Продължавайки с нашето „Дефинитивно ръководство за термообработка“, Space Magazine с удоволствие представя нашето ръководство за тераформирането на Луните на Сатурн. Отвъд вътрешната Слънчева система и Луната Джовиан, Сатурн има множество спътници, които биха могли да бъдат трансформирани. Но трябва ли да бъдат?
Около далечния газов гигант Сатурн лежи система от пръстени и луни, която е ненадмината по отношение на красотата. В рамките на тази система също има достатъчно ресурси, че ако човечеството ще ги използва - т.е. ако проблемите на транспорта и инфраструктурата могат да бъдат решени - щяхме да живеем в епоха след оскъдица. Но на всичкото отгоре, много от тези луни може дори да са подходящи за тераформиране, където те ще бъдат преобразувани за настаняване на човешки заселници.
Както в случая с терапирането на луните на Юпитер, или на земните планети Марс и Венера, това прави много предимства и предизвикателства. В същото време тя представя много морални и етични дилеми. И между всичко това, лудообразуването на луните на Сатурн ще изисква огромна ангажираност във времето, енергията и ресурсите, да не говорим за разчитането на някои съвременни технологии (някои от които все още не са изобретени).
Кронийските луни:
Всичко казано, че Сатурн е на второ място след Юпитер по броя на спътниците с 62 потвърдени луни. От тях най-големите луни са разделени на две групи: вътрешните големи луни (онези, които орбитат близо до Сатурн в рамките на неговия жизнен Е-пръстен) и външните големи луни (тези извън Е-пръстена). Те са, на разстояние от Сатурн, Мимас, Енцелад, Тетис, Диона, Рея, Титан и Япет.
Всички тези луни са съставени главно от воден лед и скала и се смята, че са диференцирани между скалисто ядро и ледена мантия и кора. Сред тях Титан е наречен по подходящ начин, като е най-големият и най-масивен от всички вътрешни или външни луни (до степен, че е по-голям и по-масивен от всички останали комбинирани).
По отношение на пригодността си за обитаване на човека, всеки от тях представя свой собствен плюс и минус. Те включват съответните им размери и състави, наличието (или отсъствието) на атмосфера, гравитацията и наличието на вода (в ледена форма и подземни океани). И накрая, наличието на тези луни около Сатурн е това, което прави системата атрактивен вариант за проучване и колонизация.
Както заяви в своята книга космическият инженер и автор Робърт Зубрин Навлизане в Космоса: Създаване на цивилизация в космическа област, Сатурн, Уран и Нептун един ден могат да се превърнат в „Персийския залив на Слънчевата система“, поради изобилието си от водород и други ресурси. От тези системи Сатурн би бил най-важен, благодарение на относителната си близост до Земята, ниската радиация и отличната система от луни.
Възможни методи:
Тераформирането на една или повече луни на Юпитер би било сравнително лесен процес. Във всички случаи това би включвало нагряване на повърхностите чрез различни средства - като термоядрени устройства, въздействие върху повърхността с астероиди или комети или фокусиране на слънчевата светлина с орбитални огледала - до степен, че повърхностният лед ще сублимира, освобождавайки водни пари и летливи вещества (като напр. амоняк и метан) за образуване на атмосфера.
Въпреки това, поради сравнително ниските количества радиация, идващи от Сатурн (в сравнение с Юпитер), тези атмосфери би трябвало да бъдат превърнати в среда, богата на азот и кислород, чрез средства, различни от радиолиза. Това може да стане чрез използване на същите орбитални огледала за фокусиране на слънчевата светлина върху повърхностите, задействайки създаването на кислород и водороден газ от воден лед чрез фотолиза. Докато кислородът ще остане по-близо до повърхността, водородът ще избяга в космоса.
Наличието на амоняк в много от лудовите ледове също би означавало, че може да се създаде готов запас от азот, който да действа като буферен газ. Чрез въвеждане на специфични щамове бактерии в новосъздадената атмосфера - като например Nitrosomonas, Pseudomonas и Clostridium видове - сублимираният амоняк може да се превърне в нитрити (NO2-) и след това азотен газ.
Друг вариант би бил да се използва процес, известен като „паратерформиране“ - където един свят е затворен (изцяло или частично) в изкуствена обвивка, за да трансформира средата си. В случая с луните на Крония това би включвало изграждане на големи „светове от черупки“, за да ги обгърне, като се запази новосъздадената атмосфера вътре достатъчно дълга, за да предизвика дългосрочни промени.
В рамките на тази обвивка може да се повиши бавно температурата на кронийска луна, атмосферата на водната пара да бъде изложена на ултравиолетово лъчение от вътрешни UV светлини, след това да се въведат бактерии и да се добавят други елементи, ако е необходимо. Такава обвивка ще гарантира, че процесът на създаване на атмосфера може да бъде внимателно контролиран и никой няма да бъде загубен преди завършването на процеса.
Мимас:
С диаметър 396 км и маса 0,4 × 1020 кг, Мимас е най-малкият и най-малко масивен от тези луни. Той е с яйцевидна форма и орбитира Сатурн на разстояние 185 539 км с орбитален период от 0,9 дни. Ниската плътност на Mimas, която се изчислява на 1,15 g / cm³ (само малко по-висока от тази на водата), показва, че той е съставен предимно от воден лед само с малко количество скала.
В резултат на това Mimas не е добър кандидат за тераформиране. Всяка атмосфера, която би могла да се създаде чрез стопяване на леда му, вероятно ще бъде загубена от космоса. В допълнение, ниската му плътност ще означава, че по-голямата част от планетата ще бъде океан, само с малко ядро от скали. Това от своя страна прави всякакви планове за установяване на повърхността непрактични.
Енцелад:
Междувременно Енцелад е с диаметър 504 км, маса 1,1 × 1020 км и е сферична форма. Той обикаля около Сатурн на разстояние 237 948 км и са му необходими 1,4 дни, за да завърши една орбита. Въпреки че е една от по-малките сферични луни, това е единствената кронинска луна, която е геологично активна - и едно от най-малките известни тела в Слънчевата система, където това е така. Това води до характеристики като известните „тигърни ивици“ - серия от непрекъснати, изсечени, леко извити и приблизително успоредни разломи в южните полярни ширини на Луната.
Наблюдавани са и големи гейзери в южната полярна област, които периодично отделят струи воден лед, газ и прах, които попълват Е-пръстена на Сатурн. Тези струи са едно от няколко показания, че Енцелад има течна вода под ледената си кора, където геотермалните процеси отделят достатъчно топлина, за да поддържат топъл воден океан по-близо до ядрото му.
Наличието на течен океан с топла вода прави Енцелад привлекателен кандидат за тераформиране. Съставът на сливите също показва, че подземният океан е солен и съдържа органични молекули и летливи вещества. Те включват амоняк и прости въглеводороди като метан, пропан, ацетилен и формалдехид.
Ерго, след като ледената повърхност е сублимирана, тези съединения ще бъдат освободени, като предизвикват естествен парников ефект. В съчетание с фотолиза, радиолиза и бактерии водните пари и амонякът също могат да бъдат превърнати в азотно-кислородна атмосфера. По-високата плътност на Енцелад (~ 1,61 g / cm)3) показва, че има по-голямо от средното силикатно и желязно ядро (за кронийска луна). Това би могло да предостави материали за всякакви операции на повърхността, а също така означава, че ако повърхностният лед трябва да бъде сублимиран, Енцелад няма да се състои главно от невероятно дълбоки океани.
Присъствието на този течен соленоводен океан, органични молекули и летливи вещества също показва, че вътрешността на Енцелад изпитва хидротермална активност. Този източник на енергия, комбиниран с органични молекули, хранителни вещества и пребиотичните условия за живот, означава, че е възможно Енцелад да е дом на извънземен живот.
Подобно на Европа и Ганимед, те вероятно биха приели формата на екстремофили, живеещи в среда, подобна на дълбочинните океански хидротермални отвори на Земята. В резултат на това термообразуването на Енцелад може да доведе до унищожаване на естествения жизнен цикъл на Луната или освобождаване на форми на живот, които биха могли да се окажат вредни за бъдещите колонисти.
Тетида:
С диаметър 1066 км Тетис е втората по големина вътрешна луна на Сатурн и 16-та по големина луна в Слънчевата система. По-голямата част от повърхността му е изградена от силно кретиран и хълмист терен и по-малък и гладък равнинен район. Най-забележителните му характеристики са големият кратер на удара на Одисей, който е с диаметър 400 км, и обширна каньонна система, наречена Итака Часма - която е концентрична с Одисей и е с размери 100 км ширина, дълбочина от 3 до 5 км и дължина 2000 км.
