Идеята за тераформиране на Марс - известна още като "Земният близнак" - е завладяваща идея. Между топенето на полярните ледени шапки, бавното създаване на атмосфера и създаването на среда, за да има зеленина, реки и постоянни водни тела, има достатъчно там, за да вдъхновите почти всеки! Но колко време би отнело подобно начинание, какво би ни струвало това и наистина ли е ефективно използване на нашето време и енергия?
Такива бяха въпросите, разгледани от две доклади, представени през миналата седмица в НАСА „Планетарната научна визия за 2050 г.“ (пн. 27 февруари - ср. 1 март). Първата, озаглавена „Термообразуващата времева линия“, представя абстрактен план за превръщането на Червената планета в нещо зелено и обитаемо. Вторият, озаглавен „Марсовото оформяне - грешен път“, отхвърля идеята за напълно да се формира и представя алтернатива.
Бившата книга е произведена от Арън Берлинер от Калифорнийския университет в Бъркли и Крис Маккай от отдела за космически науки в изследователския център на НАСА Еймс. В своя труд двамата изследователи представят времева линия за тераформирането на Марс, която включва фаза на затопляне и фаза на кислород, както и всички необходими стъпки, които биха предшествали и следвали.
Както се посочва във въвеждането на техния документ:
„Тераформиращият Марс може да бъде разделен на две фази. Първата фаза е затоплянето на планетата от сегашната средна повърхностна температура от -60 ° C до стойност, близка до средната на Земята до + 15 ° C, и пресъздаването на плътна CO² атмосфера. Тази фаза на затопляне е сравнително лесна и бърза и може да отнеме ~ 100 години. Втората фаза произвежда нива на O² в атмосферата, които биха позволили на хората и други големи бозайници да дишат нормално. Тази фаза на оксигенация е сравнително трудна и ще отнеме 100 000 години или повече, освен ако някой не постулира технологичен пробив. “
Преди това да започне, Берлинер и Маккей признават, че трябва да се предприемат определени стъпки за "предварително тераформиране". Те включват изследване на околната среда на Марс, за да се определят нивата на водата на повърхността, нивото на въглероден диоксид в атмосферата и лед в полярните райони и количеството нитрати в марсианската почва. Както обясняват, всичко това е от ключово значение за практичността на направата на биосфера на Марс.
Досега наличните доказателства сочат и трите елемента, съществуващи в изобилие на Марс. Докато по-голямата част от водата на Марс в момента е под формата на лед в полярните райони и полярни шапки, там има достатъчно, за да поддържа воден цикъл - пълен с облаци, дъжд, реки и езера. Междувременно някои оценки твърдят, че в полярните райони има достатъчно CO² в ледена форма, за да се създаде атмосфера, равна на налягането на морското ниво на Земята.
Азотът също е основно изискване за живота и необходим компонент на дишащата атмосфера и последните данни на Любопитство Ровър показват, че нитратите представляват ~ 0,03% от масата на почвата на Марс, което е насърчително за тераформирането. На всичкото отгоре учените ще трябва да се справят с някои етични въпроси, свързани с това как тераформите могат да се отразят на Марс.
Например, ако в момента има някакъв живот на Марс (или живот, който би могъл да се възроди), това би представлявало безспорна етична дилема за човешките колонисти - особено ако този живот е свързан с живота на Земята. Както обясняват:
„Ако марсианският живот е свързан с живота на Земята - вероятно поради обмен на метеорит - тогава ситуацията е позната и въпросите какви други видове живот на Земята да се въведат и кога трябва да бъдат разгледани. Ако обаче марсианският живот не е свързан с живота на Земята и очевидно представлява втори генезис на живота, тогава се повдигат значителни технически и етични въпроси. "
За да прекъснат първа фаза - „Фазата на затопляне“ - кратък опит авторите се занимават с проблем, познат ни днес. По същество ние променяме собствения си климат тук на Земята, като въвеждаме CO 2 и „супер парникови газове“ в атмосферата, което увеличава средната температура на Земята със скорост от много градуса по Целзий на век. И тъй като това е било неволно на Земята, на Марс може да бъде пренасочено, за да затопли умишлено околната среда.
