Terraforming - בניית כדור הארץ חדש במקום חדש
יום אחד אולי יתברר שבמקרה של אסון עולמי, לא ניתן יהיה להחזיר את הציוויליזציה על פני כדור הארץ או לחזור למצב בו הייתה לפני האיום. כדאי להחזיק עולם חדש במילואים ולבנות שם הכל מחדש - טוב יותר ממה שעשינו בכוכב הבית שלנו. עם זאת, איננו יודעים על גרמי שמים המוכנים ליישוב מיידי. צריך להתחשב בעובדה שתידרש קצת עבודה כדי להכין מקום כזה.
1. שער הסיפור "התנגשות במסלול"
יצירת כוכב לכת, ירח או עצם אחר הוא התהליך ההיפותטי, בשום מקום אחר (למיטב ידיעתנו) של שינוי האטמוספירה, הטמפרטורה, הטופוגרפיה של פני השטח או האקולוגיה של כוכב לכת או גוף שמימי אחר כדי להידמות לסביבת כדור הארץ ולהפוך אותו למתאים לקרקע. חַיִים.
הרעיון של terraforming התפתח הן בשטח והן במדע האמיתי. המונח עצמו הוצג ג'ק וויליאמסון (וויל סטיוארט) בסיפור הקצר "מסלול התנגשות" (1), שפורסם ב-1942.
ונוס קריר, מאדים חם
במאמר שפורסם בכתב העת Science ב-1961, האסטרונום קרל סאגאן מוּצָע. הוא ראה בעיני רוחו לשתול אצות באטמוספירה שלו שיהפכו מים, חנקן ופחמן דו חמצני לתרכובות אורגניות. תהליך זה יסיר פחמן דו חמצני מהאטמוספירה, מה שיפחית את אפקט החממה עד שהטמפרטורות ירדו לרמות נוחות. עודף פחמן יתמקם על פני כדור הארץ, למשל, בצורה של גרפיט.
למרבה הצער, גילויים מאוחרים יותר על תנאי נוגה הראו שתהליך כזה הוא בלתי אפשרי. ולו רק בגלל שהעננים שם מורכבים מתמיסה מרוכזת מאוד של חומצה גופרתית. גם אם אצות יכולות תיאורטית לשגשג בסביבה העוינת של האטמוספירה העליונה, האטמוספירה עצמה פשוט צפופה מדי - הלחץ האטמוספרי הגבוה ייצר חמצן מולקולרי כמעט טהור, והפחמן נשרף ומשחרר COXNUMX.2.
עם זאת, לרוב אנו מדברים על terraforming בהקשר של הסתגלות פוטנציאלית של מאדים. (2). במאמר "הנדסה פלנטרית על מאדים" שפורסם בכתב העת איקרוס ב-1973, סאגאן מחשיב את כוכב הלכת האדום כמקום שניתן למגורים עבור בני אדם.
2. חזון לשלבים הבאים של בניית מאדים
שלוש שנים מאוחר יותר, נאס"א התייחסה רשמית לבעיית ההנדסה הפלנטרית, תוך שימוש במונח "אקוסינתזה פלנטרית". מחקר שפורסם הגיע למסקנה שמאדים יכול לתמוך בחיים ולהפוך לכוכב למגורים. באותה שנה, אורגן המושב הראשון של הכנס בנושא terraforming, שהיה אז גם "דוגמנות פלנטרית".
עם זאת, רק בשנת 1982 החלה להשתמש במילה "טרפורמינג" במובן המודרני שלה. פלנטולוג כריסטופר מקיי (7) כתב את "Terraforming Mars", שהופיע בכתב העת של החברה הבריטית הבין-כוכבית. המאמר דן בסיכויים לוויסות עצמי של הביוספרה של מאדים, ומאז המילה שבה משתמש מקיי הפכה להיות המועדפת. בשנת 1984 ג'יימס לאבלוק i מייקל אלאבי פרסם את הספר Greening Mars, אחד הראשונים שתיאר שיטה חדשה לחימום מאדים באמצעות כלורופלואורופחמנים (CFCs) שנוספו לאטמוספירה.
