слишком плотная — высокое атмосферное давление производило бы почти чистый молекулярный кислород, а углерод сгорал бы, снова выделяя СО.₂.

Однако чаще всего мы говорим о терраформировании в контексте потенциальной адаптации Марса. (2). В статье «Планетарная инженерия на Марсе», опубликованной в журнале «Икар» в 1973 году, Саган считает Красную планету потенциально обитаемым местом для людей.

2. Видение следующих этапов терраформирования Марса

Спустя три года НАСА официально обратилось к проблеме планетарной инженерии, используя термин «planetarna ekosynteza«. Опубликованное исследование пришло к выводу, что Марс сможет поддерживать жизнь и станет обитаемой планетой. В том же году была организована первая сессия конференции по терраформированию, известному тогда также как «планетарное моделирование».

Однако только в 1982 году слово «терраформирование» стало использоваться в современном смысле. Планетолог Кристофер Маккей (7) написал работу «Терраформирование Марса», которая появилась в «Журнале Британского межпланетного общества». В документе обсуждались перспективы саморегуляции марсианской биосферы, и слово, использованное Маккеем, с тех пор стало предпочтительным. В 1984 году Джеймс Лавлок i Майкл Аллаби опубликовал книгу «Озеленение Марса» — одну из первых, в которой описал новый метод обогрева Марса с помощью хлорфторуглеродов (ХФУ), добавляемых в атмосферу.

Всего уже проведено множество исследований и научных дискуссий о возможности нагревания этой планеты и изменения ее атмосферы. Интересно, что некоторые гипотетические методы трансформации Марса уже могут быть в пределах технологических возможностей человечества. Однако экономические ресурсы, необходимые для этого, будут намного больше, чем те, которые любое правительство или общество в настоящее время готовы выделить для такой цели.

Методический подход

После того, как терраформирование вошло в более широкий оборот понятий, его сфера стала систематизироваться. В 1995 году Мартын Дж. Фогг (3) в своей книге «Терраформирование: разработка планетарной среды» он предложил следующие определения для различных аспектов, связанных с этой областью:

• планетарная инженерия – использование технологий для воздействия на глобальные свойства планеты;
• геоинженерия – планетарная инженерия, применяемая конкретно к Земле. Он охватывает только те макроинженерные концепции, которые связаны с изменением определенных глобальных параметров, таких как парниковый эффект, состав атмосферы, солнечное излучение или ударный поток;
• терраформование – процесс планетарной инженерии, направленный, в частности, на повышение способности внеземной планетарной среды поддерживать жизнь в известном состоянии. Окончательным достижением в этой области станет создание открытой планетарной экосистемы, имитирующей все функции земной биосферы, полностью приспособленной для проживания человека.

Фогг также разработал определения планет с разной степенью совместимости с точки зрения выживания на них человека. Он различал планеты:

• обитаемый () – мир с окружающей средой, достаточно похожей на Землю, чтобы люди могли комфортно и свободно проживать в нем;
• биосовместимый (ВР) – планеты с физическими параметрами, позволяющими процветать жизни на их поверхности. Даже если они изначально лишены ее, они могут содержать очень сложную биосферу без необходимости терраформирования;
• легко терраформируется (ETP) – планеты, которые могут стать биосовместимыми или пригодными для жизни и могут поддерживаться за счет относительно скромного набора планетарных инженерных технологий и ресурсов, хранящихся на ближайшем космическом корабле или роботизированной миссии-предшественнике.

Фогг предполагает, что в молодости Марс был биологически совместимой планетой, хотя в настоящее время он не попадает ни в одну из трех категорий — его терраформирование выходит за рамки ETP, слишком сложно и слишком дорого.

Наличие источника энергии является абсолютным требованием для жизни, но представление о непосредственной или потенциальной жизнеспособности планеты основывается на многих других геофизических, геохимических и астрофизических критериях.

Особый интерес представляет набор факторов, которые, помимо более простых организмов на Земле, поддерживают сложные многоклеточные организмы. животные. Исследования и теории в этой области являются частью науки о планетах и ​​астробиологии.