С средна плътност от 0,984 ± 0,003 грама на кубичен сантиметър, Tethys се смята, че се състои почти изцяло от воден лед. Понастоящем не е известно дали Тетис е обособена в скално ядро и ледена мантия. Като се има предвид обаче фактът, че скалата представлява по-малко от 6% от нейната маса, диференцираният Тетис би имал ядро, което не е надвишавало 145 км в радиус. От друга страна, формата на Тетис - която наподобява формата на триосен елипсоид - е в съответствие с него, като има хомогенна вътрешност (т.е. смес от лед и скала).
Поради това Тетис също е извън списъка за тераформиране. Ако всъщност има мънист скалист интериор, обработката на повърхността да се нагрява би означавало, че по-голямата част от Луната ще се стопи и ще бъде изгубена в пространството. Алтернативно, ако интериорът е хомогенна смесица от скала и лед, тогава всичко, което би останало след настъпването на топенето, би било облак от отломки.
Диона:
С диаметър и маса 1123 км и 11 × 1020 кг, Диона е четвъртата по големина луна на Сатурн. По-голямата част от повърхността на Диона е силно кретиран стар терен, с кратери, които са с диаметър до 250 км. С орбитално разстояние от 377 396 км от Сатурн, на луната са необходими 2,7 дни, за да завърши едно въртене.
Средната плътност на Диона от около 1.478 g / cm³ показва, че тя е съставена главно от воден лед, с малък остатък, който вероятно се състои от силикатна скална сърцевина. Dione има и много тънка атмосфера на кислородни йони (O + ²), която за първи път е открита от космическата сонда на Cassini през 2010 г. Въпреки че източникът на тази атмосфера в момента е неизвестен, се смята, че тя е продукт на радиолиза, където заредени частици от радиационния пояс на Сатурн взаимодействат с водния лед на повърхността, за да създадат водород и кислород (подобно на това, което се случва в Европа).
Поради тази слаба атмосфера вече е известно, че сублимиращият лед на Диона може да създаде кислородна атмосфера. Понастоящем не е известно дали Dione притежава правилната комбинация от летливи вещества, за да гарантира, че азотният газ може да се създаде или да се задейства парников ефект. В комбинация с ниската плътност на Dione, това го прави непривлекателна цел за тераформиране.
Рея:
Измерващ 1527 км в диаметър и 23 × 1020 килограм маса, Rhea е втората по големина луна на Сатурн и деветата по големина луна на Слънчевата система. С орбитален радиус от 527,108 км, той е петата най-отдалечена от по-големите луни и са нужни 4,5 дни, за да завърши орбита. Подобно на други кронински спътници, Rhea има доста силно кретирана повърхност и няколко големи счупвания по своето задно полукълбо.
С средна плътност от около 1,236 g / cm³, Rhea се изчислява, че се състои от 75% воден лед (с плътност приблизително 0,93 g / cm³) и 25% от силикатна скала (с плътност около 3,25 g / cm³) , Тази ниска плътност означава, че въпреки че Rhea е деветата по големина луна в Слънчевата система, тя е и десетата най-масивна.
По отношение на вътрешността си, първоначално Rhea се подозира, че е разграничена между скално ядро и ледена мантия. Но по-скорошните измервания изглежда показват, че Rhea е или само частично диференцирана, или има хомогенен вътрешност - вероятно се състои както от силикатна скала, така и от лед (подобно на Луни Калисто на Юпитер).
Моделите на интериора на Rhea също предполагат, че той може да има вътрешен течно-воден океан, подобен на Енцелад и Титан. Този течно-воден океан, ако съществува, вероятно би бил разположен на границата на ядрото и мантията и би се поддържал от нагряването, причинено от разпадането на радиоактивни елементи в неговото ядро. Вътрешен океан или не, фактът, че по-голямата част от Луната е съставена от ледена вода, я прави непривлекателен вариант за тераформиране.
