Myšlenka terraformování Marsu - alias „Earth's Twin“ - je fascinující nápad. Mezi roztavením polárních ledových čepic, pomalým vytvářením atmosféry a poté vytvořením prostředí tak, aby mělo listy, řeky a stojící vodní útvary, je tu dost inspirovat téměř každého! Ale jak dlouho by takové úsilí trvalo, co by nás to stálo a je to skutečně efektivní využití našeho času a energie?
To byly otázky, kterými se zabývaly dva referáty prezentované minulý týden na „Planetary Science Vision 2050 Workshop NASA“ (pondělí 27. února - 1. března). První, nazvaný „Terraformující časová osa“, představuje abstraktní plán přeměny Rudé planety na něco zeleného a obyvatelného. Druhý s názvem „Mars Terraforming - Špatná cesta“ odmítá myšlenku terraformingu úplně a představuje alternativu.
Bývalý dokument vytvořili Aaron Berliner z University of California, Berkeley a Chris McKay z divize Space Sciences ve výzkumném středisku NASA Ames Research Center. Ve své práci oba vědci představují časový plán terraformingu Marsu, který zahrnuje fázi zahřívání a fázi kyslíku, jakož i všechny nezbytné kroky, které by předcházely a následovaly.
Jak uvádí ve svém příspěvku Úvod:
"Terraformující Mars lze rozdělit do dvou fází." První fáze zahřívá planetu ze současné průměrné povrchové teploty -60 ° C na hodnotu blízkou průměrné teplotě Země na +15 ° C a znovu vytváří silnou atmosféru CO². Tato fáze oteplování je relativně snadná a rychlá a může trvat ~ 100 let. Druhá fáze vytváří v atmosféře úrovně O 2, které by lidem a jiným velkým savcům umožňovaly normálně dýchat. Tato fáze okysličení je relativně obtížná a trvalo by 100 000 let nebo více, pokud si člověk nepředpokládá technologický průlom. “
Než tyto kroky mohou začít, berou Berliner a McKay na vědomí, že je třeba podniknout určité kroky „před terraformováním“. Patří mezi ně zkoumání Marsova prostředí pro stanovení hladiny vody na povrchu, hladiny oxidu uhličitého v atmosféře a ve formě ledu v polárních oblastech a množství dusičnanů v marťanské půdě. Jak vysvětlují, to vše je klíčem k praktičnosti vytvoření biosféry na Marsu.
Dosud dostupné důkazy ukazují na všechny tři prvky, které na Marsu existují v hojnosti. Zatímco většina vody na Marsu je v současné době ve formě ledu v polárních oblastech a polárních čepičkách, je zde dost místa na podporu vodního cyklu - doplněného mraky, deštěm, řekami a jezery. Mezitím některé odhady tvrdí, že v polární oblasti je dostatek CO2 ve formě ledu k vytvoření atmosféry rovné tlaku na hladinu moře na Zemi.
Dusík je také základním požadavkem na život a nezbytnou součást prodyšné atmosféry, a nejnovější údaje Rover zvědavost naznačují, že dusičnany představují ~ 0,03% hmotnosti půdy na Marsu, což je povzbudivé pro terraformování. Vědci se navíc budou muset vypořádat s určitými etickými otázkami souvisejícími s dopadem terraformování na Mars.
Například, pokud v současné době existuje nějaký život na Marsu (nebo život, který by mohl být oživen), představovalo by to nepopiratelné etické dilema pro lidské kolonisty - zvláště pokud tento život souvisí se životem na Zemi. Jak vysvětlují:
"Pokud je marťanský život spojen s pozemským životem - možná kvůli výměně meteoritů -, pak je situace známá a otázky, jaké další typy pozemského života je třeba zavést a kdy je třeba je řešit." Pokud však marťanský život nesouvisí s pozemským životem a jasně představuje druhou genezi života, nastávají významné technické a etické otázky. “
Abychom přerušili první fázi - „oteplovací fázi“ - stručně, autoři se zabývají problémem, který je nám dnes známý. V zásadě zde měníme své vlastní klima na Zemi zavedením CO² a „super skleníkových plynů“ do atmosféry, což zvyšuje průměrnou teplotu Země rychlostí mnoha stupňů Celsia za století. A zatímco to bylo na Zemi neúmyslné, na Marsu by mohlo být záměrně záměrně zahřát životní prostředí.
"Časový plán pro oteplování Marsu po soustředěném úsilí o superprodukci skleníkových plynů je krátký, pouhých 100 let," tvrdí. "Pokud by všechny sluneční dopady na Marsu měly být zachyceny se 100% účinností, pak by se Mars asi za 10 let zahřál na teploty podobné Zemi." Efektivita skleníkového efektu je však asi 10%, takže doba potřebná k zahřátí Marsu bude ~ 100 let. “
Jakmile je tato hustá atmosféra vytvořena, další krok zahrnuje její přeměnu na něco prodyšného pro člověka - kde úrovně O 2 by odpovídaly asi 13% tlaku vzduchu na mořské hladině zde na Zemi a hladiny CO² by byly menší než 1%. Tato fáze, známá jako „Oxygenation Phase“, bude trvat podstatně déle. Znovu se obrátí k pozemskému příkladu, aby ukázali, jak by takový proces mohl fungovat.