Всегда можно использовать термоядерный

В своей дорожной карте по астробиологии НАСА определяет основные критерии адаптации, прежде всего, как «адекватные ресурсы жидкой воды, условия, способствующие агрегации сложных органических молекул, и источники энергии для поддержки метаболизма». Когда условия на планете становятся подходящими для жизни определенного вида, может начаться импорт микробной жизни. По мере того, как условия становятся ближе к земным, туда может быть занесена и растительная жизнь. Это ускорит производство кислорода, что теоретически сделает планету, наконец, способной поддерживать жизнь животных.

На Марсе отсутствие тектонической активности препятствовало рециркуляции газов из местных отложений, что на Земле благоприятно для атмосферы. Во-вторых, можно предположить, что отсутствие всеобъемлющей магнитосферы вокруг Красной планеты привело к постепенному разрушению атмосферы солнечным ветром (4).

4. Слабая магнитосфера не защищает марсианскую атмосферу

Конвекция в ядре Марса, которое в основном состоит из железа, изначально создавала магнитное поле, однако динамо давно перестало функционировать, и марсианское поле в значительной степени исчезло, возможно, из-за потери тепла ядром и затвердевания. Сегодня магнитное поле представляет собой набор более мелких полей, похожих на местные зонтики, в основном вокруг южного полушария. Остатки магнитосферы покрывают около 40% поверхности планеты. Результаты исследований миссии НАСА Специалист показывают, что атмосфера очищается в первую очередь из-за выбросов солнечной корональной массы, которые бомбардируют планету высокоэнергетическими протонами.

Терраформирование Марса должно было бы включать два больших одновременных процесса — создание атмосферы и ее нагрев.

Более густая атмосфера парниковых газов, таких как углекислый газ, остановит поступающее солнечное излучение. Поскольку повышенная температура добавит парниковых газов в атмосферу, эти два процесса будут усиливать друг друга. Однако одного углекислого газа было бы недостаточно для поддержания температуры выше точки замерзания воды — нужно было бы что-то еще.

Еще один марсианский зонд, который недавно получил имя Настойчивость и будет запущен в этом году, займет попытка генерировать кислород. Мы знаем, что разреженная атмосфера содержит 95,32 % углекислого газа, 2,7 % азота, 1,6 % аргона и около 0,13 % кислорода, а также множество других элементов в еще меньших количествах. Эксперимент, известный как бодрость (5) заключается в использовании углекислого газа и извлечении из него кислорода. Лабораторные испытания показали, что это в целом возможно и технически осуществимо. Вы должны с чего-то начать.

5. Желтые модули для эксперимента MOXIE в марсоходе Perseverance.

босс SpaceX, Элон Маск, он был бы не собой, если бы не вставил свои три копейки в дискуссию о терраформировании Марса. Одна из идей Маска — спуститься к марсианским полюсам. водородные бомбы. Массированная бомбардировка, по его мнению, создала бы много тепловой энергии, растопив лед, а это высвободило бы углекислый газ, который в атмосфере создал бы парниковый эффект, задерживая тепло.

Магнитное поле вокруг Марса защитит марсонавтов от космических лучей и позволит создать мягкий климат на поверхности планеты. Но вы точно не сможете засунуть внутрь него огромный кусок жидкого железа. Поэтому специалисты предлагают другое решение — вставка w точка либрации L1 в системе Марс-Солнце отличный генератор, что создаст достаточно сильное магнитное поле.

Концепция была представлена ​​на семинаре Planetary Science Vision 2050, доктором Джим Грин, директор Планетарного научного отдела — отдела исследования планет НАСА. Со временем магнитное поле привело бы к увеличению атмосферного давления и средних температур. Повышение всего на 4°C растопит лед в полярных регионах, высвободив накопленный CO.₂это вызовет мощный парниковый эффект. Туда снова потечет вода. По словам создателей, реальное время реализации проекта — 2050 год.

В свою очередь, решение, предложенное в июле прошлого года исследователями из Гарвардского университета, не обещает терраформировать всю планету сразу, но может быть поэтапным методом. Ученые придумали возведение «куполов» из тонких слоев кремнеземного аэрогеля, которые были бы прозрачными и в то же время обеспечивали защиту от УФ-излучения и согревали поверхность.

В ходе моделирования выяснилось, что достаточно тонкого, 2-3 см слоя аэрогеля, чтобы нагреть поверхность аж на 50 °С. Если мы правильно выберем места, значит, температура осколков Марса будет повышена до -10°С. Он по-прежнему будет низким, но в диапазоне, с которым мы можем справиться. Более того, это, вероятно, позволило бы поддерживать воду в этих регионах в жидком состоянии круглый год, чего в сочетании с постоянным доступом солнечного света должно быть достаточно для того, чтобы растительность могла осуществлять фотосинтез.