בסך הכל, כבר נערכו הרבה מחקרים ודיונים מדעיים על האפשרות לחמם את כוכב הלכת הזה ולשנות את האטמוספירה שלו. מעניין שכמה שיטות היפותטיות להפיכת מאדים עשויות להיות כבר ביכולות הטכנולוגיות של האנושות. עם זאת, המשאבים הכלכליים הנדרשים לכך יהיו גדולים בהרבה ממה שכל ממשלה או חברה מוכנים להקצות כיום למטרה כזו.
גישה מתודית
לאחר שהטרפורמינג נכנס לתפוצה רחבה יותר של מושגים, היקפו החל להיות שיטתי. בשנת 1995 מרטין ג'יי. פוג (3) בספרו "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" הוא הציע את ההגדרות הבאות להיבטים שונים הקשורים לתחום זה:
- הנדסה פלנטרית - השימוש בטכנולוגיה כדי להשפיע על המאפיינים הגלובליים של כדור הארץ;
- גיאוגרפיה - הנדסה פלנטרית המיושמת במיוחד על כדור הארץ. הוא מכסה רק את אותם תפיסות מאקרו הנדסיות הכוללות שינוי פרמטרים גלובליים מסוימים כגון אפקט החממה, הרכב האטמוספירה, קרינת השמש או שטף הלם;
- טרפורמינג - תהליך של הנדסה פלנטרית, שמטרתו, במיוחד, להגביר את היכולת של סביבה פלנטרית מחוץ לכדור הארץ לתמוך בחיים במצב ידוע. ההישג הסופי בתחום זה יהיה יצירת מערכת אקולוגית פלנטרית פתוחה המחקה את כל הפונקציות של הביוספרה היבשתית, המותאמת באופן מלא למגורים אנושיים.
פוג גם פיתח הגדרות של כוכבי לכת עם דרגות שונות של תאימות מבחינת הישרדות האדם עליהם. הוא הבחין בין כוכבי הלכת:
- מְאוּכלָס () - עולם עם סביבה דומה מספיק לכדור הארץ שאנשים יוכלו לחיות בו בנוחות ובחופשיות;
- תואם ביולוגי (BP) - כוכבי לכת עם פרמטרים פיזיקליים המאפשרים לחיים לפרוח על פני השטח שלהם. גם אם הם נטולי זה בהתחלה, הם יכולים להכיל ביוספרה מורכבת מאוד ללא צורך ב-terraforming;
- טרפורמציה בקלות (ETP) - כוכבי לכת שיכולים להפוך לתואמים ביולוגיים או למגורים ויכולים להיות נתמכים על ידי מערך צנוע יחסית של טכנולוגיות ומשאבים הנדסיים פלנטריים המאוחסנים בחללית קרובה או משימת מבשר רובוטית.
פוג מציע כי בצעירותו, מאדים היה כוכב לכת תואם ביולוגית, למרות שכרגע הוא אינו מתאים לאף אחת משלוש הקטגוריות - הטרפורמציה שלו היא מעבר ל-ETP, קשה מדי ויקרה מדי.
מקור אנרגיה הוא דרישה מוחלטת לחיים, אבל הרעיון של כדאיות מיידית או פוטנציאלית של כוכב לכת מבוסס על קריטריונים גיאופיזיים, גיאוכימיים ואסטרופיזיים רבים אחרים.
מעניין במיוחד מכלול הגורמים שבנוסף לאורגניזמים הפשוטים יותר על פני כדור הארץ, תומכים באורגניזמים רב-תאיים מורכבים. חיות. מחקר ותיאוריות בתחום זה הם חלק מהמדע הפלנטרי והאסטרוביולוגיה.
אתה תמיד יכול להשתמש בתרמו-גרעיני
במפת הדרכים שלה לאסטרוביולוגיה, נאס"א מגדירה את הקריטריונים העיקריים להסתגלות כ"משאבי מים נוזליים נאותים, תנאים התורמים לצבירה של מולקולות אורגניות מורכבות ומקורות אנרגיה לתמיכה בחילוף החומרים". כאשר התנאים על הפלנטה הופכים מתאימים לחיים של מין מסוים, יכול להתחיל יבוא של חיים מיקרוביאליים. ככל שהתנאים מתקרבים לקרקע, עלולים להופיע שם גם חיי צמחים. זה יאיץ את ייצור החמצן, שבתיאוריה יגרום לכוכב הלכת סוף סוף לתמוך בחיי בעלי חיים.
במאדים, היעדר פעילות טקטונית מנע מחזור של גזים ממשקעים מקומיים, דבר חיובי לאטמוספירה על פני כדור הארץ. שנית, ניתן להניח שהיעדר מגנטוספרה מקיפה סביב הכוכב האדום הוביל להרס הדרגתי של האטמוספירה על ידי רוח השמש (4).
4 מגנטוספירה חלשה לא מגינה על אטמוספירת מאדים
הסעה בליבת מאדים, שהיא ברובה ברזל, יצרה במקור שדה מגנטי, אולם הדינמו כבר מזמן חדל לתפקד ושדה המאדים נעלם ברובו, אולי בגלל איבוד חום הליבה והתמצקות. כיום, השדה המגנטי הוא אוסף של שדות קטנים יותר, דמויי מטרייה מקומיים, בעיקר סביב חצי הכדור הדרומי. שרידי המגנטוספירה מכסים כ-40% משטח כדור הארץ. תוצאות מחקר משימות של נאס"א מוּמחֶה מראים שהאטמוספירה מתנקה בעיקר על ידי פליטות מסה עטרה שמש שמפציצים את כוכב הלכת בפרוטונים עתירי אנרגיה.
יצירת מאדים תצטרך לכלול שני תהליכים גדולים בו-זמנית - יצירת אטמוספירה וחימום שלה.
אטמוספירה עבה יותר של גזי חממה כמו פחמן דו חמצני תעצור את קרינת השמש הנכנסת. מכיוון שהטמפרטורה המוגברת תוסיף גזי חממה לאטמוספירה, שני התהליכים הללו יחזקו זה את זה. עם זאת, פחמן דו חמצני לבדו לא יספיק כדי לשמור על הטמפרטורה מעל נקודת הקיפאון של המים - יהיה צורך במשהו אחר.
בדיקה נוספת של מאדים שקיבלה שם לאחרונה הַתמָדָה ויושק השנה, ייקח מנסה לייצר חמצן. אנו יודעים כי אטמוספרה נדירה מכילה 95,32% פחמן דו חמצני, 2,7% חנקן, 1,6% ארגון וכ-0,13% חמצן, ועוד אלמנטים רבים אחרים בכמויות קטנות עוד יותר. הניסוי המכונה עֲלִיזוּת (5) הוא להשתמש בפחמן דו חמצני ולהפיק ממנו חמצן. בדיקות מעבדה הראו שבדרך כלל זה אפשרי ואפשרי מבחינה טכנית. אתה צריך להתחיל איפשהו.
5. מודולים צהובים לניסוי MOXIE על הרובר Perseverance.
בוס spacex, אילון מאסק, הוא לא היה הוא עצמו אם לא ישקיע את שני הסנטים שלו בדיון על בניית מאדים. אחד הרעיונות של מאסק הוא לרדת אל הקטבים של מאדים. פצצות מימן. הפצצה מאסיבית, לדעתו, תיצור הרבה אנרגיה תרמית על ידי המסת הקרח, וזה ישחרר פחמן דו חמצני, שייצור אפקט חממה באטמוספירה, לוכד חום.
השדה המגנטי סביב מאדים יגן על המרסונאוטים מפני קרניים קוסמיות ויצור אקלים מתון על פני כדור הארץ. אבל אתה בהחלט לא יכול לשים חתיכה ענקית של ברזל נוזלי בתוכו. לכן, מומחים מציעים פתרון נוסף - הכנס w נקודת שחרור L1 במערכת מאדים-שמש גנרטור נהדר, שייצור שדה מגנטי חזק למדי.
הרעיון הוצג בסדנת Planetary Science Vision 2050 על ידי Dr. ג'ים גרין, מנהל חטיבת המדע הפלנטרי, חטיבת החקירה הפלנטרית של נאס"א. עם הזמן, השדה המגנטי יוביל לעלייה בלחץ האטמוספרי ובטמפרטורות הממוצעות. עלייה של 4 מעלות צלזיוס בלבד תמיס קרח באזורי הקוטב, ותשחרר CO מאוחסן2זה יגרום לאפקט חממה חזק. מים יזרמו לשם שוב. לטענת היוצרים, הזמן האמיתי לביצוע הפרויקט הוא 2050.
בתורו, הפתרון שהוצע ביולי האחרון על ידי חוקרים מאוניברסיטת הרווארד אינו מבטיח להפוך את כדור הארץ כולו בבת אחת, אלא יכול להיות שיטה מדורגת. מדענים הגיעו עם הקמת כיפות עשוי משכבות דקות של סיליקה איירג'ל, שתהיה שקופה ויחד עם זאת תספק הגנה מקרינת UV ותחמם את פני השטח.
במהלך ההדמיה התברר שמספיקה שכבה דקה של איירגל, 2-3 ס"מ, כדי לחמם את פני השטח ב-50 מעלות צלזיוס. אם נבחר את המקומות הנכונים, הטמפרטורה של שברי מאדים תעלה ל-10 מעלות צלזיוס. זה עדיין יהיה נמוך, אבל בטווח שנוכל להתמודד איתו. יתרה מכך, הוא כנראה ישמור על המים באזורים אלו במצב נוזלי כל השנה, מה שבשילוב עם גישה מתמדת לאור השמש, אמור להספיק לצמחייה לבצע פוטוסינתזה.
טרפורמינג אקולוגי
אם הרעיון של ליצור מחדש את מאדים כך שייראה כמו כדור הארץ נשמע פנטסטי, אז פוטנציאל הטרפורמציה של גופים קוסמיים אחרים מעלה את רמת הפנטסטי לדרגה ה-n'.
ונוס כבר הוזכרה. פחות מוכרים הם השיקולים טרפורמציה של הירח. ג'פרי א. לנדיס מנאס"א חישב ב-2011 שיצירת אטמוספירה סביב הלוויין שלנו עם לחץ של 0,07 אטמוספירה מחמצן טהור תדרוש אספקה של 200 מיליארד טון חמצן מאיפשהו. החוקר הציע שניתן לעשות זאת באמצעות תגובות הפחתת חמצן מסלעי ירח. הבעיה היא שבגלל כוח הכבידה הנמוך, הוא יאבד אותה במהירות. בכל הנוגע למים, ייתכן שתוכניות קודמות להפציץ את פני הירח בשביטים לא יעבדו. מסתבר שיש הרבה H מקומי באדמת הירח20, במיוחד סביב הקוטב הדרומי.
מועמדים אפשריים אחרים ל-terraforming - אולי חלקי בלבד - או paraterraforming, המורכב מיצירת גופי חלל זרים בתי גידול סגורים עבור בני אדם (6) אלו הם: טיטאן, קליסטו, גנימד, אירופה ואפילו מרקורי, ירח שבתאי אנקלדוס וכוכב הלכת הננסי קרס.
