JAK TERRAFORM VENUŠE?

Send

V návaznosti na náš „definitivní průvodce terraformingem“, Space Magazine s potěšením představuje našeho průvodce terraformingovou Venuší. Mohlo by to být možné jednou, když naše technologie postoupí dost daleko. Výzvy jsou však četné a zcela specifické.

Planeta Venuše je často označována jako „Sesterská planeta Země“, a to právem. Kromě téměř stejné velikosti jsou Venuše a Země podobné hmotností a mají velmi podobné složení (obě jsou pozemské planety). Jako sousední planeta na Zemi Venuše obíhá kolem Slunce také v jeho „Goldilocks Zone“ (aka. Obyvatelná zóna). Ale samozřejmě existuje mnoho klíčových rozdílů mezi planetami, díky nimž je Venuše neobyvatelná.

Pro začátek je to atmosféra více než 90krát silnější než Země, její průměrná povrchová teplota je dostatečně horká na to, aby roztavila olovo, a vzduch je toxický dým skládající se z oxidu uhličitého a kyseliny sírové. Pokud tedy lidé tam chtějí žít, nějaké závažné ekologické inženýrství - aka. terraforming - je třeba nejprve. A vzhledem k jeho podobnostem se Zemí si mnoho vědců myslí, že Venuše by byla hlavním kandidátem na terraformování, a to mnohem více než Mars!

V průběhu minulého století se koncept terraformování Venuše objevil vícekrát, a to jak z hlediska sci-fi, tak jako předmětu vědeckého studia. Zatímco léčba tohoto subjektu byla do značné míry fantastická na počátku 20. století, došlo k přechodu se začátkem vesmírného věku. Když se naše znalosti o Venuši zlepšily, také návrhy na změnu krajiny byly vhodnější pro lidské obydlí.

Příklady ve fikci:

Od počátku 20. století byla myšlenka ekologicky transformující Venuše zkoumána fikcí. Nejstarším známým příkladem je Olaf Stapleton Poslední a první muži (1930), z nichž dvě kapitoly jsou věnovány popisu toho, jak potomci lidstva terraformují Venuši poté, co se Země stane neobyvatelnou; a v tomto procesu spáchat genocidu proti přirozenému vodnímu životu.

V padesátých a šedesátých letech se začátkem kosmického věku začaly terraforming objevovat v mnoha pracích science fiction. Poul Anderson také rozsáhle psal o terraformingu v padesátých letech. Ve svém románu z roku 1954 Velký déšť, Venuše se mění pomocí technik planetárního inženýrství po velmi dlouhou dobu. Kniha byla natolik vlivná, že termín „Velký déšť“ se od té doby stal synonymem terraformingu Venuše.

V roce 1991 autor G. David Nordley ve své povídce („Sněhy Venuše“) navrhl, aby se Venuše mohla roztočit na 30denní den Země exportem své atmosféry Venuše prostřednictvím hromadných řidičů. Autor Kim Stanley Robinson stal se slavný jeho realistickým zobrazením terraforming v Mars trilogie - které zahrnovaly Červený Mars, Zelený Mars a Modrý Mars.

V roce 2012 tuto sérii navázal vydáním 2312, román sci-fi, který se zabýval kolonizací celé sluneční soustavy - včetně Venuše. Román také prozkoumal mnoho způsobů, jak by mohla být Venuše terraformována, od globálního chlazení po sekvestraci uhlíku, které byly všechny založeny na vědeckých studiích a návrzích.

Navrhované metody:

První navrhovaný způsob terraforming Venuše byl vyroben v roce 1961 Carl Sagan. V článku nazvaném „Planeta Venuše“ prosazoval použití geneticky modifikovaných bakterií k přeměně uhlíku v atmosféře na organické molekuly. To se však stalo nepraktickým kvůli následnému objevu kyseliny sírové v oblacích Venuše a účinkům slunečního větru.

Ve své studii z roku 1991 „Terraforming Venus rychle“ navrhl britský vědec Paul Birch bombardování atmosféry Venuše vodíkem. Výsledná reakce by vytvořila grafit a vodu, z nichž druhá by spadla na povrch a pokryla zhruba 80% povrchu v oceánech. Vzhledem k potřebnému množství vodíku by se muselo sklízet přímo z jednoho z plynových obrů nebo ledu jejich měsíce.

Návrh by také vyžadoval, aby se do atmosféry přidával železný aerosol, který by mohl být odvozen z řady zdrojů (tj. Měsíc, asteroidy, Merkur). Zbývající atmosféra, odhadovaná asi na 3 bary (třikrát větší než na Zemi), by se skládala hlavně z dusíku, z nichž některé se rozpustí v nových oceánech, čímž se dále sníží atmosférický tlak.

Další myšlenkou je bombardovat Venuši rafinovaným hořčíkem a vápníkem, které by sekvestrovaly uhlík ve formě uhličitanů vápníku a hořčíku. Mark Bullock a David H. Grinspoon z University of Colorado v Boulderu ve svém článku z roku 1996 „Stabilita klimatu na Venuši“ naznačili, že pro tento proces lze použít vlastní vklady oxidů vápníku a hořčíku. Díky těžbě mohly být tyto minerály vystaveny povrchu, a tím působily jako uhlíkové jímky.

Bullock a Grinspoon však také tvrdí, že by to mělo omezený chladicí účinek - asi na 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) a snížil by se pouze atmosférický tlak na odhadovaných 43 barů. K dosažení 8 × 10 by tedy bylo zapotřebí dalších dodávek vápníku a hořčíku²⁰ kg vápníku nebo 5 × 10²⁰ kg hořčíku, což by se s největší pravděpodobností muselo těžit z asteroidů.

Rovněž byl prozkoumán koncept slunečních stínů, který by vyžadoval použití řady malých kosmických lodí nebo jediné velké čočky k odklonění slunečního světla od povrchu planety, čímž se sníží globální teploty. U Venuše, která absorbuje dvakrát tolik slunečního světla než Země, se věří, že sluneční záření hrálo hlavní roli v utečeneckém skleníkovém efektu, díky kterému je to, čím je dnes.

Takový stín by mohl být vesmírný, umístěný v Lagrangiánském bodě Slunce-Venuše L1, kde by bránil tomu, aby se nějaké sluneční světlo dostalo na Venuši. Navíc by tento stín také sloužil k blokování slunečního větru, čímž by se snížilo množství záření, kterému je vystaven povrch Venuše (další klíčová otázka, pokud jde o obyvatelnost). Toto ochlazování by mělo za následek zkapalnění nebo zamrznutí atmosférického CO2, které by pak bylo na povrchu depsotováno jako suchý led (který by mohl být přepravován mimo svět nebo izolován v podzemí).

Alternativně by mohly být solární reflektory umístěny v atmosféře nebo na povrchu. Mohlo by to sestávat z velkých reflexních balónků, listů uhlíkových nanotrubic nebo grafenu nebo z materiálu s nízkým obsahem albedů. První možnost nabízí dvě výhody: na jedné straně by mohly být vestavěné atmosférické reflektory in situ s využitím lokálně získaného uhlíku. Za druhé, atmosféra Venuše je dostatečně hustá, aby se takové struktury mohly snadno vznášet na oblacích.

Vědec NASA Geoffrey A. Landis také navrhl, že města by mohla být stavěna nad mraky Venuše, což by zase mohlo působit jako sluneční štít i jako zpracovatelské stanice. Ty by kolonistům poskytly počáteční životní prostor a fungovaly by jako terraformátoři a postupně by přeměňovali atmosféru Venuše na něco, co by bylo obyvatelné, aby kolonisté mohli migrovat na povrch.

Další návrh se týká rychlosti rotace Venuše. Venuše se otáčí jednou za 243 dní, což je zdaleka nejpomalejší doba rotace na kterékoli z hlavních planet. Z tohoto důvodu jsou zkušenosti Venuše extrémně dlouhé dny a noci, které by se pro většinu známých druhů rostlin a zvířat Země dokázaly obtížně přizpůsobit. Pomalá rotace také pravděpodobně způsobuje nedostatek významného magnetického pole.

K vyřešení tohoto problému navrhl člen Britské meziplanetární společnosti Paul Birch vytvoření systému orbitálních solárních zrcadel poblíž bodu Lagrange L1 mezi Venuší a Sluncem. V kombinaci se zrcadlem soletta na polární oběžné dráze by to poskytovalo 24hodinový světelný cyklus.

Rovněž bylo navrženo, že rotační rychlost Venuše by mohla být spřádána buď nárazem na povrch nárazovými tělesy, nebo provedením blízkých přeletů pomocí těl větších než 96,5 km (60 mil) v průměru. Také se navrhuje použití hromadných ovladačů a členů dynamické komprese k vytvoření rotační síly potřebné k urychlení Venuše až do bodu, kdy zažil denní a noční cyklus totožný se Zemí (viz výše).

Pak existuje možnost odstranit atmosféru Venuše, což by se dalo dosáhnout několika způsoby. Pro začátek by nárazové těleso namířené na povrch odfouklo část atmosféry do vesmíru. Mezi další metody patří kosmické výtahy a hmotnostní urychlovače (ideálně umístěné na balónech nebo platformách nad mraky), které by mohly postupně zachytávat plyn z atmosféry a vypuzovat jej do vesmíru.

Možné výhody:

Jedním z hlavních důvodů kolonizace Venuše a změny jejího klimatu pro lidské osídlení je vyhlídka na vytvoření „záložního místa“ pro lidstvo. A vzhledem k řadě možností - Mars, Měsíc a Vnější sluneční soustava - Venuše má na to několik věcí, které ostatní ne. Všechny tyto zdůrazňují, proč je Venuše známá jako „Sesterská planeta Země“.

Pro začátek je Venuše pozemská planeta, která je svou velikostí, hmotností a složením podobná Zemi. Proto má Venuše podobnou gravitaci jako Země, což je asi to, co zažíváme 90% (neboli 0,904)G, být přesný. V důsledku toho by lidé žijící na Venuši měli mnohem nižší riziko vzniku zdravotních problémů spojených s časem stráveným v beztížném prostředí a mikrogravitaci - jako je osteoporóza a degenerace svalů.

Relativní blízkost Venuše k Zemi by také usnadnila dopravu a komunikaci než s většinou ostatních míst ve sluneční soustavě. U současných pohonných systémů se spouštěcí okna na Venuši objevují každých 584 dní, v porovnání se 780 dny pro Mars. Čas letu je také poněkud kratší, protože Venuše je nejbližší planeta Země. Při nejbližším přístupu je to 40 milionů km daleko, ve srovnání s 55 miliony km pro Mars.

Dalším důvodem je útěk skleníkového efektu Venuše, který je příčinou extrémní tepelné a atmosférické hustoty planety. Při testování různých technik ekologického inženýrství by se naši vědci dozvěděli mnoho o jejich účinnosti. Tato informace bude zase velmi užitečná v probíhajícím boji proti změně klimatu zde na Zemi.

A v nadcházejících desetiletích bude tento boj pravděpodobně poněkud intenzivní. Jak uvedla NOAA v březnu 2015, hladiny oxidu uhličitého v atmosféře nyní překročily 400 ppm, což je úroveň, která nebyla pozorována od doby pliocénu - kdy byly globální teploty a hladina moře výrazně vyšší. A jak ukazuje řada scénářů vypočítaných NASA, bude tento trend pravděpodobně pokračovat až do roku 2100, což bude mít vážné důsledky.

V jednom scénáři se emise oxidu uhličitého na konci století ustálí přibližně na 550 ppm, což povede ke zvýšení průměrné teploty o 2,5 ° C (4,5 ° F). Ve druhém scénáři se emise oxidu uhličitého zvýší na přibližně 800 ppm, což vede k průměrnému zvýšení o přibližně 4,5 ° C (8 ° F). Zatímco zvýšení předpokládaná v prvním scénáři jsou udržitelná, v druhém případě bude život na mnoha částech planety neudržitelný.

Takže kromě vytvoření druhého domova pro lidstvo by Terraforming Venuše mohla také pomoci zajistit, aby Země zůstala životaschopným domovem pro náš druh. Skutečnost, že Venuše je pozemská planeta, samozřejmě znamená, že má bohaté přírodní zdroje, které by mohly být sklizeny, což pomáhá lidstvu dosáhnout „post-nedostatku“ ekonomiky.

Výzvy:

Kromě podobností, které má Venuše se Zemí (tj. Velikost, hmotnost a složení), existují četné rozdíly, které by terraformování a kolonizaci způsobily velkou výzvu. Zaprvé, snížení tepla a tlaku atmosféry Venuše by vyžadovalo obrovské množství energie a zdrojů. Vyžadovalo by to také infrastrukturu, která dosud neexistuje a je velmi nákladné ji stavět.

Například by vyžadovalo obrovské množství kovu a pokročilých materiálů, aby se vybudoval dostatečně velký orbitální stín, aby ochladil atmosféru Venuše do té míry, že by byl zastaven její skleníkový efekt. Taková struktura, pokud je umístěna na L1, by také musela být čtyřnásobkem průměru samotné Venuše. Muselo by to být sestaveno v prostoru, což by vyžadovalo masivní flotilu robotických montérů.

Naproti tomu by zvýšení rychlosti rotace Venuše vyžadovalo obrovskou energii, nemluvě o významném počtu nárazových těles, které by musely kuželovat z vnější sluneční soustavy - zejména z Kuiperova pásu. Ve všech těchto případech by k přepravě potřebného materiálu bylo zapotřebí velké flotily kosmických lodí a musely by být vybaveny vyspělými pohonnými systémy, které by mohly cestu uskutečnit v přiměřeném množství času.

V současné době takové systémy pohonu neexistují a konvenční metody - od iontových motorů po chemické pohonné hmoty - nejsou ani dostatečně rychlé, ani hospodárné. Pro ilustraci, NASA Nové obzory Mise trvala více než 11 let, než se dostala do historického setkání s Plutem v Kuiperově pásu, za použití konvenčních raket a gravitační metody.

Mezitím Svítání mise, která se spoléhala na iontový pohon, trvala téměř čtyři roky, než dosáhla Vesta v asteroidním pásu. Ani jedna z těchto metod není praktická pro opakované výlety do Kuiperova pásu a vytažení ledových komet a asteroidů a lidstvo nemá nikde blízko počtu lodí, které bychom to museli udělat.

Stejný problém zdrojů platí i pro koncepci umístění solárních reflektorů nad mraky. Množství materiálu by muselo být velké a muselo by zůstat na místě dlouho poté, co se atmosféra změnila, protože povrch Venuše je v současné době zcela zakalen mraky. Také Venuše již má vysoce reflexní mraky, takže jakýkoli přístup by musel podstatně překonat své současné albedo (0,65), aby se něco změnilo.

A pokud jde o odstranění atmosféry Venuše, věci jsou stejně náročné. V roce 1994 provedli James B. Pollack a Carl Sagan výpočty, které naznačují, že nárazové těleso měřící 700 metrů v průměru dopadající na Venuši při vysoké rychlosti bude menší než tisícina celkové atmosféry. A co víc, při snižování hustoty atmosféry by se snižovaly výnosy, což znamená, že by byly potřeba tisíce obřích nárazových těles.

Kromě toho by většina vypuzené atmosféry šla na sluneční oběžnou dráhu poblíž Venuše a - bez dalších zásahů - by mohla být zachycena gravitačním polem Venuše a znovu se stát součástí atmosféry. Odstraňování atmosférického plynu pomocí vesmírných výtahů by bylo obtížné, protože geostacionární orbita planety leží v nepraktické vzdálenosti nad povrchem, kde by odstranění pomocí hmotnostních urychlovačů bylo časově náročné a velmi drahé.

Závěr:

V souhrnu jsou možné výhody terraformování Venuše jasné. Lidstvo by mělo druhý domov, mohli bychom přidat své zdroje do svých vlastních, a naučili bychom se cenné techniky, které by pomohly zabránit kataklyzmatickým změnám zde na Zemi. Obtížné je však to, že tyto výhody lze realizovat.

Stejně jako většina navrhovaných terraformingových podniků je třeba předem vyřešit řadu překážek. Mezi ně patří především doprava a logistika, mobilizace masivní flotily robotických pracovníků a přepravní plavidla, aby využily potřebné zdroje. Poté by bylo třeba učinit vícegenerační závazek, který by poskytl finanční zdroje, aby se práce mohla dokončit. Není to snadný úkol za nejideálnějších podmínek.

Stačí říci, že to je něco, co lidstvo nemůže v krátkodobém horizontu dělat. Když se však podíváme do budoucnosti, představa, že se Venuše stane naší „sestrou planetou“ všemi možnými způsoby - s oceány, ornou půdou, divočinou a městy - se jistě zdá jako krásný a proveditelný cíl. Jedinou otázkou je, jak dlouho budeme muset čekat?

Zde jsme v Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o terraformingu. Zde je Definitivní průvodce terraformováním, mohli bychom Terraformovat Měsíc ?, Měli bychom Terraform Mars ?, Jak můžeme Terraform Mars? a studentský tým chce terraformovat Mars pomocí sinic.

Máme také články, které prozkoumávají radikálnější stránku terraformingu, jako například Mohli bychom Terraform Jupiter ?, Mohli bychom Terraform The Sun? A Mohli bychom Terraform A Black Hole?

Pro více informací, podívejte se na Terraforming Mars na NASA Quest! a NASA Journey to Mars.

A pokud se vám líbilo video zveřejněné výše, podívejte se na naši stránku Patreonu a zjistěte, jak můžete získat tato videa brzy a zároveň nám pomoci přinést vám další skvělý obsah!