„Времевият график за затопляне на Марс след фокусирани усилия за производство на супер парникови газове е кратък, само 100 години или повече“, твърдят те. „Ако всички слънчеви инциденти на Марс трябваше да бъдат заснети със 100% ефективност, тогава Марс ще се затопли до температурите, подобни на Земята, за около 10 години. Ефективността на парниковия ефект обаче вероятно е около 10%, като по този начин времето, което ще отнеме за затоплянето на Марс, ще бъде ~ 100 години. ”
След като се създаде тази плътна атмосфера, следващата стъпка включва превръщането й в нещо дишащо за хората - където нивата на O2 биха били еквивалентни на около 13% от налягането на въздуха в морето тук на Земята, а нивата на CO 2 биха били по-малко от 1%. Тази фаза, известна като „фаза на оксигенация“, ще отнеме значително повече време. За пореден път се обръщат към земен пример, за да покажат как може да работи такъв процес.
Според тях тук на Земята високите нива на кислороден газ (O²) и ниските нива на CO² се дължат на фотосинтезата. Тези реакции разчитат на енергията на слънцето за преобразуване на водата и въглеродния диоксид в биомаса - което е представено с уравнението H²O + CO² = CH²O + O². Както те илюстрират, този процес би отнел между 100 000 и 170 000 години:
„Ако цялата слънчева светлина на Марс беше използвана със 100% ефективност за извършване на тази химическа трансформация, щеше да отнеме само 17 години, за да се получат високи нива на O². Вероятната ефективност на всеки процес, който може да трансформира H²O и CO² в биомаса и O², е много по-малка от 100%. Единственият пример, който имаме за процес, който може глобално да промени CO 2 и O² на цялото растение, е глобалната биология. На Земята ефективността на глобалната биосфера при използване на слънчева светлина за произведена биомаса и O2 е 0,01%. Така времевият график за създаване на атмосфера, богата на O², на Марс е 10 000 х 17 години, или ~ 170 000 години. “
Те обаче правят квоти за синтетична биология и други биотехнологии, за които твърдят, че биха могли да повишат ефективността и да намалят времевия мащаб до солидни 100 000 години. Освен това, ако хората могат да използват естествената фотосинтеза (която има сравнително висока ефективност от 5%) за цялата планета - т.е. засаждане на зеленина по цял Марс - тогава времевият график може да бъде намален дори до няколко века.
И накрая, те очертават стъпките, които трябва да бъдат предприети, за да се търкаля топката. Тези стъпки включват адаптиране на настоящи и бъдещи роботизирани мисии за оценка на марсианските ресурси, математически и компютърни модели, които биха могли да изследват съответните процеси, инициатива за създаване на синтетични организми за Марс, средство за тестване на техники за термоформоване в ограничена среда и планетарно споразумение, което би установил ограничения и защита.
Цитирайки Ким Стенли Робинсън, автор на трилогията на Червения Марс, (първоначалното произведение на научната фантастика за тераформирането на Марс), те отправят призив за действие. Разглеждайки колко време ще отнеме процесът на изграждане на Марс, те твърдят, че ние „може и да започнем сега“.
На това Валерий Яковлев - астрофизик и хидрогеолог от Лаборатория за качество на водата в Харков, Украйна - предлага различно мнение. В своя труд „Марсовото оформяне - погрешният път“ той прави основание за създаването на космически биосфери в Ниска земна орбита, които да разчитат на изкуствената гравитация (като цилиндър на О’Нийл), за да позволи на хората да свикнат с живота в пространство.
Поглеждайки към едно от най-големите предизвикателства на космическата колонизация, Яковлев посочва как животът върху тела като Луната или Марс може да бъде опасен за заселниците на хора. Освен че са уязвими от слънчева и космическа радиация, колонистите ще трябва да се справят със значително по-ниска гравитация. В случая на Луната това би било приблизително 0,165 пъти по-голямо от това, което хората изпитват тук на Земята (известен още като 1 g), докато на Марс би било приблизително 0,376 пъти.
Дългосрочните ефекти от това не са известни, но е ясно, че тя би включвала мускулна дегенерация и костна загуба. Погледнато по-далеч, не е напълно ясно какви биха били последиците за тези деца, които са родени в която и да е среда. Разглеждайки начините, по които те могат да бъдат смекчени (които включват лекарства и центрофуги), Яковлев посочва как те най-вероятно биха били неефективни:
„Надеждата за развитието на лекарството няма да отмени физическото разграждане на мускулите, костите и целия организъм. Рехабилитацията в центрофуги е по-малко целесъобразно решение в сравнение с корабната биосфера, където е възможно да се осигури съществено постоянна имитация на нормалната гравитация и защитния комплекс от всякакви вредни влияния на космическата среда. Ако пътят на космическото изследване е да се създаде колония на Марс и освен това последващите опити за тераформиране на планетата, това ще доведе до неоправдана загуба на време и пари и ще увеличи известните рискове от човешката цивилизация. "
Освен това той посочва предизвикателствата за създаването на идеалната среда за хората, живеещи в космоса. Освен простото създаване на по-добри превозни средства и разработването на средства за осигуряване на необходимите ресурси, съществува и необходимостта да се създаде идеалната космическа среда за семействата. По същество това изисква разработването на корпус, който е оптимален по отношение на размера, стабилността и комфорта.