Титан:
Както вече беше отбелязано, Титан е най-големият от кронийските луни. Всъщност с 5150 км в диаметър и 1350 × 1020 кг маса, Титан е най-голямата луна на Сатурн и представлява повече от 96% от масата в орбита около планетата. Въз основа на насипната му плътност 1,88 g / cm3, Съставът на Титан е наполовина воден лед и наполовина скалист материал - най-вероятно се диференцира на няколко слоя с 3 400 км скалист център, заобиколен от няколко слоя леден материал.
Това е и единствената голяма луна със собствена атмосфера, която е студена, плътна и е единствената богата на азот атмосфера в Слънчевата система, освен Земята (с малки количества метан). Учените също отбелязват наличието на полициклични ароматни въглеводороди в горната атмосфера, както и метанови ледени кристали. Друго нещо, което Титан има общо със Земята, за разлика от всяка друга луна и планета в Слънчевата система, е атмосферното налягане. На повърхността на Титан се изчислява налягането на въздуха около 1,469 бара (1,45 пъти повече от земното).
Повърхността на Титан, която е трудно да се наблюдава поради постоянна атмосферна мъгла, показва само няколко кратера на удара, доказателства за криовулкани и надлъжни дюнови полета, очевидно оформени от приливни ветрове. Титан е и единственото тяло в Слънчевата система до Земята с течни тела на повърхността си, под формата на етан от метан-етан в северните и южните полярни райони на Титан.
С орбитално разстояние от 1221 870 км, това е втората най-далечна голяма луна от Сатурн и завършва една орбита на всеки 16 дни. Подобно на Европа и Ганимед, смята се, че Титан има подземен океан, направен от вода, смесена с амоняк, който може да изригне на повърхността на Луната и да доведе до криовулканизъм. Наличието на този океан, плюс пребиотичната среда на Титан, накара някои да предположат, че там може да съществува и живот.
Такъв живот би могъл да приеме формата на микроби и екстремофили във вътрешния океан (подобно на това, което се смята, че съществува на Енцелад и Европа), или би могъл да приеме още по-екстремната форма на метаногенните форми на живот. Както беше предположено, животът може да съществува в езерата на течния метан на Титан, точно както организмите на Земята живеят във вода. Такива организми биха вдишали дихидроген (H²) на мястото на кислороден газ (O²), метаболизират го с ацетилен вместо глюкоза и след това издишват метан вместо въглероден диоксид.
Въпреки това НАСА продължи да записва като заяви, че тези теории остават изцяло хипотетични. И така, докато пребиотичните условия, свързани с органичната химия, съществуват на Титан, самият живот може да не е такъв. Съществуването на тези условия обаче остава обект на очарование сред учените. И тъй като се смята, че атмосферата му е аналогична на земната в далечното минало, привържениците на тераформирането подчертават, че атмосферата на Титан може да бъде преобразувана по същия начин.
Отвъд това има няколко причини, поради които Титан е добър кандидат. Като за начало той притежава изобилие от всички елементи, необходими за поддържане на живота (атмосферен азот и метан), течен метан и течна вода и амоняк. Освен това, Титан има атмосферно налягане, едно и половина по-голямо от това на Земята, което означава, че вътрешното въздушно налягане на плавателните съдове и местообитанията може да бъде равно или близко до външното налягане.
Това би намалило значително трудността и сложността на конструктивното проектиране за плавателни съдове и местообитания в сравнение с среди с ниско или нулево налягане, като например на Луната, Марс или Астероидния пояс. Дебелата атмосфера също прави радиацията непроблемна, за разлика от други планети или лунни Юпитер.
И докато атмосферата на Титан съдържа запалими съединения, те представляват опасност само ако бъдат смесени с достатъчно количество кислород - в противен случай горенето не може да бъде постигнато или поддържано. И накрая, много високото съотношение на атмосферната плътност към повърхностната гравитация също значително намалява разстоянието на крилата, необходимо на самолета за поддържане на повдигането.
При всички тези неща превръщането на Титан в обитаем свят би било възможно при подходящи условия. За начало орбиталните огледала могат да се използват за насочване на повече слънчева светлина върху повърхността. В съчетание с атмосферата на луната, която вече е плътна и богата на парникови газове, това би довело до значителен ефект на парникови газове, който ще стопи леда и ще отдели водна пара във въздуха.
За пореден път това може да се превърне в богата на азот / кислород смес и по-лесно, отколкото с други кронийски луни, тъй като атмосферата вече е много богата на азот. Наличието на азот, метан и амоняк също може да се използва за производство на химически торове за отглеждане на храна. Въпреки това орбиталните огледала трябва да останат на мястото си, за да се гарантира, че околната среда отново не стане изключително студена и ще се върне в ледено състояние.
Япет:
На 1470 км в диаметър и 18 × 1020 кг тегло, Япет е третата по големина луна на Сатурн. А на разстояние 3560 820 км от Сатурн, той е най-отдалеченият от големите луни и отнема 79 дни, за да завърши една орбита. Поради необичайния си цвят и състав - водещото му полукълбо е тъмно и черно, докато задното полукълбо е много по-светло - често се нарича „ин и ян“ на луните на Сатурн.
Със средно разстояние (полу-основна ос) от 3,560 820 км, на Япетус са необходими 79,32 дни, за да завърши една орбита на Сатурн. Въпреки че е третата по големина луна на Сатурн, Япет орбитира много по-далеч от Сатурн от следващия си най-близък основен спътник (Титан). Подобно на много луни на Сатурн - по-специално на Тетис, Мимас и Рея - Япет има ниска плътност (1.088 ± 0.013 g / cm³), което показва, че е съставен основно от воден лед и само около 20% скала.
Но за разлика от повечето по-големи луни на Сатурн, цялостната му форма не е нито сферична, нито елипсоидна, вместо това се състои от сплескани стълбове и изпъкнала линия на талията. Големият и необичайно висок екваториален гребен също допринася за неговата непропорционална форма. Поради това Япет е най-голямата известна луна, която не е постигнала хидростатично равновесие. Макар и закръглена на външен вид, изпъкналият й вид я дисквалифицира да не бъде класифициран като сферичен.
Поради това Iapetus не е вероятен претендент за тераформиране. Ако всъщност повърхността му се стопи, това също щеше да бъде океански свят с нереално дълбоки морета и тази вода вероятно ще бъде загубена в космоса.
Потенциални предизвикателства:
За да го разрушат, само Енцелад и Титан изглеждат жизнеспособни кандидати за тераформиране. И в двата случая обаче процесът на превръщането им в обитаеми светове, където човешките същества биха могли да съществуват без нужда от структури под налягане или защитни костюми, би бил дълъг и скъп. И подобно на тераформирането на луните на Джовиан, предизвикателствата могат да бъдат разбити категорично:
- разстояние
- Ресурси и инфраструктура
- опасности
- устойчивост
- Етични съображения
Накратко, макар Сатурн да е богат на ресурси и по-близо до Земята от Уран или Нептун, това наистина е много далеч. Средно Сатурн е на около 1,429,240,400,000 км от Земята (или ~ 8,5 AU, което е равно на осем и половина повече от средното разстояние между Земята и Слънцето). За да се каже това в перспектива, беше необходимо Вояджър 1 сонда приблизително тридесет и осем месеца, за да достигне Сатурнова система от Земята. За космически кораби с екипаж, превозващи колонисти и цялото оборудване, необходимо за тераформиране на повърхността, щеше да отнеме значително повече време.
Тези кораби, за да не бъдат прекалено големи и скъпи, трябва да разчитат на криогениката или свързаната с хибернацията технология, за да бъдат по-малки, по-бързи и по-икономични. Докато този вид технология се изследва за командировани мисии до Марс, тя все още е много във фазата на изследване и развитие. Нещо повече, ще бъде необходим и голям флот от роботизирани космически кораби и поддържащ кораб за изграждане на орбитални огледала, улавяне на астероиди или отломки, които да се използват като ударници, и да се осигури логистична поддръжка на екипираните космически кораби.
За разлика от екипажите, които могат да държат екипажите в застой до пристигането си, тези кораби ще трябва да разполагат с усъвършенствани задвижващи системи, за да гарантират, че ще могат да направят пътуванията до и от кронските луни за реалистично количество време. Всичко това от своя страна повдига решаващия въпрос за инфраструктурата. По принцип всеки флот, опериращ между Земята и Сатурн, ще изисква мрежа от бази между тук и там, за да ги поддържа и захранва.
Наистина, всякакви планове за изграждане на лунните на Сатурн ще трябва да изчакат създаването на постоянни бази на Луната, Марс, Астероидния пояс и Луната на Йовиан. В допълнение, изграждането на орбитални огледала ще изисква значителни количества минерали и други ресурси, много от които могат да бъдат събрани от Астероидния пояс или от троянците на Юпитер.