6. ראייה אמנותית של terraforming חלקית
אם נלך רחוק יותר, לכוכבי לכת חיצוניים, שביניהם אנו נתקלים יותר ויותר בעולמות בעלי דמיון רב לכדור הארץ, אז ניכנס פתאום לרמה חדשה לגמרי של דיון. אנחנו יכולים לזהות שם כוכבי לכת כמו ETP, BP ואולי אפילו HP במרחק, כלומר. אלה שאין לנו במערכת השמש. ואז השגת עולם כזה הופכת לבעיה גדולה יותר מהטכנולוגיה והעלויות של טרפורמינג.
הצעות רבות להנדסה פלנטרית כוללות שימוש בחיידקים מהונדסים גנטית. גארי קינג, מיקרוביולוג מאוניברסיטת לואיזיאנה, שחוקר את האורגניזמים הקיצוניים ביותר על פני כדור הארץ, מציין כי:
"ביולוגיה סינתטית נתנה לנו סט נפלא של כלים שאנו יכולים להשתמש בהם כדי ליצור סוגים חדשים של אורגניזמים המותאמים במיוחד למערכות שאנו רוצים לתכנן."
המדען מתאר את הסיכויים ל-terraforming, ומסביר:
"אנחנו רוצים לחקור חיידקים נבחרים, למצוא גנים שאחראים להישרדות ולתועלת ל-terraforming (כגון עמידות לקרינה ומחסור במים), ולאחר מכן ליישם את הידע הזה להנדסה גנטית של חיידקים שתוכננו במיוחד".
המדען רואה את האתגרים הגדולים ביותר ביכולת לבחור גנטית ולהתאים חיידקים מתאימים, מתוך אמונה שיכולות לקחת "עשר שנים או יותר" להתגבר על מכשול זה. הוא גם מציין שהדבר הטוב ביותר יהיה לפתח "לא רק סוג אחד של חיידקים, אלא כמה שעובדים יחד".
במקום ליצור טרפורמציה או בנוסף לטרפורמציה של הסביבה החייזרית, מומחים הציעו שבני אדם יכולים להסתגל למקומות אלה באמצעות הנדסה גנטית, ביוטכנולוגיה ושיפורים קיברנטיים.
ליזה ניפ מצוות המכונות המולקולריות של MIT Media Lab, אמר כי ביולוגיה סינתטית יכולה לאפשר למדענים לשנות גנטית בני אדם, צמחים וחיידקים כדי להתאים אורגניזמים לתנאים בכוכב אחר.
מרטין ג'יי. פוג, קרל סייגן בצום רוברט זוברין i ריצ'רד ל.ס. טיילואני מאמין שהפיכת עולמות אחרים למגורים - כהמשך לתולדות החיים של הסביבה המשתנה על פני כדור הארץ - היא בלתי מתקבלת על הדעת לחלוטין. חובה מוסרית של האנושות. הם גם מצביעים על כך שהכוכב שלנו יפסיק בסופו של דבר להיות בר-קיימא בכל מקרה. בטווח הארוך, עליך לשקול את הצורך לעבור דירה.
למרות שהתומכים מאמינים שאין שום קשר ליצירת כוכבי לכת עקרים. בעיות אתיות, יש דעות שבכל מקרה זה יהיה לא אתי להתערב בטבע.
בהתחשב בטיפול המוקדם של האנושות בכדור הארץ, עדיף לא לחשוף כוכבי לכת אחרים לפעילויות אנושיות. כריסטופר מקיי טוען ש-terraforming הוא נכון מבחינה אתית רק כאשר אנו בטוחים לחלוטין שכוכב הלכת החייזרי אינו מסתיר חיים מקומיים. וגם אם נצליח למצוא אותו, אל לנו לנסות להפוך אותו לשימוש עצמי, אלא לפעול בצורה כזו. להסתגל לחיים החייזרים האלה. בשום פנים ואופן לא להיפך.
ראה גם:
