Obrazový kredit: NASA
Místně má Země své obyvatelné extrémy: Antarktida, saharská poušť, Mrtvé moře, Mount Etna. Globálně je naše modrá planeta umístěna v obývatelné zóně sluneční soustavy neboli v oblasti „Zlatovláska“, kde teplota a tlak jsou právě tak, aby podporovaly kapalnou vodu a život. Přes hranice z této zlaté zóny orbity obíhají naši dva sousedé: uprchlá skleníková planeta Venuše, která je v podmínkách zlatovláska „příliš horká“ - a chladná červená planeta Mars, která je „příliš chladná“.
Při průměrné globální teplotě -55 ° C je Mars velmi studená planeta. Standardní modely pro zahřívání Marsu zvyšují tuto průměrnou teplotu nejprve pomocí skleníkových plynů, poté pěstují plodiny upravené za studena a fotosyntetické mikroby. Tento model terraformingu zahrnuje různá vylepšení, jako jsou orbitální zrcadla a chemické továrny, které vylévají fluorované uhlovodíky. Nakonec s pomocí biologie, industrializace a času by atmosféra začala zesílit (současná marťanská atmosféra je o 99% tenčí než Země). Terraform Mars může v závislosti na výběru a koncentraci použitých skleníkových plynů trvat mnoho desetiletí až staletí, než by astronaut mohl začít zvedat hledí a poprvé dýchat marťanský vzduch. Takové návrhy by iniciovaly první vědomé úsilí v oblasti planetárního inženýrství a zaměřily by se na změnu globálního prostředí na méně méně nepřátelské k životu, jak ho známe pozemsky.
Další verzí těchto globálních změn je lokální verze, která je známá těm, kteří trekkovali Saharu. Život občas kvete do pouštní oázy. Podle biologa Omara Pensada Diaze, ředitele projektu Mex-Areohab, lze místní strategii pro změnu Marsu nejlépe porovnat s transformací Marsu po jedné oáze najednou. Minimální velikost oázy sahá až k průměru plastového krytu ve tvaru kupole, podobně jako skleník s ohřívačem prostoru. Tímto způsobem je mikroterapeutické formování menší alternativou pro planetu, která je jinak otevřeným systémem unikajícím do vesmíru. Diaz kontrastuje s tím, jak by fyzik mohl změnit Mars s průmyslovými nástroji na skleníkové metody biologa.
Diaz hovořila s časopisem Astrobiology Magazine o tom, co by to mohlo znamenat předělat Mars malými stadiony, dokud nevyrostou ve svěží pouštní oázy.
Astrobiologický časopis (AM) : Bylo by správné usoudit, že studujete rozdíly mezi globální a místní strategií terraformingu?
Omar Pensado Diaz (OPD): Těším se na integraci modelů, spíše se zaměřím na jejich rozdíly. Globální terraforming, nebo oteplování planety super skleníkovými plyny, je strategie nebo model koncipovaný z pohledu fyziky; zatímco model, který navrhuji, je vidět z biologického hlediska.
Mluvím o modelu zvaném microterraforming, který bude možný pomocí nástroje s názvem Minimální jednotka terraformingu (MUT). Koncept minimální jednotky terraformingu je vysvětlen jako ekosystém fungující jako základní jednotka přírody. MUT zahrnuje skupinu živých organismů a jejich fyzikální a chemické prostředí, kde žijí, ale aplikuje se na vývoj procesu biologické kolonizace a remodelace na Marsu.
Umělcova představa o tom, jak by mohl terraformovaný Mars s oceánem pokrývajícím většinu jeho severní polokoule vypadat z oběžné dráhy.Mary, jak terraformoval Michael Carroll. V roce 1991 byl tento obrázek použit na přední obálce časopisu Nature „Making Mars Habitable“.
Technicky vzato je to pod tlakem kupolovitý skleník, který by obsahoval a chránil vnitřní ekosystém. Tento komplex by nebyl izolován od okolí; naopak by s tím byl neustále v kontaktu, ale kontrolovaným způsobem.
Důležitá je výměna plynu mezi jednotkami MUT a marťanským prostředím, takže samotný ekosystém má dramatickou roli. Cílem tohoto procesu je generovat fotosyntézu. Zde musíme považovat rostliny za zakrývající povrchové a chemické továrny zpracovávající atmosféru.
DOPOLEDNE: Jaké by byly výhody lokální práce s použitím modelu oázy v poušti? Myslíte biologickou analogií se základní terraformovací jednotkou, jak biologické buňky mají vnitřní rovnováhu, ale také výměnu s externí, která se liší pro celý hostitel?
OPD: Výhody, které v tomto modelu shledávám, spočívají v tom, že můžeme proces terraformování zahájit rychleji, ale ve fázích je to proto, že se jedná o mikroterformování.
Hlavní a nejdůležitější výhodou je však to, že můžeme zajistit, aby se na tomto procesu začal podílet život pomocí technologie. Život je informace a zpracovává informace kolem sebe a začíná proces přizpůsobování vnitřním podmínkám jednotky. Zde tvrdíme, že život má plasticitu a že se nejen přizpůsobuje okolním podmínkám, ale také přizpůsobuje životní prostředí svým vlastním okolnostem. V jazyce genetiky to znamená, že existuje interakce mezi genotypem a prostředím, což vede k přizpůsobení fenotypových výrazů dominantním podmínkám.
Nyní, v malém prostředí, jako je jednotka s průměrem přibližně 15 nebo 20 yardů, bychom mohli mít mnohem teplejší prostředí než mimo jednotku.
DOPOLEDNE: Popište, jak by jednotka mohla vypadat.
OPD: Průhledná dvouvrstvá kupole z plastových vláken. Kopule by vytvořila skleníkový efekt uvnitř, který by výrazně zvýšil teplotu během dne a chránil by ji před nízkými teplotami v noci. Kromě toho by tlak atmosféry byl uvnitř uvnitř vyšší o 60 až 70 milibarů. To by stačilo k umožnění fotosyntetických procesů rostlin a kapalné vody.
Z termodynamického hlediska nyní hovoříme o nedostatku rovnováhy. Abychom mohli Mars reaktivovat, musíme vytvořit termodynamickou nerovnováhu. Jednotka by nejprve vytvořila to, co je potřeba, například odplynění půdy z teplotních rozdílů. Takový proces je cílem spolu s cestou ke globální strategii.
Přesně řečeno, jednotky by byly jako pasti zachycující oxid uhličitý; uvolňují kyslík a vytvářejí biomasu. Kyslík by pak byl pravidelně uvolňován do atmosféry. Ventilový systém by uvolňoval plyny ven a jakmile by se vnitřní atmosférický tlak snížil na 40 nebo 35 milibarů, ventily by se automaticky zavřely. A další by se otevřely a sáním by se plyn dostal dovnitř jednotky a původní atmosférický tlak by klesl. Tento systém by umožnil nejen uvolňování kyslíku, ale také uvolňování jiných plynů.
DOPOLEDNE: V takovém modelu oázy jde o otevřený systém, neměl by však žádný vliv na regionální podmínky. Jinými slovy, zredukuje by se místní únik, a v těchto případech, jak se liší mikroterraforma od pouhého provozování skleníků?
OPD: Předpokládá se, že skleníky - v tomto případě minimální jednotka terraformingu - začnou na Marsu pozvolná změna. Rozdíl závisí na rozsahu jeho působení, protože v tomto procesu začíná proces mikrotvrtání. Kromě toho záleží na tom, jak se na to díváte, protože touto metodou se snažíme opakovat evoluční vzorec, který byl kdysi úspěšný na Zemi, abychom přeměnili atmosféru planety na jinou a přiměli Mars vstoupit do fáze termodynamické nerovnováhy .
Hlavní výhoda spočívá v tom, že můžeme řídit proces formování v mikro-měřítku; můžeme přeměnit Mars na podobné místo jako Země rychleji a umožnit mu tak interagovat s okolním prostředím současně. To je nejdůležitější aspekt: postupovat rychleji. Jak jsem již řekl, myšlenkou je sledovat stejný vývojový model, jaký se vyvinul na Zemi brzy poté, co se objevila fotosyntéza. Existovaly pozemské rostliny, které přeměňovaly a terraformovaly Zemi, vytvářely dixoid uhlíku z povrchu a distribuovaly jej do atmosféry, která v té době existovala.
Drs. Chris McKay a Robert Zubrin představili zajímavý model, který navrhuje umístění tří velkých orbitálních zrcadel. Zrcátka by odrážela sluneční světlo na jižním pólu Marsu a sublimovala vrstvu suchého ledu (sníh oxidu uhličitého), aby se zvýšil skleníkový efekt a urychlilo globální oteplování planety.
Taková zrcátka by měla velikost Texasu.
Myslím si, že pokud by se stejná infrastruktura použitá v těchto zrcadlech použila místo toho na stavbu kopulí pro minimální jednotku terraformingu nad marťanským povrchem, generovali bychom vyšší rychlosti odplyňování a rychleji okysličovali atmosféru. Kromě toho by část povrchu byla stejně zahřátá, protože jednotky by udržovaly sluneční teplo a neodrážely to od povrchu.
Nedostatek tekuté vody pro ekosystémy uvnitř jednotek je diskutabilní; lze však použít variantu návrhu Dr. Adama Brucknera z University of Washington. Spočívá v použití kondenzátoru zeolitu (minerálního katalyzátoru); poté, odebírání vody z vlhkosti přiváděného vzduchu. Voda se vlévala dovnitř denně. Opět bychom aktivovali některé fáze hydrologického cyklu, zachycovali oxid uhličitý, uvolňovali plyny do atmosféry a vytvářeli povrch úrodnější půdou. Udělali bychom zrychlené terraformování na velmi malé části Marsu, ale pokud dáme stovky těchto jednotek, odplyňovací efekty na povrchu a atmosféře budou mít planetární dopady.
DOPOLEDNE: Když uzavřené biosféry fungovaly na Zemi jako Biosféra 2, vznikly problémy se ztrátou kyslíku, například kombinací s horninou za vzniku uhličitanů. Existují dnes příklady rozsáhlých soběstačných systémů na Zemi?
OPD: Velké, soběstačné systémy postavené lidmi? Nevím, ale život sám je soběstačný systém, který z okolního prostředí bere to, co potřebuje k práci.
To byl problém uzavřených biosfér, nebyli schopni vytvořit zpětnovazební obvod, jak se to děje na Zemi. Kromě toho by systém, který navrhuji, nebyl uzavřen; interagoval by s prostředím Marsu v intervalech tím, že by uvolňoval část toho, co by bylo zpracováno působením fotosyntézy, zatímco začleňuje nové plyny. Minimální jednotka terraformingu nebude uzavřeným systémem.
Pokud vezmeme v úvahu „teorii Gaia“ Jamese Lovelocka, mohli bychom považovat Zemi za rozsáhlý, soběstačný systém, protože biogeochemické cykly jsou aktivní - situace, která se dnes na Marsu neděje. Velká část jeho kyslíku je kombinována s jeho povrchem, což dává planetě oxidovaný charakter. V tomto smyslu by se uvnitř Minimální jednotky terraformingu biogeochemické cykly reaktivovaly. Tyto kopule by mimo jiné uvolňovaly kyslík a uhličitany, takže by uvolňování začalo postupně proudit do atmosféry planety.
DOPOLEDNE: Nejrychlejší metodou často uváděnou pro globální terraforming je zavedení fluorovaných uhlovodíků do atmosféry na Marsu. S malými procentními změnami následují velké změny teploty a tlaku. To se spoléhá na sluneční interakci. Měl by tento mechanismus k dispozici uzavřenou bublinu, například pokud ultrafialové světlo nepronikne do kopule?
OPD: Mluvíme o alternativním způsobu - nepoužíváme fluorované uhlovodíky a jiné skleníkové plyny. Metoda, kterou navrhujeme, zachycuje oxid uhličitý pro zvýšení biomasy, uvolňuje kyslík a vnitřní akumulaci tepla, a to vše za účelem generování odplynění oxidu uhličitého uvnitř jednotky. Další plyny uvězněné v dnešní zemi by se uvolňovaly do marťanské atmosféry, aby ji postupně zhutňovaly. Přímé vystavení ekosystému ultrafialovým paprskům by ve skutečnosti bylo kontraproduktivní pro zachycování oxidu uhličitého, tvorbu biomasy a výrobu podzemního plynu. Kopule přesně chrání ekosystém před chladem a ultrafialovým zářením a udržuje vnitřní tlak.
Nyní by kupole byla důležitou pastí na teplo a tepelným izolátorem. Díky dřívější analogii buněk je kupole jako biologická membrána, která vede místní ekosystém k termodynamické nerovnováze. Tato nerovnováha by umožnila rozvoj života.
DOPOLEDNE: Byly by místní lokální koncentrace skleníkových plynů (jako je metan, oxid uhličitý nebo CFC) místně toxické, než by měly globální účinky?
OPD: Život se může přizpůsobit podmínkám, které jsou pro nás toxické; zvýšená koncentrace oxidu uhličitého může být prospěšná pro rostliny a může dokonce zvýšit jejich produkci, nebo, stejně jako u metanu, existují některé methanogenní organismy, které tento plyn vyžadují pro svou existenci.
Tyto plyny jsou vhodné pro zvýšení globální teploty; na druhé straně je oxid uhličitý nejvhodnějším plynem pro život rostlin. Cílem je reprodukovat evoluční vzorce vedoucí k postupné adaptaci těchto organismů na nové prostředí a přizpůsobení prostředí těmto organismům.
DOPOLEDNE: Globální terraforming na Marsu má časové rozsahy, které se pohybují mezi staletím a dokonce i dlouhou dobou. Existují způsoby, jak odhadnout, zda by místní úsilí mohlo urychlit obyvatelnost, za použití modelu oázy, který navrhujete?
OPD: To bude záviset na fotosyntetické účinnosti rostlin a jejich schopnosti přizpůsobit se prostředí a zároveň přizpůsobit prostředí. Můžeme však vzít v úvahu dvě hodnocení: jedno místní a jedno globální.
Přesněji řečeno, tato hodnocení mohou být nejprve měřena na každé minimální jednotce terraformingu pomocí fotosyntetické účinnosti, rychlosti oxygenace, zachycování oxidu uhličitého a odplyňování povrchu kupole. Tato míra bude záviset na slunečním dopadu a skleníkovém efektu. Na globální úrovni bude rychlost přeměny planety záviset na tom, kolik Minimálních jednotek by mohlo být instalováno po celém povrchu Marsu. To znamená, že pokud existuje více minimálních jednotek terraformingu, transformace planety by byla dokončena rychleji.
Chtěl bych objasnit něco, co považuji v tomto okamžiku za důležité. Hlavním úspěchem by bylo přeměnit Mars na zelenou planetu, než by ji lidé mohli obývat tak, jak to dnes děláme na Zemi. Bylo by mimořádné sledovat, jak život rostlin reaguje, nejprve uvnitř Minimální jednotky terraformingu a poté, když tyto stroje dokončily svůj cyklus a život se objeví jako exploze do exteriéru, vidět nezastavitelnou speciaci, která by se odehrávala od života bude reagovat na životní prostředí a životní prostředí bude reagovat na život.
A tak můžeme sledovat stromy, jako jsou borovice, které na Zemi mají velké a rovné dřevo. Na Marsu můžeme mít pružnější druh, jeden dostatečně silný, aby odolal nízkým teplotám a foukal vítr. Jako fotosyntetické stroje by borovice plnily svou roli planetárních transformátorů a udržovaly vodu, minerály a oxid uhličitý pro akumulaci biomasy.
DOPOLEDNE: Jaké máte budoucí plány na výzkum?
OPD: Chci zahájit částečné simulace marťanských podmínek. To je nutné ke sondování a zlepšení činnosti minimální jednotky terraformingu a fyziologické odpovědi rostlin v takových podmínkách. Jinými slovy, zkoušky.
Jedná se o multidisciplinární a interinstitucionální šetření, proto bude nutná účast inženýrů, biologů a genetických specialistů a dalších vědeckých organizací, které se o toto téma zajímají. Musím říct, že je to jen první pokus; jedná se o teorii toho, co by se dalo udělat a kterou bychom mohli vyzkoušet na naší vlastní planetě, například bojem proti šíření agresivní pouště, rehabilitací pozemků a vytvářením překážek, které zastaví její postupný pokrok.
Původní zdroj: Astrobiology Magazine
Zde je článek o podobném projektu. Pamatujete si biosféru 2?