Zde na Zemi tvrdí, že vysoké hladiny kyslíku (O 2) a nízké hladiny CO2 jsou způsobeny fotosyntézou. Tyto reakce závisí na sluneční energii k přeměně vody a oxidu uhličitého na biomasu - což je představováno rovnicí H²O + CO² = CH²O + O². Jak ukazují, tento proces bude trvat mezi 100 000 a 170 000 roky:
"Kdyby byl veškerý dopad slunečního světla na Marsu využit se 100% účinností k provedení této chemické transformace, trvalo by jen 17 let, než by se vytvořila vysoká hladina O²." Pravděpodobná účinnost jakéhokoli procesu, který dokáže přeměnit H 2 O a CO 2 na biomasu a O 2, je však mnohem méně než 100%. Jediným příkladem procesu, který může globálně změnit CO² a O² celé rostliny, je globální biologie. Na Zemi je účinnost globální biosféry při využívání slunečního záření k výrobě biomasy a O2 0,01%. Časový plán pro vytvoření atmosféry bohaté na kyslík na Marsu je tedy 10 000 x 17 let, tj. ~ 170 000 let. “
Přiznávají však syntetickou biologii a další biotechnologie, o nichž se tvrdí, že by mohly zvýšit účinnost a zkrátit časový plán na 100 000 let. Kromě toho, pokud by lidé mohli využívat přirozenou fotosyntézu (která má poměrně vysokou účinnost 5%) na celé planetě - tj. Výsadbu listů po celém Marsu -, mohl by se časový rozvrh zkrátit na několik století.
Nakonec nastiňují kroky, které je třeba podniknout, aby se míč dostal do pohybu. Tyto kroky zahrnují přizpůsobení současných a budoucích robotických misí k posouzení marťanských zdrojů, matematické a počítačové modely, které by mohly prozkoumat zúčastněné procesy, iniciativu k vytvoření syntetických organismů pro Mars, prostředek k testování technik terraformování v omezeném prostředí a planetární dohodu, která by stanovila omezení a ochranu.
Citují Kim Stanleyho Robinsona, autora Trilogie Rudého Marsu (klíčové dílo sci-fi o terraformování Marsu) a vyzývají k akci. S ohledem na to, jak dlouho bude proces terraformování Marsu trvat, tvrdí, že „bychom mohli začít také nyní“.
Za tímto účelem nabízí Valeriy Yakovlev - astrofyzik a hydrogeolog z Laboratoře kvality vody v Charkově na Ukrajině nesouhlasný názor. Ve svém příspěvku „Mars Terraforming - Špatná cesta“ se věnuje vytvoření vesmírných biosfér na nízké oběžné dráze Země, které by se spoléhaly na umělou gravitaci (jako je O'Neill Cylinder), aby umožnil lidem zvyknout si na život v prostor.
Jak se díváme na jednu z největších výzev kolonizace vesmíru, Yakovlev poukazuje na to, jak by život na tělech, jako je Měsíc nebo Mars, mohl být nebezpečný pro lidské osadníky. Kromě zranitelnosti vůči slunečnímu a kosmickému záření by kolonisté museli řešit podstatně nižší gravitaci. V případě Měsíce by to bylo zhruba 0,165krát vyšší než to, co zde lidé na Zemi zažili (aka. 1 g), zatímco na Marsu by to bylo zhruba 0,366 krát.
Dlouhodobé účinky toho nejsou známy, ale je zřejmé, že by to zahrnovalo degeneraci svalů a úbytek kostní hmoty. Když se podíváme dále, není zcela jasné, jaké by to mělo dopady na děti, které se narodily v jakémkoli prostředí. Jak řeší způsoby, jak je lze zmírnit (včetně medicíny a odstředivek), Yakovlev poukazuje na to, jak by s největší pravděpodobností byly neúčinné:
„Naděje na vývoj léků nezruší fyzickou degradaci svalů, kostí a celého organismu. Rehabilitace v odstředivkách je méně účelným řešením ve srovnání s lodní biosférou, kde je možné zajistit v podstatě konstantní napodobení normální gravitace a ochranného komplexu před škodlivými vlivy na vesmírné prostředí. Pokud je cestou průzkumu vesmíru vytvoření kolonie na Marsu a další následné pokusy terraformovat planetu, povede to k neodůvodněné ztrátě času a peněz a ke zvýšení známých rizik lidské civilizace. ““
Kromě toho poukazuje na výzvy vytvoření ideálního prostředí pro jednotlivce žijící ve vesmíru. Kromě jednoduchého vytváření lepších vozidel a vývoje prostředků k získání potřebných zdrojů je také nutné vytvořit ideální prostorové prostředí pro rodiny. V zásadě to vyžaduje vývoj bydlení, které je optimální z hlediska velikosti, stability a pohodlí.