Экологическое терраформирование

Если идеи воссоздания Марса, чтобы он стал похож на Землю, звучат фантастически, то потенциальное терраформирование других космических тел поднимает уровень фантастичности в энную степень.

Венера уже упоминалась. Менее известны соображения относительно терраформирование луны. Джеффри А. Лэндис из НАСА подсчитали в 2011 году, что для создания атмосферы вокруг нашего спутника с давлением 0,07 атм из чистого кислорода потребуется откуда-то поставка 200 миллиардов тонн кислорода. Исследователь предположил, что это могло быть сделано с помощью реакций восстановления кислорода из лунных пород. Проблема в том, что из-за низкой гравитации он быстро ее потеряет. Что касается воды, то более ранние планы по бомбардировке поверхности Луны кометами могут оказаться недействительными. Оказывается, в лунном грунте много местного H₂0, особенно вокруг Южного полюса.

Другие возможные кандидаты на терраформирование — возможно, только частичное — или паратерраформирование, заключающееся в создании на инопланетных космических телах закрытые места обитания для людей (6) это: Титан, Каллисто, Ганимед, Европа и даже Меркурий, спутник Сатурна Энцелад и карликовая планета Церера.

6. Художественное видение частичного терраформирования

Если пойти дальше, к экзопланетам, среди которых нам все чаще попадаются миры с большим сходством с Землей, то мы вдруг выходим на совершенно новый уровень обсуждения. Мы можем идентифицировать там на расстоянии планеты типа ETP, BP и, может быть, даже HP, т.е. тех, которых у нас нет в Солнечной системе. Тогда достижение такого мира становится проблемой большей, чем технология и затраты на терраформирование.

Многие предложения планетарной инженерии предполагают использование генетически модифицированных бактерий. Гэри Кинг, микробиолог из Университета штата Луизиана, изучающий самые экстремальные организмы на Земле, отмечает, что:

«Синтетическая биология дала нам замечательный набор инструментов, которые можно использовать для создания новых типов организмов, специально адаптированных к системам, которые мы хотим планировать».

Ученый обрисовывает перспективы терраформирования, поясняя:

«Мы хотим изучить выбранные микробы, найти гены, отвечающие за выживание и полезность для терраформирования (такие как устойчивость к радиации и отсутствие воды), а затем применить эти знания для генной инженерии специально разработанных микробов».

Ученый видит самые большие проблемы в способности генетически подобрать и адаптировать подходящие микробы, полагая, что на преодоление этого препятствия может уйти «десять лет или больше». Он также отмечает, что лучше всего было бы разработать «не один вид микробов, а несколько, которые работают вместе».

Эксперты предположили, что вместо терраформирования или в дополнение к терраформированию инопланетной среды люди могут адаптироваться к этим местам с помощью генной инженерии, биотехнологий и кибернетических усовершенствований.

Лиза Нип из команды молекулярных машин MIT Media Lab заявил, что синтетическая биология может позволить ученым генетически модифицировать людей, растения и бактерии, адаптируя организмы к условиям на другой планете.

Мартин Дж. Фогг, Карл Саган ораз Роберт Зубрин i Ричард Л.С. ТайлоЯ считаю, что делать другие миры пригодными для жизни — как продолжение истории жизни трансформирующейся окружающей среды на Земле — совершенно недопустимо. моральный долг человечества. Они также указывают на то, что наша планета в конечном итоге все равно перестанет быть жизнеспособной. В долгосрочной перспективе вы должны учитывать необходимость переезда.

Хотя сторонники считают, что нет ничего общего с терраформированием бесплодных планет. этические проблемы, есть мнения, что в любом случае было бы неэтично вмешиваться в природу.

Принимая во внимание более раннее обращение человечества с Землей, другие планеты лучше не подвергать деятельности человека. Кристофер Маккей утверждает, что терраформирование этически правильно только тогда, когда мы абсолютно уверены, что чужая планета не скрывает родную жизнь. И даже если нам удастся его найти, мы не должны пытаться преобразовать его для собственного использования, а действовать так, чтобы адаптироваться к этой чужой жизни. Ни в коем случае не наоборот.

Смотрите также: