Marsi kujundamise idee - teise nimega “Earth’s Twin” - on põnev idee. Polaarjääkide sulamise, aeglaselt atmosfääri loomise ja keskkonna kujundamise vahel, et seal oleks lehestik, jõed ja seisvad veekogud, on seal piisavalt, et inspireerida peaaegu kõiki! Kuid kui kauaks selline ettevõtmine aega võtaks, mis see meile maksma läheks ja kas see on tõesti meie aja ja energia tõhus kasutamine?
Niisuguseid küsimusi käsitleti kahes artiklis, mis esitleti NASA möödunud nädalal toimunud planeediteaduse visiooni 2050 seminaris (esmaspäev 27. veebruar - 1. märts). Esimene pealkirjaga „Terraforming Timeline“ kujutab abstraktset kava Punase planeedi muutmiseks roheliseks ja elamiskõlblikuks. Teine, pealkirjaga “Mars Terraforming - Wrong Way”, lükkab täielikult ümber terraformimise idee ja pakub alternatiivi.
Endise paberi koostasid Aaron Berliner California ülikoolist Berkeley ja Chris McKay kosmoseteaduste osakonnast NASA Amesi uurimiskeskuses. Kaks uurijat tutvustavad oma töös Marsi terraformeerimise ajakava, mis hõlmab soojenemisfaasi ja hapnikufaasi, samuti kõiki vajalikke samme, mis eelnevad ja järgnevad.
Nagu nad väidavad oma paberi sissejuhatuses:
“Terraformeeruva Marsi võib jagada kahte faasi. Esimene faas on planeedi soojendamine praegusest keskmisest pinnatemperatuurist -60 ° C väärtuseni, mis on Maa keskmisele temperatuurile lähedane kuni + 15 ° C, ja paksu CO 2 atmosfääri taasloomine. See soojenemisfaas on suhteliselt lihtne ja kiire ning võib võtta ~ 100 aastat. Teises etapis saadakse atmosfääris O2 tase, mis võimaldab inimestel ja teistel suurtel imetajatel normaalselt hingata. See hapnemisetapp on suhteliselt keeruline ja selleks kulub 100 000 aastat või rohkem, kui just ei peegeldata tehnoloogilist läbimurret. "
Enne kui need alata saavad, tunnistavad Berliner ja McKay, et tuleb astuda teatavaid “terrassieelseid” samme. Nende hulka kuulub Marsi keskkonna uurimine, et teha kindlaks veetase pinnal, süsinikdioksiidi tase atmosfääris ja jää kujul polaaraladel ning nitraatide sisaldus Marsi pinnases. Nagu nad selgitavad, on neil kõigil Marsil biosfääri tegemise praktilisuse võti.
Siiani osutavad olemasolevad tõendid kõigi kolme Marsil esineva elemendi poole. Kui suurem osa Marsi veest on praegu jää kujul polaaraladel ja polaaraladel, on seal piisavalt veeringlust - koos pilvede, vihma, jõgede ja järvedega. Samal ajal väidavad mõned hinnangud, et polaarpiirkondades on jää kujul piisavalt süsinikdioksiidi, et luua atmosfäär, mis on võrdne Maa merepinna rõhuga.
Lämmastik on ka hingamiseks vajaliku atmosfääri elu põhinõue ja vajalik koostisosa, ning hiljutised andmed on ka Uudishimu Rover näitavad, et nitraadid moodustavad Marsil pinnase massist ~ 0,03% massist, mis on maastiku kujundamiseks julgustav. Lisaks peavad teadlased tegelema teatavate eetiliste küsimustega, mis on seotud sellega, kuidas maastiku kujundamine võib mõjutada Marsi.
Näiteks kui Marsil on praegu mingit elu (või elu, mida võiks taaselustada), siis see tooks inimkolonistidele vaieldamatu eetika dilemma - eriti kui see elu on seotud eluga Maal. Nagu nad selgitavad:
„Kui Marsi elu on seotud Maa eluga - võib-olla meteoriidivahetuse tõttu -, siis on olukord tuttav ning tuleb käsitleda küsimusi, milliseid muid Maa elu liike tutvustada ja millal tuleb sellega tegeleda. Kui aga Marsi elu pole Maa eluga seotud ja kujutab selgelt elu teist geneesi, tõstatatakse olulised tehnilised ja eetilised probleemid. ”
Esimese faasi - “soojenemise faasi” - lühikeseks murdmiseks käsitlevad autorid meile täna tuttavat teemat. Põhimõtteliselt muudame siin oma maakera kliimat, viies atmosfääri CO 2 ja „super kasvuhoonegaasid“, mis tõstab Maa keskmist temperatuuri saja kraadi juures mitme kraadi võrra. Ja kuigi Maal on see olnud tahtmatu, võiks Marsil seda keskkonna tahtlikuks soojendamiseks ümber suunata.
"Marsi soojendamise ajakava pärast kasvuhoonegaaside ülitootmise keskendumist on lühike, umbes 100 aastat või vähem," väidavad nad. „Kui kogu Marsi päikesejuhtum peaks jääma 100-protsendilise tõhususega, siis soojeneks Marss umbes 10 aasta pärast Maa-sarnaste temperatuurideni. Kasvuhooneefekti efektiivsus on aga usutavasti umbes 10%, seega kulub Marsi soojendamiseks ~ 100 aastat. ”
Kui see paks atmosfäär on loodud, hõlmab järgmine samm selle muutmist inimesele hingavaks - kus O2 tase oleks siin Maa peal umbes 13% merepinna õhurõhust ja CO 2 tase oleks väiksem kui 1%. See faas, mida nimetatakse „hapnikufaasiks“, võtab tunduvalt kauem aega. Veelkord pöörduvad nad maapealse näite poole, et näidata, kuidas selline protsess võiks toimida.
Nad väidavad, et siin Maa peal on kõrge hapniku (O²) ja madala süsinikdioksiidi tase fotosünteesi tulemus. Need reaktsioonid sõltuvad päikese energiast vee ja süsinikdioksiidi muundamisel biomassiks - mida tähistab võrrand H²O + CO² = CH²O + O². Nagu nad illustreerivad, võtab see protsess 100 000–170 000 aastat:
“Kui kogu Marsi päikesevalgust saab selle keemilise muundamise teostamiseks kasutada 100% efektiivsust, kulub kõrge O2 taseme tootmiseks vaid 17 aastat. H2O ja CO 2 biomassiks ja O 2 -ks muundava protsessi tõenäoline efektiivsus on palju väiksem kui 100%. Ainus näide protsessist, mis võib kogu tehase CO2 ja O 2 muutuda globaalselt, on globaalne bioloogia. Maal on globaalse biosfääri efektiivsus päikesevalguse kasutamisel biomassi ja O2 tootmiseks 0,01%. Seega on O²-rikka atmosfääri tekitamise aeg Marsil 10 000 x 17 aastat või ~ 170 000 aastat. ”
Siiski lubavad nad sünteetilist bioloogiat ja muid biotehnoloogiaid, mis nende sõnul võiksid tõhusust suurendada ja lühendada ajakava 100 000 aastani. Lisaks, kui inimesed saaksid kasutada looduslikku fotosünteesi (mille efektiivsus on suhteliselt kõrge - 5%) kogu planeedil - st istutada lehestik kogu Marsi peal -, siis saaks ajakava vähendada isegi mõne sajandini.
Lõpuks visandavad nad sammud, mis tuleb teha palli veerema saamiseks. Need sammud hõlmavad praeguste ja tulevaste robotmissioonide kohandamist, et hinnata Marsi ressursse, matemaatilisi ja arvutimudeleid, millega saaks uurida kaasnevaid protsesse, algatust sünteetiliste organismide loomiseks Marsi jaoks, vahendit terraformeerimismeetodite katsetamiseks piiratud keskkonnas ja planeedilepingut, mis kehtestaks piirangud ja kaitse.
Tsiteerides Punase Marsi triloogia autorit Kim Stanley Robinsoni (teadusliku ilukirjanduse põhiteos maastiku kujundamise kohta), avaldavad nad üleskutse tegevusele. Pöörates tähelepanu sellele, kui kaua võtab Marsi kujundamine aega, kinnitavad nad, et “võiksime ka nüüd alustada”.
Selle kohta pakub eriarvamust Valeriy Yakovlev - astrofüüsik ja hüdrogeoloog Ukraina Kharkovi veekvaliteedi laborist. Oma raamatus “Mars Terraforming - Wrong Way” toob ta esile kosmosebiosfääride loomise Madala Maa orbiidil, mis tugineksid kunstlikule gravitatsioonile (nagu O'Neilli silinder), et võimaldada inimestel harjuda eluga maailmas. ruumi.
Vaadates kosmosekolonisatsiooni ühte suurimat väljakutset, osutab Yakovlev küsimusele, kuidas Kuu või Marsi taolistel kehadel võib elu olla ohtlik asunike jaoks. Lisaks sellele, et kolonistid on tundlikud päikese- ja kosmilise kiirguse suhtes, peaksid nad toime tulema ka oluliselt madalama raskusastmega. Kuu puhul oleks see umbes 0,165 korda suurem kui inimestel siin Maa peal (aka 1 g), Marsil aga umbes 0,376 korda.
Selle pikaajalist mõju ei ole teada, kuid on ilmne, et see hõlmab lihaste degeneratsiooni ja luude hõrenemist. Kaugemalt vaadates on täiesti ebaselge, milline oleks mõju nendele lastele, kes sündisid mõlemas keskkonnas. Käsitledes nende leevendamise viise (sealhulgas ravimid ja tsentrifuugid), toob Yakovlev välja, kuidas need oleksid tõenäoliselt ebaefektiivsed:
“Lootus ravimite väljatöötamiseks ei tühista lihaste, luude ja kogu organismi füüsilist lagunemist. Tsentrifuugides rehabilitatsioon on vähem otstarbekas lahendus võrreldes laevabiosfääriga, kus on võimalik normaaljõu ja kaitsekompleksi praktiliselt pidevat jäljendamist kosmosekeskkonna kahjulike mõjude eest. Kui kosmoseuuringute tee on koloonia loomine Marsile ja lisaks sellele hilisemad katsed planeeti ümber kujundada, toob see kaasa aja ja raha põhjendamatu kaotuse ning suurendab inimtsivilisatsiooni teadaolevaid riske. ”
Lisaks osutab ta väljakutsetele kosmoses elavatele inimestele ideaalse keskkonna loomisel. Lisaks lihtsalt paremate sõidukite loomisele ja vajalike ressursside hankimise vahendite väljatöötamisele on vaja luua ka peredele ideaalne kosmosekeskkond. Põhimõtteliselt nõuab see korpuse väljaarendamist, mis on optimaalne suuruse, stabiilsuse ja mugavuse osas.
Seda silmas pidades tutvustab Yakolev seda, mida ta peab inimkonna kosmosesse lahkumise tõenäolisemateks väljavaadeteks ajavahemikus 2030. aastani. See hõlmab esimeste kunstliku raskusastmega kosmosebiosfääride loomist, mis viib materjalide osas peamiste arengusuundadeni. tehnoloogia, elu toetavad süsteemid ning robotsüsteemid ja infrastruktuur, mis on vajalikud elupaikade paigaldamiseks ja hooldamiseks madal Maa orbiidil (LEO).
Neid elupaiku saab hooldada tänu robotiseeritud kosmoselaevade loomisele, mis suudaksid koguda ressursse lähedalasuvatest kehadest - näiteks Kuu ja Maa lähiümbruse objektid (NEO). See kontseptsioon ei kõrvaldaks üksnes vajadust planeedikaitse järele - s.t mure Marsi biosfääri saastumise pärast (eeldades, et on olemas bakterite elu), võimaldaks see ka inimestel järk-järgult kosmosega harjuda.
Nagu Yakovlev rääkis ajakirjale Space Magazine, võib kosmoseelupaikade eelised jagada nelja punkti:
“1. See on universaalne viis juhtida Kosmose lõpmatuid ruume nii Päikesesüsteemis kui ka väljaspool seda. Me ei vaja majade paigaldamiseks pindu, vaid ressursse, mida robotid edastavad planeetidelt ja satelliitidelt. 2. Võimalus luua elupaik võimalikult lähedal maa hällile võimaldab põgeneda vältimatu füüsilise lagunemise eest erineva raskuse tingimustes. Kaitsvat magnetvälja on lihtsam luua.
“3. Ülekanne maailmade ja ressursside allikate vahel ei ole ohtlik ekspeditsioon, vaid tavaline elu. Kas see on hea nende peredeta purjetajatele? 4. Globaalse katastroofi tagajärjel sureb või inimkonna degradeerumine on tõenäoline, et planeetide koloniseerimine hõlmab tutvumist, kaupade kohaletoimetamist, inimeste süstikutransporti - ja see on palju pikem kui biosfääri ehitamine. Kuu orbiidil. Dr Stephen William Hawkingil on õigus, inimesel pole palju aega. ”
Ja kui kosmoseelupaigad on paigas, võiks alustada mõnda väga olulist uurimist, sealhulgas meditsiinilisi ja bioloogilisi uuringuid, mis hõlmaksid esimesi kosmoses sündinud lapsi. See hõlbustaks ka usaldusväärsete kosmosesüstikute ja ressursside kaevandamise tehnoloogiate väljatöötamist, mis on abiks muude kehade - näiteks Kuu, Marsi ja isegi eksoplaneetide - asustamiseks.
Lõppkokkuvõttes arvab Yakolev, et kosmosebiosfääre saaks teostada ka mõistliku aja jooksul - s.t vahemikus 2030 kuni 2050 -, mis terrasside kujundamisega lihtsalt pole võimalik. Tsiteerides äripindade sektori kasvavat kohalolekut ja võimsust, arvas Yakolev, et suur osa vajalikust taristust on juba olemas (või arendamisel).
„Pärast seda, kui oleme +20 aasta mõtlemisaja inertsist üle saanud, on eksperimentaalne biosfäär (nagu Antarktika asula kelladega), 50 aasta pärast kasvab esimene kosmoses sündinud laste põlvkond ja Maa väheneb, sest see siseneb legendid tervikuna ... Selle tulemusel tühistatakse maastikuehitus. Ja sellele järgnenud konverents avab tee Kosmose tõeliseks uurimiseks. Olen uhke, et olen samal planeedil nagu Elon Reeve Musk. Tema raketid on kasulikud esimese biosfääri kujunduste tõstmiseks Kuu tehastest. See on tihe ja otsene viis Kosmose vallutamiseks. ”
NASA teadlaste ja ettevõtjate, nagu Elon Musk ja Bas Landorp, kes soovivad lähitulevikus Marsi koloniseerida, ja teiste LEO-d arendavate kommertslennunduse ettevõtete jaoks on inimkonna tuleviku suurust ja kuju kosmoses raske ennustada. Võib-olla otsustame ühiselt tee, mis viib meid Kuule, Marsile ja kaugemale. Võib-olla näeme oma parimaid jõupingutusi, mis on suunatud Maa-lähedale kosmosesse.
Või näeme, kuidas me läheme korraga mitmesse suunda. Kui mõned rühmad propageerivad LEO-s (ja hiljem mujal päikesesüsteemis) kosmoseelupaikade loomist, mis tuginevad kunstlikule gravitatsioonile ja robotite jaoks mõeldud kosmoselaevadele, mis kaevandavad materjalide asteroide, siis teised keskenduvad planeetide kehade jaoks eelpostide rajamisele eesmärgiga muuta need “Uued maad”.
Nende vahel võib eeldada, et inimesed hakkavad sellel sajandil välja töötama mingil määral kosmoseekspertiisi, mis on kindlasti kasuks, kui hakkame uurimise ja koloniseerimise piire veelgi kaugemale lükkama!