Този процес би бил скъпоструващо скъп според сегашните стандарти и (отново) ще изисква флот от кораби с модерни задвижващи системи. А паратерформирането с помощта на Shell Worlds не би било различно, което би изисквало множество пътувания до и от Астероидния пояс, стотици (ако не и хиляди) строителни и поддържащи плавателни съдове и всички необходими бази между тях.
И макар радиацията да не представлява основна заплаха в системата на Крон (за разлика от Юпитер), луните са били подложени на много въздействия в течение на своята история. В резултат на това всяко населено място, изградено на повърхността, вероятно ще се нуждае от допълнителна защита в орбита, като низ от отбранителни спътници, които биха могли да пренасочват комети и астероиди, преди да стигнат до орбита.
Четвърто, лудообразуването на луните на Сатурн представлява същите предизвикателства като Юпитер. А именно, че всяка луна, която беше изградена, би била океанска планета. И докато повечето луни на Сатурн са несъстоятелни поради високите си концентрации на воден лед, Титан и Енцелад не са толкова по-добри. Всъщност, ако целият лед на Титан се стопи, включително слоя, за който се смята, че се намира под вътрешния му океан, морското му ниво би било до 1700 км в дълбочина!
Не само това, но това море би заобикаляло водородно ядро, което вероятно би направило планетата нестабилна. Енцелад не би бил по-добър, както измерването на гравитацията Касини са показали, че плътността на сърцевината е ниска, което показва, че сърцевината съдържа вода в допълнение към силикатите. Така че освен дълбок океан на повърхността му, ядрото му може да бъде и нестабилно.
И последно, там са етичните съображения. Ако и Енцелад и Титан са дом на извънземен живот, тогава всички усилия за промяна на средата им биха могли да доведат до тяхното унищожаване. Ако се избегне това, топенето на повърхностния лед може да доведе до разпространение и мутация на коренните форми на живот, и излагането им може да се окаже опасност за здравето на заселниците.
Изводи:
За пореден път, когато се сблъскаме с всички тези съображения, човек е принуден да попита: „защо да се притесняваме?“ Защо да се притесняваме да променяме естествената среда на кронийските луни, когато можем да се заселим върху тях така, както е, и да използваме техните природни ресурси, за да ни въведат в епоха след оскъдица? Съвсем буквално, в системата на Сатурн има достатъчно воден лед, летливи вещества, въглеводороди, органични молекули и минерали, за да може човечеството да се доставя безкрайно.
Нещо повече, без ефекта от тераформирането, селищата върху Титан и Енцелад вероятно биха били много по-жизнеспособни. Можем също така да изградим селища на луните на Тетис, Диона, Рея и Япет, което би се оказало много по-изгодно от гледна точка на това да можем да използваме ресурсите на системата.
И както при луните на Юпитер от Европа, Ганимед и Калисто, предходното действие на тераформирането би означавало, че ще има изобилие от ресурси, които биха могли да бъдат използвани за изграждане на други места - а именно Венера и Марс. Както много пъти се спори, изобилието от метан, амоняк и водни конци в системата на Крон ще бъде много полезно за подпомагане превръщането на „Земните близнаци“ в „подобни на Земята“ планети.
Отново изглежда, че отговорът на въпроса „можем / трябва ли?“ е разочароващо не.
Написахме много интересни статии за тераформирането тук в сп. Space. Ето окончателното ръководство за тераформиране, как да тераформираме Марс? Как да тераформираме Венера? Как да преобразуваме Луната? Как да изградим луните на Юпитер?
Имаме и статии, които изследват по-радикалната страна на тераформирането, като можехме ли да изграждаме Юпитер? Можем ли да изграждаме слънцето? Можем ли да изградим черна дупка?
Astronomy Cast също има добри епизоди по темата, като Епизод 61: Луни на Сатурн.
За повече информация вижте страницата за изследване на слънчевата система на НАСА на Луните на Сатурн и на мисията на Касини.
И ако ви харесва видеото, елате да разгледате нашата страница на Patreon и да разберете как можете да получите тези видеоклипове рано, докато ни помагате да ви донесем още страхотно съдържание!
