Ideea de Terraforming Marte - aka „Earth’s Twin” - este o idee fascinantă. Între topirea capacelor de gheață polară, crearea lentă a unei atmosfere și apoi crearea mediului pentru a avea frunzișul, râurile și corpurile de apă stând, există suficient pentru a inspira pe oricine! Dar cât de mult ar dura o astfel de încercare, ce ne-ar costa și este într-adevăr o utilizare eficientă a timpului și energiei noastre?
Acestea au fost întrebările adresate de două lucrări prezentate la „Planetary Science Vision 2050 Workshop” de la NASA săptămâna trecută (luni 27 februarie - 1 martie 1). Primul, intitulat „Cronologia Terraformării”, prezintă un plan abstract pentru transformarea Planetei Roșii în ceva verde și locuibil. Al doilea, intitulat „Mars Terraforming - the Wrong Way”, respinge ideea de a se transforma în totalitate și prezintă o alternativă.
Fosta lucrare a fost produsă de Aaron Berliner de la Universitatea din California, Berkeley și Chris McKay de la Divizia de Științe Spațiale de la NASA Ames Research Center. În lucrarea lor, cei doi cercetători prezintă o cronologie pentru terraformarea planetei Marte care include o fază de încălzire și o fază de oxigenare, precum și toți pașii necesari care ar urma și urmează.
După cum precizează în introducerea lor:
„Terraforming Marte poate fi împărțit în două faze. Prima fază este încălzirea planetei de la temperatura medie actuală a suprafeței de -60 ° C până la o valoare apropiată de temperatura medie a Pământului la + 15 ° C și recrearea unei atmosfere groase de CO². Această fază de încălzire este relativ ușoară și rapidă și ar putea dura ~ 100 de ani. A doua fază este producerea nivelului de O² în atmosferă, care ar permite oamenilor și altor mamifere mari să respire normal. Această fază de oxigenare este relativ dificilă și ar dura 100.000 de ani sau mai mult, cu excepția cazului în care se postulează o descoperire tehnologică. ”
Înainte ca acestea să poată începe, Berliner și McKay recunosc că trebuie luate anumite măsuri de „pre-terraformare”. Acestea includ cercetarea mediului Marte pentru a determina nivelurile de apă de la suprafață, nivelul de dioxid de carbon din atmosferă și forma de gheață în regiunile polare și cantitatea de nitrați din solul marțian. După cum explică, toate acestea sunt esențiale pentru practicarea realizării unei biosfere pe Marte.
Până în prezent, dovezile disponibile indică spre toate cele trei elemente existente în abundență pe Marte. În timp ce cea mai mare parte a apei de pe Marte este în prezent sub formă de gheață în regiunile polare și capace polare, există suficient pentru a susține un ciclu al apei - completat de nori, ploaie, râuri și lacuri. Între timp, unele estimări susțin că există suficiente CO² în formă de gheață în regiunile polare pentru a crea o atmosferă egală cu presiunea nivelului mării pe Pământ.
Azotul este, de asemenea, o cerință fundamentală pentru viață și constituentul necesar al unei atmosfere respirabile, precum și date recente ale Curiozitate Rover indică faptul că nitrații reprezintă ~ 0,03% din masa solului de pe Marte, ceea ce este încurajator pentru terasament. În plus, oamenii de știință vor trebui să abordeze anumite întrebări etice legate de modul în care Terraformingul ar putea avea impact pe Marte.
De exemplu, dacă în prezent există o viață pe Marte (sau o viață care ar putea fi reînviată), aceasta ar prezenta o dilemă etică incontestabilă pentru coloniștii umani - mai ales dacă această viață este legată de viața de pe Pământ. După cum explică:
„Dacă viața marțiană este legată de viața Pământului - posibil datorită schimbului de meteoriți - atunci situația este familiară și problemele despre ce alte tipuri de viață a Pământului trebuie introduse și când trebuie abordate. Cu toate acestea, dacă viața marțiană nu are legătură cu viața Pământului și reprezintă în mod clar o a doua geneză a vieții, atunci apar probleme tehnice și etice semnificative. "
Pentru a sparge faza 1 - „Faza de încălzire” - succint, autorii abordează o problemă care ne este familiară astăzi. În esență, schimbăm propriul climat aici pe Pământ, introducând atmosfera de CO și „gaze cu efect de seră” superioare, ceea ce crește temperatura medie a Pământului la un ritm de multe grade centigrad pe secol. Și deși acest lucru a fost neintenționat pe Pământ, pe Marte ar putea fi re-propus pentru a încălzi în mod deliberat mediul.
„Termenul pentru încălzirea planetei Marte după un efort concentrat de producție de gaze cu efect de seră este scurt, la numai 100 de ani sau mai mult”, susțin ei. „Dacă toate incidentele solare de pe Marte ar fi captate cu o eficiență de 100%, atunci Marte s-ar încălzi până la temperaturi asemănătoare Pământului în aproximativ 10 ani. Cu toate acestea, eficiența efectului de seră este plauzibil de aproximativ 10%, astfel încât timpul necesar pentru a se încălzi Marte ar fi de ~ 100 de ani. "
Odată creată această atmosferă groasă, următorul pas implică transformarea ei în ceva respirabil pentru oameni - unde nivelurile O² ar fi echivalentul a aproximativ 13% din presiunea aerului la nivelul mării aici pe Pământ și nivelurile de CO2 ar fi mai puțin de 1%. Această fază, cunoscută sub denumirea de „Faza de oxigenare”, ar dura mult mai mult. Încă o dată, se îndreaptă către un exemplu terestru pentru a arăta cum ar putea funcționa un astfel de proces.
Potrivit acestora, pe Pământ, nivelurile ridicate de oxigen gaz (O²) și nivelurile scăzute de CO² se datorează fotosintezei. Aceste reacții se bazează pe energia solară pentru a transforma apa și dioxidul de carbon în biomasă - care este reprezentată de ecuația H²O + CO² = CH²O + O². După cum ilustrează, acest proces ar dura între 100.000 și 170.000 de ani:
„Dacă toate incidentele solare de pe Marte ar fi valorificate cu o eficiență de 100% pentru a realiza această transformare chimică, ar fi nevoie de doar 17 ani pentru a produce niveluri ridicate de O². Cu toate acestea, eficiența probabilă a oricărui proces care poate transforma H²O și CO² în biomasă și O² este mult mai mică de 100%. Singurul exemplu pe care îl avem despre un proces care poate modifica global CO² și O² dintr-o întreagă plantă este biologia globală. Pe Pământ eficiența biosferei globale în utilizarea luminii solare pentru biomasa produsă și O2 este de 0,01%. Astfel, perioada de timp pentru producerea unei atmosfere bogate în O² pe Marte este de 10.000 x 17 ani, sau ~ 170.000 de ani. "
Cu toate acestea, aceștia acordă alocații pentru biologia sintetică și alte biotehnologii, care susțin că ar putea crește eficiența și ar putea reduce intervalul de timp până la o solidă de 100.000 de ani. În plus, dacă ființele umane ar putea utiliza fotosinteza naturală (care are o eficiență relativ ridicată de 5%) pe întreaga planetă - adică plantarea frunzișului peste tot pe Marte - atunci calendarul ar putea fi redus la chiar câteva secole.
În cele din urmă, ei conturează pașii care trebuie făcuți pentru a face rularea mingii. Acești pași includ adaptarea misiunilor robotice actuale și viitoare pentru a evalua resursele marțiene, modelele matematice și computerizate care ar putea examina procesele implicate, o inițiativă de creare a organismelor sintetice pentru Marte, un mijloc de testare a tehnicilor de terraformare într-un mediu limitat și un acord planetar care ar stabili restricții și protecții.
Citându-l pe Kim Stanley Robinson, autorul Trilogiei Red Mars, (lucrarea fundamentală a științei ficțiunii despre Terraforming Marte), ei emit un apel la acțiune. În ceea ce privește cât timp va dura procesul de Terraformare a Marte, ei afirmă că „la fel de bine vom începe acum”.
În acest sens, Valeriy Yakovlev - astrofizicist și hidrogeolog de la Laboratorul de calitate al apei din Harkov, Ucraina - oferă o părere de dezacord. În lucrarea sa, „Mars Terraforming - the Wrong Way”, el arată cazul creării biosferelor spațiale în Orbitul Pământului scăzut care s-ar baza pe gravitația artificială (precum un cilindru O'Neill) pentru a permite oamenilor să se obișnuiască cu viața în spaţiu.
În căutarea uneia dintre cele mai mari provocări ale colonizării spațiale, Yakovlev arată că viața pe corpuri precum Luna sau Marte ar putea fi periculoasă pentru coloniștii umani. Pe lângă faptul că sunt vulnerabili la radiațiile solare și cosmice, coloniștii ar trebui să facă față gravitației substanțial mai mici. În cazul Lunii, aceasta ar fi de aproximativ 0,165 ori mai mare decât cea pe care o experimentează oamenii aici pe Pământ (aka 1 g), în timp ce pe Marte ar fi aproximativ 0,376 ori.
Efectele pe termen lung ale acestora nu sunt cunoscute, dar este clar că ar include degenerarea musculară și pierderea osoasă. Privind mai departe, nu este clar în totalitate care ar fi efectele pentru acei copii care s-au născut în oricare dintre medii. În abordarea modurilor în care acestea pot fi atenuate (care includ medicamente și centrifuge), Yakovlev subliniază modul în care acestea ar fi cel mai probabil ineficiente:
Speranta pentru dezvoltarea medicamentului nu va anula degradarea fizica a muschilor, oaselor si a intregului organism. Reabilitarea în centrifuge este o soluție mai puțin convenabilă în comparație cu nava-biosferă, unde este posibil să se asigure o imitație constant constantă a gravitației normale și a complexului de protecție împotriva oricăror influențe dăunătoare ale mediului spațial. Dacă calea explorării spațiale este crearea unei colonii pe Marte și, în plus, încercările ulterioare de a transforma planeta, aceasta va duce la pierderea nejustificată de timp și bani și va crește riscurile cunoscute ale civilizației umane. "
În plus, el indică provocările creării mediului ideal pentru persoanele care trăiesc în spațiu. Dincolo de simpla creare a vehiculelor mai bune și dezvoltarea mijloacelor de a obține resursele necesare, există și necesitatea creării mediului spațial ideal pentru familii. În esență, acest lucru necesită dezvoltarea de locuințe care să fie optime în ceea ce privește dimensiunea, stabilitatea și confortul.
Având în vedere acest lucru, Yakolev prezintă ceea ce el consideră cele mai probabile perspective de ieșire a umanității în spațiu între acum și 2030. Aceasta va include crearea primelor biosfere spațiale cu gravitație artificială, ceea ce va duce la evoluții cheie în materie de materiale. tehnologie, sisteme de susținere a vieții și sisteme robotizate și infrastructură necesare pentru instalarea și deservirea habitatelor din Low Earth Orbit (LEO).
Aceste habitate ar putea fi deservite datorită creării de nave spațiale robotizate care ar putea recolta resurse de la corpurile din apropiere - cum ar fi Obiectele Lunii și Pământului Apropiat (NEO). Acest concept nu ar înlătura doar nevoia de protecții planetare - adică îngrijorarea cu privire la contaminarea biosferei Marte (presupunând prezența vieții bacteriene), ci ar permite, de asemenea, ființelor umane să se obișnuiască mai mult în spațiu mai treptat.