S ohledem na to Yakolev představuje to, co považuje za nejpravděpodobnější vyhlídky na odchod lidstva do vesmíru do současnosti do roku 2030. To bude zahrnovat vytvoření prvních vesmírných biosfér s umělou gravitací, což povede ke klíčovému vývoji, pokud jde o materiály technologie, systémy na podporu života a robotické systémy a infrastruktura potřebná k instalaci a servisu stanovišť na orbitě Země (LEO).
Tato stanoviště by mohla být obsluhována díky vytvoření robotické kosmické lodi, která by mohla sbírat zdroje z okolních těl - jako je Měsíc a objekty blízké Země (NEO). Tato koncepce by nejen odstranila potřebu planetární ochrany - tj. Obavy z kontaminace biosféry na Marsu (za předpokladu přítomnosti bakteriálního života), ale také by to umožnilo lidem postupně si zvyknout na prostor.
Jak Yakovlev řekl časopisu Space Magazine e-mailem, výhody kosmických stanovišť lze rozdělit do čtyř bodů:
„1. Toto je univerzální způsob, jak zvládnout nekonečné prostory Kosmosu, jak ve Sluneční soustavě, tak mimo ni. Pro instalaci domů nepotřebujeme povrchy, ale prostředky, které roboti získají z planet a satelitů. 2. Možnost vytvoření stanoviště co nejblíže k kolébce Země umožňuje člověku uniknout z nevyhnutelné fyzické degradace pod jinou gravitací. Je snazší vytvořit ochranné magnetické pole.
"3. Přenos mezi světy a zdroji zdrojů nebude nebezpečnou expedicí, ale běžným životem. Je to dobré pro námořníky bez jejich rodin? 4. Pravděpodobnost úmrtí nebo degradace lidstva v důsledku globální katastrofy je významně snížena, protože kolonizace planet zahrnuje průzkum, dodávky zboží, kyvadlovou dopravu osob - a to je mnohem delší než konstrukce biosféry. na oběžné dráze Měsíce. Dr. Stephen William Hawking má pravdu, člověk nemá moc času. “
A s existujícími vesmírnými stanovišti by mohl začít nějaký velmi zásadní výzkum, včetně lékařského a biologického výzkumu, který by zahrnoval první děti narozené ve vesmíru. Rovněž by to usnadnilo vývoj spolehlivých raketoplánů a technologií těžby zdrojů, které se hodí pro osídlení dalších těl - jako je Měsíc, Mars a dokonce i exoplanety.
Yakolev si nakonec myslí, že kosmické biosféry by mohly být také dosaženy v rozumném časovém rámci - tj. Mezi 2030 a 2050 - což jednoduše není možné s terraformováním. Jakožto citující rostoucí přítomnost a sílu sektoru komerčních prostorů věřil, že již existuje (nebo se vyvíjí) spousta potřebné infrastruktury.
"Když překonáme setrvačnost myšlení +20 let, experimentální biosféra (jako osada v Antarktidě s hodinkami), za 50 let poroste první generace dětí narozených v Kosmu a Země klesne, protože vstoupí do legendy jako celek ... V důsledku toho bude terraforming zrušen. A následující konference otevře cestu pro skutečné zkoumání Kosmosu. Jsem hrdý na to, že jsem na stejné planetě jako Elon Reeve Musk. Jeho rakety budou užitečné pro zvedání návrhů pro první biosféru z měsíčních továren. Toto je přímý a přímý způsob, jak dobýt Kosmos. “
Vzhledem k tomu, že vědci a podnikatelé NASA jako Elon Musk a Bas Landorp chtějí v blízké budoucnosti kolonizovat Mars a další komerční letecké společnosti vyvíjející LEO, je obtížné předvídat velikost a tvar budoucnosti lidstva ve vesmíru. Možná se společně rozhodneme o cestě, která nás zavede na Měsíc, Mars a dále. Možná uvidíme naše nejlepší úsilí nasměrované do blízkého vesmíru.
Nebo snad uvidíme, jak se rozběhnou několika směry najednou. Zatímco některé skupiny budou obhajovat vytváření vesmírných stanovišť v LEO (a později jinde ve Sluneční soustavě), které se spoléhají na asteroidy na těžbu umělých gravitací a robotické kosmické lodě pro materiály, jiné se zaměří na vytvoření základen na planetárních tělech s cílem je proměnit v „Nové Země“.
Mezi nimi lze očekávat, že lidé začnou v tomto století rozvíjet určitý stupeň „vesmírné expertízy“, což se určitě hodí, když začneme posouvat hranice průzkumu a kolonizace ještě více!