В светлината на това Яколев представя това, което смята за най-вероятните перспективи за излизане на човечеството в космоса между сега и 2030 г. Това ще включва създаването на първите космически биосфери с изкуствена гравитация, което ще доведе до ключови развития по отношение на материалите технология, системи за поддържане на живота и роботизирани системи и инфраструктура, необходими за инсталиране и обслужване на местообитания в Ниска земна орбита (LEO).
Тези местообитания биха могли да бъдат обслужвани благодарение на създаването на роботизиран космически кораб, който би могъл да добива ресурси от близки тела - като Луната и близоземните обекти (NEO). Тази концепция не само ще премахне необходимостта от планетарна защита - тоест притеснения относно замърсяването на биосферата на Марс (ако се предполага наличието на бактериален живот), а и ще позволи на хората да привикнат по-постепенно към космоса.
Както каза Яковлев пред Space Magazine чрез имейл, предимствата пред космическите местообитания могат да бъдат разбити на четири точки:
"1. Това е универсален начин за овладяване на безкрайните пространства на Космоса, както в Слънчевата система, така и извън нея. Не се нуждаем от повърхности за инсталиране на къщи, а от ресурси, които роботите ще доставят от планети и сателити. 2. Възможността за създаване на местообитание възможно най-близо до земната люлка позволява на човек да избяга от неизбежната физическа деградация под различна гравитация. По-лесно е да се създаде защитно магнитно поле.
"3. Прехвърлянето между светове и източници на ресурси няма да бъде опасна експедиция, а нормален живот. Добре ли е за моряците без техните семейства? 4. Вероятността за смърт или деградация на човечеството в резултат на глобалната катастрофа е значително намалена, тъй като колонизацията на планетите включва разузнаване, доставка на стоки, совалков превоз на хора - и това е много по-дълго от изграждането на биосферата в орбитата на Луната. Д-р Стивън Уилям Хокинг е прав, човек няма много време. "
И при наличието на космически местообитания може да започне някои много важни изследвания, включително медицински и биологични изследвания, които да включват първите деца, родени в космоса. Освен това би улеснило разработването на надеждни космически совалки и технологии за извличане на ресурси, които ще бъдат полезни за заселването на други тела - като Луната, Марс и дори екзопланети.
В крайна сметка Яколев смята, че космическите биосфери биха могли да бъдат осъществени и в разумни срокове - т.е. между 2030 и 2050 г. - което просто не е възможно с термообразуване. Позовавайки се на нарастващото присъствие и мощ на сектора за търговско космическо пространство, Яколев също смята, че голяма част от необходимата инфраструктура вече съществува (или се разработва).
„След като преодолеем инерцията на мислене +20 години, експерименталната биосфера (като селището в Антарктида с часовници), след 50 години първото поколение деца, родени в Космоса, ще расте и Земята ще намалее, защото ще влезе в легенди като цяло ... В резултат на това тераформирането ще бъде отменено. И следващата конференция ще отвори пътя за истинско изследване на Космоса. Гордея се, че съм на същата планета като Елон Рийв Мъск. Неговите ракети ще бъдат полезни за повдигане на проекти за първата биосфера от лунните фабрики. Това е близък и пряк начин за завладяване на Космоса. "
Тъй като учени и предприемачи от НАСА като Елон Мъск и Бас Ландорп се стремят да колонизират Марс в близко бъдеще и други търговски аерокосмически компании, разработващи LEO, размерът и формата на бъдещето на човечеството в космоса е трудно да се предвиди. Може би заедно ще решим по път, който ни отвежда до Луната, Марс и отвъд него. Може би ще видим нашите най-добри усилия, насочени в околоземното пространство.
Или може би ще се видим да тръгваме в няколко посоки наведнъж. Докато някои групи ще подкрепят създаването на космически местообитания в LEO (а по-късно и на други места в Слънчевата система), които разчитат на изкуствена гравитация и роботизирани космически кораби, които извличат астероиди за материали, други ще се съсредоточат върху създаването на аванпости върху планетарните тела с цел превръщането им в „Нови земи“.
Между тях можем да очакваме, че през този век хората ще започнат да развиват степен на „космическа експертиза“, което със сигурност ще ни е полезно, когато започнем да натискаме границите на проучване и колонизация още повече!
