KUIDAS ME MARSSI KUJUNDAME?

Send

Jätkuva sarja „Tervikliku kujundamise lõplik juhend” osana tutvustab Space Magazine rõõmsalt meie juhendit terraformeeruva Marsi jaoks. Praegu on mitu plaani panna astronaudid ja kunagi asunikud Punasele planeedile. Kuid kui me tahame seal kunagi elada, peame tegema täieliku planeedi renoveerimise. Mida see võtab?

Vaatamata väga külmale ja väga kuivale kliimale - rääkimata väikesest õhustikust - on Maal ja Marsil palju ühist. Nende hulka kuuluvad sarnasused suuruse, kalde, struktuuri, koostise ja isegi vee olemasolu nende pinnal. Seetõttu peetakse Marsi inimasustuse peamiseks kandidaadiks; väljavaade, mis hõlmab keskkonna muutmist inimese vajadustele sobivaks (aka. terraforming).

Nagu öeldud, on ka palju peamisi erinevusi, mis muudaksid Marsil elamise, paljude inimeste üha suureneva murega (vaadates teid, Elon Musk ja Bas Lansdorp!) Oluliseks väljakutseks. Kui elaksime planeedil, peaksime sõltuma üsna tugevalt oma tehnoloogiast. Ja kui me peaksime planeeti muutma ökotehnoloogia abil, võtab see palju aega, jõupingutusi ja megatonni ressursse!

Marsil elamise väljakutseid on üsna palju. Alustuseks on äärmiselt õhuke ja hingamatu õhkkond. Kui Maa atmosfäär koosneb 78% lämmastikust, 21% hapnikust ja muude gaaside jääkidest, siis Marsi atmosfäär koosneb 96% süsinikdioksiidist, 1,93% argoonist ja 1,89% lämmastikust, lisaks ka hapnikust ja veest.

Samuti on Marsi õhurõhk vahemikus 0,4–0,87 kPa, mis vastab umbes 1% Maa pinnast merepinnal. Õhuke atmosfäär ja suurem kaugus Päikesest soodustavad ka Marsi külma keskkonda, kus pinnatemperatuur on keskmiselt 210 K (-63 ° C / -81,4 ° F). Lisage sellele fakt, et Marsil puudub magnetosfäär ja näete, miks selle pinnale avaldub oluliselt suurem kiirgus kui Maa oma.

Marsi pinnal on keskmine kiirgusdoos umbes 0,67 millisieverts (mSv) päevas, mis on umbes viiendik sellest, mida inimesed aasta jooksul siin Maa peal kokku puutuvad. Seega, kui inimesed tahaksid elada Marsil ilma vajaduseta kiirgusvarjestuse, survestatud kuplite, villitud hapniku ja kaitseülikondade järele, on vaja teha mõned tõsised muudatused. Põhimõtteliselt peaksime planeeti soojendama, atmosfääri paksendama ja nimetatud atmosfääri koostist muutma.

Näited ilukirjandusest:

1951. aastal kirjutas Arthur C. Clarke esimese romaani, milles Marsi terraformeerimist ilukirjanduses esitleti. Pealkiri Marsi liivad, lugu hõlmab Marsi asunikke, kes soojendavad planeeti, muutes Marsi kuu Fobose teiseks päikeseks, ja kasvavad taimed, mis lagundavad Marsi liiva hapniku eraldamiseks.

James Lovelock ja Michael Allaby kirjutasid 1984. aastal selle, mida paljud peavad üheks kõige mõjukamaks raamatuks terraformimise alal. Pealkiri Marsi rohelisus, uurib romaan planeetide teket ja evolutsiooni, elu päritolu ja Maa biosfääri. Raamatus esitatud maastiku kujundamise mudelid nägid tegelikult ette tulevasi arutelusid maastiku kujundamise eesmärkide üle.

1992. aastal vabastas autor Frederik Pohl Oorti kaevandamine, ulmejutt, kus Marsi kujundatakse terrassil, kasutades Oorti pilvest suunatud komeete. Kogu 1990ndate aastate jooksul vabastas Kim Stanley Robinson oma kuulsa Marsi triloogia – Punane Marss, Roheline Marss, Sinine Marss - mille keskmes on Marsi muutumine paljude põlvkondade jooksul õitsvaks inimtsivilisatsiooniks.

2011. aastal produtseerisid mangasarjad Yu Sasuga ja Kenichi Tachibana Terra vormid, seeria, mis toimub 21. sajandil ja kus teadlased üritavad Marsi aeglaselt soojendada. Ja 2012. aastal vabastas Kim Stanley Robinson 2312, lugu, mis leiab aset päikesesüsteemis, kus on kujundatud mitu planeeti - sealhulgas Marss (millel on ookeanid).

Kavandatud meetodid:

Viimase paarikümne aasta jooksul on tehtud mitmeid ettepanekuid, kuidas muuta Marsi inimkolonistidele sobivaks. 1964. aastal andis Dandridge M. Cole välja saare “Kosmoses olevad saared: Planetoidide väljakutse, teerajaja teos”, milles ta soovitas Marsil kasvuhooneefekti esilekutsumist. See seisnes ammoniaagi jäätise sissetoomises välimisest Päikesesüsteemist ja nende kokkupõrkel pinnale.

Kuna ammoniaak (NH3) on võimas kasvuhoonegaas, tooks see Marsi atmosfääri atmosfääri paksemaks ja tõstab globaalset temperatuuri. Kuna ammoniaak on massist enamasti lämmastik, võiks see anda ka vajaliku puhvergaasi, mis koos hapnikugaasiga looks inimestele hingava atmosfääri.

Teine meetod on seotud albedo redutseerimisega, kus Marsi pind kaetakse tumedate materjalidega, et suurendada selle päikesevalguse hulka. See võib olla midagi, alates Phobosest ja Deimost (Päikesesüsteemi kaks tumedamat keha) tolmust kuni ekstremofiilsete samblike ja tumeda värvusega taimedeni. Selle üks suurimaid pooldajaid oli kuulus autor ja teadlane Carl Sagan.

1973. aastal avaldas Sagan ajakirjas Icarus artikli pealkirjaga „Planeetide planeerimine Marsil“, kus ta pakkus välja kaks stsenaariumi Marsi pinna tumendamiseks. Nende hulka kuulus madala albedo sisaldava materjali transportimine ja / või tumedate taimede istutamine polaarjääle, et tagada nende suurema soojuse neeldumine, sulamine ja planeedi muutmine Maa-sarnastesse tingimustesse.

1976. aastal käsitles NASA ametlikult planeeditehnika küsimust uuringus pealkirjaga „Marsi elujõulisus: lähenemisviis planeedi ökosünteesile“. Uuringus jõuti järeldusele, et fotosünteetilisi organisme, polaarjäämullide sulamist ja kasvuhoonegaaside sisseviimist saab kasutada soojema, hapniku- ja osoonirikka atmosfääri loomiseks.

1982. aastal kirjutas planeetoloog Christopher McKay ajakirjale "Terraforming Mars" Briti Interplanetary Society ajakiri. Selles arutas McKay isereguleeruva Marsi biosfääri väljavaateid, mis sisaldas nii selle tegemiseks vajalikke meetodeid kui ka selle eetikat. See oli esimene kord, kui avaldatud artikli pealkirjas kasutati sõna terraforming ja sellest saab edaspidi eelistatud termin.

Sellele järgnesid 1984. aastal James Lovelocki ja Michael Allaby raamat, Marsi rohelisus. Selles kirjeldasid Lovelock ja Allaby, kuidas Marsi saaks soojendada klorofluorosüsinike (CFC) importimisega, et käivitada globaalne soojenemine.

1993. aastal kirjutasid Marsi ühingu asutajad dr Robert M. Zubrin ja Christopher P. McKay NASA Amesi uurimiskeskusest teose „Terasvormitava Marsi tehnoloogilised nõuded“. Selles tegid nad ettepaneku kasutada Marsi pinna otseseks soojendamiseks orbitaalpeegleid. Postide lähedal paigutatud peeglid suudavad CO-d sublimeerida₂ jääkiht ja aidata kaasa globaalsele soojenemisele.

Samas dokumendis väitsid nad võimalust kasutada Päikesesüsteemist koristatud asteroide, mis suunatakse pinnale ümber lööma, tolmu koguma ja atmosfääri soojendama. Mõlemad stsenaariumid toetavad tuumaelektriliste või tuumasoojuslike rakettide kasutamist kõigi vajalike materjalide / asteroidide orbiidile viimiseks.

Pikaajalise kliimastabiilsusvahendina on soovitatav kasutada ka fluoriühendeid - nn „super-kasvuhoonegaase”, mis tekitavad tuhandeid kordi kasvuhooneefekti kui CO 2 -. 2001. aastal esitas Caltechi geoloogia- ja planeediteaduste osakonna teadlaste meeskond need soovitused raamatus “Hoides Marsi soojas uute super kasvuhoonegaasidega”.

Kui see uuring näitas, et fluori esialgne kasulik koormus peaks tulema Maalt (ja seda tuleks regulaarselt täiendada), väitis ta, et fluori sisaldavaid mineraale võiks kaevandada ka Marsil. See põhineb eeldusel, et sellised mineraalid on Marsil (olles maapealne planeet) sama tavalised, mis võimaldaks pärast kolooniate loomist toimida iseseisvalt.

Samuti on soovitatud importida välimisest päikesesüsteemist metaani ja muid süsivesinikke - neid on Saturni kuu Titanil küllaga. On olemas ka võimalus ressursside kohapealseks kasutamiseks tänu Curiosity roveri avastusele metaani “kümnekordsest teravikust”, mis osutas maa-alusele allikale. Kui neid allikaid saaks kaevandada, pole metaani isegi vaja importida.

Värskemate ettepanekute hulka kuulub suletud biodomeenide loomine, mis kasutaksid Marsi pinnal hapnikku tootvate sinivetikate ja vetikate kolooniaid. 2014. aastal alustasid NASA täiustatud kontseptsioonide instituudi (NAIC) programmi ja Techshot Inc. tööd selle kontseptsiooni kallal, mida hakati nimetama „Marsi ökopoeesi testvoodiks“. Tulevikus kavatseb projekt saata Rover-missiooni pardale väikesed ekstremofiilsete fotosünteetiliste vetikate ja sinivetikate kanistrid, et katsetada protsessi Marsi keskkonnas.

Kui see osutub edukaks, kavatsevad NASA ja Techshot ehitada mitu suurt biodomeeni, et toota ja koristada hapnikku tulevasteks inimmissioonideks Marsi - mis vähendaks kulusid ja pikendaks lähetusi, vähendades transporditava hapniku hulka. Ehkki need plaanid ei kujuta endast ökoloogilist ega planeeditehnoloogiat, on Eugene Boland (Techshot Inc. peateadlane) väitnud, et see on samm selles suunas:

„Ökopoees on idee uues kohas elu algatamiseks; täpsemalt ökosüsteemi loomine, mis on võimeline elu toetama. See on füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste vahenditega „maastikukujunduse” algatamise idee, sealhulgas ökosüsteemi ülesehitavate pioneerorganismide sissetoomine. See on esimene suurem hüpe laboratoorsete uuringute kaudu eksperimentaalse (erinevalt analüütilise) planeedi juurutamisest in situ teadusuuringud, mis pakuvad kõige suuremat huvi planeetide bioloogia, ökopoeesi ja terraformimise vastu. ”

Võimalikud eelised:

Lisaks seiklusvõimalustele ja inimkonna ideele, mis taas alustab julge kosmoseuuringute ajastut, on mitmeid põhjuseid, miks pakutakse välja Marsi terraformeerimist. Alustuseks on mure, et inimkonna mõju planeedile Maa ei ole jätkusuutlik ning et kui me kavatseme pikemas perspektiivis ellu jääda, peame laienema ja looma „varupaiga“.

See kool viitab küll Maa kasvavale elanikkonnale, mille suurus peaks sajandi keskpaigaks jõudma eeldatavasti 9,6 miljardini, ning tõsiasja, et 2050. aastaks peaks suuremas linnas elama umbes kaks kolmandikku maailma rahvastikust. Lisaks on oodata tõsiseid kliimamuutusi, mis vastavalt NASA arvutatud stsenaariumidele võivad 2100. aastaks muutuda elu planeedi teatavates osades püsimatuks.

Muud põhjused rõhutavad seda, kuidas Mars asub meie Päikese „Goldilocksi tsoonis” (aka. „Elamiskõlblik tsoon”) ja oli kunagi asustatav planeet. Viimase paarikümne aasta jooksul on läbi viidud sellised maapealsed missioonid nagu NASA Mars Science Laboratory (MSL) ja selle Uudishimu Rover on avastanud hulgaliselt tõendeid, mis osutavad Marsil sügavas minevikus eksisteerinud voolavale veele (nagu ka orgaaniliste molekulide olemasolule).

Lisaks NASA Marsi atmosfäär ja lenduv EvolutioN-missioon (MAVEN) (ja teised orbiidid) on andnud põhjalikku teavet Marsi mineviku atmosfääri kohta. Nad jõudsid järeldusele, et umbes 4 miljardit aastat tagasi oli Marsil rikkalik pinnavesi ja paksem atmosfäär. Marsi magnetosfääri kadumise tõttu - mille põhjuseks võis olla planeedi sisemuse suur mõju või kiire jahtumine - eemaldati atmosfäär aeglaselt.

Ergo, kui Marss oleks kunagi olnud elamiskõlblik ja “Maa moodi”, on võimalik, et see võib ühel päeval jälle olla. Ja kui inimkond tõepoolest otsib uut maailma, kuhu elama asuda, on ainult loogiline, et see asub sellel, millel on Maaga võimalikult palju ühist. Lisaks on ka väidetud, et meie kogemusi omaenda planeedi kliima muutmisega võiks Marsil hästi kasutada.

Meie sõltuvus tööstusmasinatest, söest ja fossiilkütustest on sajandeid Maa keskkonda mõõdetavalt mõjutanud. Ja arvestades, et see on olnud siin Maa peal moderniseerimise ja arengu tahtmatu tagajärg; Marsil avaldaks positiivset mõju fossiilsete kütuste põletamine ja regulaarne õhusaaste eraldamine õhku.

Muud põhjused hõlmavad ressursside baasi laiendamist ja nappusejärgseks ühiskonnaks saamist. Marsil asuv koloonia võiks võimaldada kaevandustegevust Punasel planeedil, kus leidub ohtralt nii mineraale kui ka vesijääd, mida saaks koristada. Marsil asuv baas võiks olla ka värav asteroidi vööni, mis annaks meile juurdepääsu piisavalt mineraalidele, et meid lõputult vastu pidada.

Väljakutsed:

Kahtlemata kaasneb Marsi terraformeerumise väljavaatega oma osa probleemidest, mis kõik on eriti hirmuäratavad. Alustuseks on vaja palju ressursse, et muuta Marsi keskkond inimeste jaoks säästvaks. Teiseks on mure, et igal võetud meetmel võivad olla soovimatud tagajärjed. Ja kolmandaks on vaja aega, mis kuluks.

Näiteks kui rääkida kontseptsioonidest, mis nõuavad soojenemise käivitamiseks kasvuhoonegaaside sisseviimist, siis on nõutavad kogused üsna jahmatavad. 2001. aasta Caltechi uuringus, mis nõudis fluoriühendite kasutuselevõttu, osutati, et lõunapolaarse CO 2 liustike sublimeerimiseks oleks vaja Marsi atmosfääri viia umbes 39 miljonit tonni CFC-sid - see on kolm korda suurem kogus, mida toodeti Maal 1972. aasta vahel. ja 1992.

Fotolüüs hakkaks ka CFC-sid lagunema nende kasutuselevõtu hetkel, mis nõuaks kadude täiendamiseks igal aastal täiendavalt 170 kilo. Ja viimaks, CFC-de kasutuselevõtt hävitaks ka Marsi toodetud osooni, mis kahjustaks pingutusi kiirguse eest pinna kaitsmiseks.

Samuti näitas NASA 1976. aasta teostatavusuuring, et kuigi maapinna kujundamine Marsi jaoks oleks võimalik maapealsete organismide abil, tunnistas see ka, et nõutavad ajaraamistikud on märkimisväärsed. Nagu uuringus öeldakse:

„Marsi maapealse ökoloogia toetamise põhimõttelist, ületamatut piirangut ei ole kindlaks tehtud. Hapnikku sisaldava atmosfääri puudumine takistaks Marsi abita elamist inimese poolt. Praegune tugev ultraviolettkiirguse pinnakiirgus on täiendav peamine takistus. Sobiva hapniku- ja osoonisisaldusega atmosfääri loomine Marsi jaoks on fotosünteetiliste organismide kasutamise kaudu teostatav. Sellise atmosfääri loomiseks vajalik aeg võib siiski kuluda mitu miljonit aastat.”

Uuringus väidetakse, et seda saab drastiliselt vähendada, luues spetsiaalselt karmi Marsi keskkonna jaoks kohandatud ekstremofiilseid organisme, luues kasvuhooneefekti ja sulatades polaarjääjäägid. See, kui palju aega kulub Marsi ümberkujundamiseks, on siiski tõenäoliselt sajandite või aastatuhandete suurusjärgus.

Ja muidugi, seal on infrastruktuuri probleem. Ressursside kogumine Päikesesüsteemi teistelt planeetidelt või kuudelt nõuaks suurt kosmosevedude laevastikku ning need peaksid mõistliku aja jooksul reisi jaoks olema varustatud täiustatud ajamissüsteemidega. Praegu selliseid ajamissüsteeme pole ja tavapärased meetodid - ioonmootoritest keemiliste raketikütusteni - pole piisavalt kiired ega ökonoomsed.

Illustreerimaks NASA oma Uued horisondid missioonil kulus rohkem kui 11 aastat, et saada ajalooline kohtumine Pluutoga Kuiperi vööndis, kasutades tavapäraseid rakette ja raskusjõu abimeetodit. Vahepeal Koit Misjonil, mis tugines ioonsele tõukejõule, kulus Vesta jõudmiseni asteroidi vööndis peaaegu neli aastat. Kumbki meetod pole praktiline Kuiperi vööndisse korduvate reiside tegemiseks ning jäiste komeetide ja asteroidide tagasitõmbamiseks ning inimkonnal pole nii palju laevu, kui meil selleks vaja oleks.

Teisest küljest nõuaks in-situ marsruudi läbimine - mis hõlmaks tehaste või kaevandustegevust pinnal CO 2, metaani või CFC-d sisaldavate mineraalide õhku eraldamiseks -, et kogu masin viiks massi Punane planeet. Selle hind hävitaks kõik senised kosmoseprogrammid. Ja kui nad on pinnal kokku pandud (kas robot- või inimtöötajad), peaksid need toimingud toimuma sajandeid pidevalt.

Terraformimise eetika osas on ka mitu küsimust. Põhimõtteliselt tekitab muude planeetide muutmine inimeste vajadustele sobivaks muutmise korral loomuliku küsimuse, mis juhtuks kõigi seal juba elavate eluvormidega. Kui tegelikult on Marsi elusate mikroobide elu (või keerukamad eluvormid), mida paljud teadlased kahtlustavad, võib ökoloogia muutmine neid eluvorme mõjutada või isegi ära pühkida. Lühidalt: tulevased kolonistid ja maapealsed insenerid paneksid tegelikult toime genotsiidi.

Arvestades kõiki neid argumente, tuleb küsida, milline oleks maastiku kujundamise eelis. Kui Päikesesüsteemi ressursside kasutamise idee on pikas perspektiivis mõistlik, siis lühiajaline kasu pole kaugeltki nii käegakatsutav. Põhimõtteliselt pole muudest maailmadest kogutud ressursid majanduslikult tasuvad, kui saate neid siin kodus palju kaevandada. Ja arvestades ohtu, kes tahaks minna?

Kuid nagu on näidanud sellised ettevõtmised nagu MarsOne, leidub rohkesti inimesi, kes on valmis tegema ühe suuna Marsile ja toimima Maa "esimese laine" varjamatute maadeavastajate seas. Lisaks sellele on NASA ja muud kosmoseagentuurid olnud väga häälekad oma soovist uurida Punast planeeti, mis hõlmab mehitatud missioone 2030. aastateks. Ja nagu mitmesugused küsitlused näitavad, on nende poolehoidjate taga avalikkuse toetus, isegi kui see tähendab dramaatiliselt suurenenud eelarveid.

Miks siis seda teha? Miks kujundada Marsi inimtoiduks? Sest see on seal? Muidugi. Kuid veelgi tähtsam, sest meil võib vaja minna. Ja ajend ja soov seda koloniseerida on samuti olemas. Ja hoolimata nende raskustest, ei ole puudust kavandatud meetoditest, mis on kaalutud ja teostatavad. Lõpuks on vaja vaid palju aega, palju pühendumust, palju ressursse ja palju hoolitsege selle eest, et me ei kahjustaks pöördumatult juba olemasolevaid eluvorme.

Kuid muidugi, kui meie halvimad ennustused tõeks osutuvad, võime lõpuks leida, et meil pole muud valikut kui teha kodu kuskile mujale Päikesesüsteemi. Selle sajandi edenedes võib see väga hästi olla Mars või rinnus!

Oleme siin ajakirjas Space Magazine kirjutanud palju huvitavaid artikleid maastikuehituse kohta. Siin on lõplik juhend terraformeerimise kohta: kas me võiksime Kuu kujundada ?, Kas me peaksime Marssi vormistama? Kuidas me kujundame Veenust? Ja tudengimeeskonnad soovivad marsi kujundada tsüanobakterite abil.

Samuti on meil artikleid, mis uurivad terraformeerimise radikaalsemat poolt, näiteks näiteks: Kas me võiksime kujundada Jupiteri ?, Kas saaksime Terraformi Päikese? Ja Kas saaksime kujundada musta auku?

Astronoomiaosakonnas on sellel teemal ka häid episoode, näiteks Episood 96: Humans to Mar, 3. osa - Terraforming Mars

Lisateabe saamiseks vaadake Terraforming Marsi NASA Questist! ja NASA teekond Marsile.

Ja kui teile see video meeldib, siis külastage meie Patreoni lehte ja uurige, kuidas saate need videod varakult hankida, aidates meil teil pakkuda teile veel suurepärast sisu!