După cum a declarat Yakovlev pentru Space Magazine prin e-mail, avantajele habitatelor spațiale pot fi defalcate în patru puncte:
„1. Acesta este un mod universal de stăpânire a spațiilor infinite ale Cosmosului, atât în Sistemul Solar, cât și în afara acestuia. Nu avem nevoie de suprafețe pentru instalarea caselor, ci de resurse pe care roboții le vor livra de pe planete și sateliți. 2. Posibilitatea creării unui habitat cât mai aproape de leagănul pământului permite scăpării din degradarea fizică inevitabilă sub o gravitate diferită. Este mai ușor să creezi un câmp magnetic protector.
„3. Transferul între lumi și surse de resurse nu va fi o expediție periculoasă, ci o viață normală. Este bine pentru marinari fără familiile lor? 4. Probabilitatea morții sau degradării omenirii ca urmare a catastrofei globale este semnificativ redusă, întrucât colonizarea planetelor include recunoașterea, livrarea de mărfuri, transportul cu naveta de oameni - și aceasta este mult mai lungă decât construcția biosferei. pe orbita Lunii. Dr. Stephen William Hawking are dreptate, o persoană nu are mult timp. ”
Și cu habitate spațiale în loc, ar putea începe unele cercetări foarte cruciale, inclusiv cercetări medicale și biologice care ar implica primii copii născuți în spațiu. Acesta ar facilita, de asemenea, dezvoltarea de navete spațiale fiabile și tehnologii de extragere a resurselor, care vor fi utile pentru așezarea altor corpuri - cum ar fi Luna, Marte și chiar exoplanetele.
În cele din urmă, Yakolev consideră că biosferele spațiale ar putea fi realizate și într-un interval de timp rezonabil - adică între 2030 și 2050 - ceea ce pur și simplu nu este posibil cu terasamentul. Citând prezența și puterea tot mai mare a sectorului spațial comercial, Yakolev a crezut, de asemenea, că o mare parte din infrastructura necesară este deja în vigoare (sau în curs de dezvoltare).
„După ce am depășit inerția de a gândi +20 de ani, biosfera experimentală (precum așezământul din Antarctica cu ceasuri), în 50 de ani, prima generație de copii născuți în Cosmos va crește, iar Pământul va scădea, deoarece va intra în legende în ansamblu ... Drept urmare ,formarea va fi anulată. Iar conferința ulterioară va deschide calea unei explorări reale a Cosmosului. Sunt mândru că sunt pe aceeași planetă ca Elon Reeve Musk. Rachetele sale vor fi utile pentru ridicarea proiectelor pentru prima biosferă din fabricile lunare. Acesta este un mod apropiat și direct de a cuceri Cosmosul. ”
Dacă oamenii de știință și antreprenorii NASA, precum Elon Musk și Bas Landorp, caută să colonizeze Marte în viitorul apropiat și alte companii aerospatiale comerciale care dezvoltă LEO, dimensiunea și forma viitorului umanității în spațiu este greu de prevăzut. Poate că vom decide împreună o cale care ne duce către Lună, Marte și nu numai. Poate că vom vedea cele mai bune eforturi noastre îndreptate către spațiul apropiat de Pământ.
Sau poate că ne vom vedea plecând în mai multe direcții simultan. În timp ce unele grupuri vor pleda pentru crearea de habitate spațiale în LEO (și mai târziu, în alte părți din Sistemul Solar), care se bazează pe gravitația artificială și robotele robotice care exploatează asteroizi pentru materiale, altele se vor concentra pe stabilirea avanposturilor pe corpuri planetare, cu scopul de a le transforma în „Pământuri noi”.
Între ei, ne putem aștepta ca oamenii să înceapă să dezvolte un grad de „expertiză spațială” în acest secol, care va veni cu siguranță la îndemână atunci când vom începe să împingem limitele explorării și colonizării și mai departe!
