Terraforming - ساختن یک زمین جدید در یک مکان جدید

یک روز ممکن است معلوم شود که در صورت وقوع یک فاجعه جهانی، امکان بازگرداندن تمدن بر روی زمین یا بازگشت به حالت قبل از تهدید وجود نخواهد داشت. ارزش این را دارد که دنیای جدیدی در ذخیره داشته باشیم و همه چیز را دوباره در آنجا بسازیم - بهتر از آنچه در سیاره مادری خود انجام دادیم. با این حال، اجرام آسمانی آماده برای استقرار فوری را نمی شناسیم. باید این واقعیت را در نظر گرفت که برای تهیه چنین مکانی نیاز به کار است.

1. جلد داستان "برخورد در مدار"

شکل دهی زمینی یک سیاره، ماه، یا شیء دیگر، فرآیندی فرضی است که در هیچ کجای دیگر (تا آنجایی که ما می دانیم) تغییر جو، دما، توپوگرافی سطح، یا اکولوژی یک سیاره یا دیگر جرم های آسمانی برای شبیه سازی محیط زمین و مناسب ساختن آن برای زمین ها است. زندگی

مفهوم terraforming هم در زمینه و هم در علم واقعی تکامل یافته است. خود این اصطلاح معرفی شد جک ویلیامسون (ویل استوارت) در داستان کوتاه «مدار برخورد» (1) که در سال 1942 منتشر شد.

زهره خنک است، مریخ گرم است

در مقاله ای که در مجله Science در سال 1961 منتشر شد، ستاره شناس کارل ساگان پیشنهاد شده. او کاشت جلبک هایی را در جو خود تصور می کرد که آب، نیتروژن و دی اکسید کربن را به ترکیبات آلی تبدیل می کرد. این فرآیند دی اکسید کربن را از اتمسفر حذف می کند، که باعث کاهش اثر گلخانه ای می شود تا زمانی که دما به سطوح راحت کاهش یابد. کربن اضافی در سطح سیاره، به عنوان مثال، به شکل گرافیت، موضعی می شود.

متأسفانه، اکتشافات بعدی در مورد شرایط زهره نشان داد که چنین فرآیندی غیرممکن است. فقط به این دلیل که ابرهای آنجا از محلول بسیار غلیظ اسید سولفوریک تشکیل شده اند. حتی اگر جلبک ها از نظر تئوری بتوانند در محیط متخاصم جو فوقانی رشد کنند، جو خود بسیار متراکم است - فشار اتمسفر بالا باعث تولید اکسیژن مولکولی تقریبا خالص می شود و کربن می سوزد و COXNUMX آزاد می کند.₂.

با این حال، اغلب ما در مورد زمین‌سازی در زمینه اقتباس بالقوه مریخ صحبت می‌کنیم. (2). ساگان در مقاله ای با عنوان "مهندسی سیاره ای در مریخ" که در سال 1973 در مجله ایکاروس منتشر شد، سیاره سرخ را مکانی بالقوه قابل سکونت برای انسان ها می داند.

2. چشم انداز مراحل بعدی شکل دهی زمین به مریخ

سه سال بعد، ناسا رسماً با استفاده از عبارت "به مشکل مهندسی سیاره‌ها پرداخت.اکوسنتز سیاره ای". یک مطالعه منتشر شده به این نتیجه رسید که مریخ می تواند از حیات پشتیبانی کند و به سیاره ای قابل سکونت تبدیل شود. در همان سال، اولین جلسه کنفرانس زمین‌سازی، که در آن زمان به «مدل‌سازی سیاره‌ای» نیز معروف بود، تشکیل شد.

با این حال، تا سال 1982 بود که کلمه "terraforming" به معنای امروزی آن شروع به استفاده کرد. سیاره شناس کریستوفر مک کی (7) "Terraforming Mars" را نوشت که در مجله انجمن بین سیاره ای بریتانیا ظاهر شد. این مقاله چشم‌اندازهای خودتنظیمی بیوسفر مریخ را مورد بحث قرار می‌دهد و واژه‌ای که مک‌کی استفاده می‌کند از آن زمان به کلمه ترجیحی تبدیل شده است. در سال 1984 جیمز لاولاک i مایکل آلابی کتاب Greening Mars را منتشر کرد که یکی از اولین کتاب هایی بود که روش جدیدی برای گرم کردن مریخ با استفاده از کلروفلوئوروکربن ها (CFCs) اضافه شده به جو توصیف کرد.

در مجموع تحقیقات و بحث های علمی زیادی در مورد امکان گرم شدن این سیاره و تغییر جو آن انجام شده است. جالب است که برخی از روش‌های فرضی برای تبدیل مریخ ممکن است از قبل در حد توانایی‌های تکنولوژیکی بشر باشد. با این حال، منابع اقتصادی مورد نیاز برای این امر بسیار بیشتر از آن چیزی خواهد بود که هر دولت یا جامعه ای در حال حاضر مایل به تخصیص برای چنین هدفی است.

رویکرد روشمند

پس از اینکه زمین‌سازی وارد گردش گسترده‌تری از مفاهیم شد، دامنه آن شروع به سیستماتیک شدن کرد. در سال 1995 مارتین جی. فاگ (3) در کتاب خود "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" تعاریف زیر را برای جنبه های مختلف مرتبط با این زمینه ارائه کرده است:

• مهندسی سیاره - استفاده از فناوری برای تأثیرگذاری بر ویژگی های جهانی سیاره؛
• مهندسی زمین - مهندسی سیاره به طور خاص برای زمین اعمال می شود. این تنها مفاهیم مهندسی کلان را پوشش می دهد که شامل تغییر پارامترهای جهانی خاص مانند اثر گلخانه ای، ترکیب اتمسفر، تابش خورشیدی، یا شار شوک می شود.
• زمین سازی - فرآیندی از مهندسی سیاره، به ویژه با هدف افزایش توانایی یک محیط سیاره ای فرازمینی برای پشتیبانی از حیات در یک حالت شناخته شده. دستاورد نهایی در این زمینه ایجاد یک اکوسیستم سیاره ای باز خواهد بود که تمام عملکردهای زیست کره زمین را تقلید می کند و به طور کامل برای سکونت انسان سازگار است.

فاگ همچنین تعاریفی از سیارات با درجات مختلف سازگاری از نظر بقای انسان بر روی آنها ارائه کرد. او سیارات را متمایز کرد:

• مسکونی () - جهانی با محیطی به اندازه کافی شبیه زمین که مردم بتوانند راحت و آزادانه در آن زندگی کنند.
• زیست سازگار (BP) - سیاراتی با پارامترهای فیزیکی که اجازه می دهد زندگی در سطح آنها شکوفا شود. حتی اگر در ابتدا فاقد آن باشند، می‌توانند حاوی یک بیوسفر بسیار پیچیده بدون نیاز به زمین‌سازی باشند.
• به راحتی زمین شکل می گیرد (ETP) - سیاراتی که می توانند زیست سازگار یا قابل سکونت شوند و می توانند توسط مجموعه نسبتاً متوسطی از فناوری های مهندسی سیاره و منابع ذخیره شده در یک فضاپیمای نزدیک یا مأموریت پیش ساز روباتیک پشتیبانی شوند.

فاگ پیشنهاد می‌کند که مریخ در جوانی‌اش سیاره‌ای سازگار از نظر بیولوژیکی بود، اگرچه در حال حاضر در هیچ یک از این سه دسته قرار نمی‌گیرد - زمین‌سازی آن فراتر از ETP، بسیار دشوار و بسیار گران است.

داشتن منبع انرژی یک نیاز مطلق برای حیات است، اما ایده زنده بودن آنی یا بالقوه یک سیاره بر اساس بسیاری از معیارهای ژئوفیزیکی، ژئوشیمیایی و اخترفیزیکی دیگر است.

مجموعه عواملی که علاوه بر موجودات ساده‌تر روی زمین، از موجودات پیچیده چند سلولی پشتیبانی می‌کنند، مورد توجه خاص است. حیوانات. تحقیقات و نظریه ها در این زمینه بخشی از علوم سیاره ای و اختر زیست شناسی است.

همیشه می توانید از گرما هسته ای استفاده کنید

ناسا در نقشه راه خود برای اختر زیست شناسی، معیارهای اصلی سازگاری را به عنوان «منابع آب مایع کافی، شرایط مساعد برای تجمع مولکول های آلی پیچیده و منابع انرژی برای حمایت از متابولیسم» تعریف می کند. زمانی که شرایط روی کره زمین برای زندگی یک گونه خاص مناسب شود، ورود حیات میکروبی می تواند آغاز شود. با نزدیک شدن شرایط به زمین، حیات گیاهی نیز ممکن است در آنجا معرفی شود. این امر سرعت تولید اکسیژن را افزایش می دهد که در تئوری سیاره را در نهایت قادر به پشتیبانی از حیات حیوانات می کند.

در مریخ، فقدان فعالیت تکتونیکی مانع از گردش مجدد گازهای رسوبات محلی شد که برای جو روی زمین مطلوب است. ثانیاً، می توان فرض کرد که عدم وجود یک مگنتوسفر جامع در اطراف سیاره سرخ منجر به تخریب تدریجی جو توسط باد خورشیدی شده است (4).

4 مگنتوسفر ضعیف از جو مریخ محافظت نمی کند

همرفت در هسته مریخ، که عمدتاً از آهن است، در ابتدا یک میدان مغناطیسی ایجاد کرد، اما دینام مدت‌هاست که از کار افتاده و میدان مریخ تا حد زیادی ناپدید شده است، احتمالاً به دلیل از دست دادن گرمای هسته و انجماد. امروزه میدان مغناطیسی مجموعه ای از میدان های چتر مانند کوچکتر و محلی است که بیشتر در اطراف نیمکره جنوبی قرار دارند. بقایای مگنتوسفر حدود 40 درصد از سطح سیاره را پوشانده است. نتایج تحقیقات ماموریت ناسا متخصص نشان می دهد که اتمسفر عمدتاً توسط پرتاب جرم تاج خورشیدی که سیاره را با پروتون های پر انرژی بمباران می کند پاک می شود.

زمین‌سازی مریخ باید شامل دو فرآیند بزرگ همزمان باشد - ایجاد جو و گرمایش.

یک جو غلیظتر از گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن، تابش خورشیدی ورودی را متوقف می کند. از آنجایی که افزایش دما باعث افزایش گازهای گلخانه ای به جو می شود، این دو فرآیند یکدیگر را تقویت می کنند. با این حال، دی اکسید کربن به تنهایی برای حفظ دمای بالاتر از نقطه انجماد آب کافی نیست - چیز دیگری لازم است.

کاوشگر مریخی دیگری که اخیراً نامی پیدا کرده است استقامت و در سال جاری راه اندازی خواهد شد، خواهد گرفت تلاش برای تولید اکسیژن. ما می دانیم که یک اتمسفر کمیاب حاوی 95,32٪ دی اکسید کربن، 2,7٪ نیتروژن، 1,6٪ آرگون و حدود 0,13٪ اکسیژن، به علاوه بسیاری از عناصر دیگر در مقادیر کمتر است. آزمایشی که به نام نشاط (5) استفاده از دی اکسید کربن و استخراج اکسیژن از آن است. آزمایشات آزمایشگاهی نشان داده است که این امر به طور کلی امکان پذیر است و از نظر فنی امکان پذیر است. تو باید از یک جایی شروع کنی.

5. ماژول های زرد برای آزمایش MOXIE در مریخ نورد Perseverance.

رئیس اسپیس ایکس، الون ماسک، اگر دو سنت خود را در بحث ساخت مریخ صرف نمی کرد، خودش نبود. یکی از ایده های ماسک فرود آمدن به قطب های مریخ است. بمب های هیدروژنی. به نظر او یک بمباران گسترده با ذوب شدن یخ انرژی گرمایی زیادی ایجاد می کند و دی اکسید کربن آزاد می کند که باعث ایجاد یک اثر گلخانه ای در جو می شود و گرما را به دام می اندازد.

میدان مغناطیسی اطراف مریخ از مارسونوردها در برابر پرتوهای کیهانی محافظت می کند و آب و هوای ملایمی را در سطح سیاره ایجاد می کند. اما قطعا نمی توانید یک تکه بزرگ آهن مایع را داخل آن قرار دهید. بنابراین، کارشناسان راه حل دیگری را ارائه می دهند - w را وارد کنید نقطه کتابخانه L1 در منظومه مریخ-خورشید ژنراتور عالی، که یک میدان مغناطیسی نسبتاً قوی ایجاد خواهد کرد.

این مفهوم در کارگاه علمی Planetary Science Vision 2050 توسط Dr. جیم گرین، مدیر بخش علوم سیاره ای، بخش اکتشافات سیاره ای ناسا. با گذشت زمان، میدان مغناطیسی منجر به افزایش فشار اتمسفر و دمای متوسط ​​می شود. افزایش تنها 4 درجه سانتیگراد یخ را در مناطق قطبی ذوب می کند و CO ذخیره شده را آزاد می کند₂این یک اثر گلخانه ای قدرتمند ایجاد می کند. آب دوباره آنجا جاری خواهد شد. به گفته سازندگان، زمان واقعی برای اجرای پروژه 2050 است.

به نوبه خود، راه حلی که در ژوئیه گذشته توسط محققان دانشگاه هاروارد ارائه شد، قول نمی دهد که کل سیاره را به یکباره به صورت زمینی شکل دهد، اما می تواند یک روش مرحله ای باشد. دانشمندان به این نتیجه رسیدند برپایی گنبدها ساخته شده از لایه های نازک ایروژل سیلیکا که شفاف بوده و در عین حال از اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند و سطح را گرم می کند.

در طول شبیه سازی، مشخص شد که یک لایه نازک هواژل، 2-3 سانتی متر، برای گرم کردن سطح تا 50 درجه سانتی گراد کافی است. اگر مکان های مناسب را انتخاب کنیم، دمای قطعات مریخ به -10 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. همچنان کم خواهد بود، اما در محدوده ای که بتوانیم از پس آن برآییم. علاوه بر این، احتمالاً آب این مناطق را در تمام طول سال در حالت مایع نگه می‌دارد، که همراه با دسترسی مداوم به نور خورشید، باید برای انجام فتوسنتز پوشش گیاهی کافی باشد.

زمین‌سازی اکولوژیکی

اگر ایده بازآفرینی مریخ برای شبیه به زمین فوق العاده به نظر می رسد، در این صورت امکان شکل گیری زمینی دیگر اجرام کیهانی سطح فوق العاده را به درجه n افزایش می دهد.

زهره قبلا ذکر شده است. ملاحظات کمتر شناخته شده هستند شکل دادن زمین به ماه. جفری A. Landis ناسا در سال 2011 محاسبه کرد که ایجاد جوی در اطراف ماهواره ما با فشار 0,07 اتمسفر از اکسیژن خالص به تامین 200 میلیارد تن اکسیژن از جایی نیاز دارد. محقق پیشنهاد کرد که می توان این کار را با استفاده از واکنش های کاهش اکسیژن از سنگ های ماه انجام داد. مشکل این است که به دلیل جاذبه کم، او به سرعت آن را از دست می دهد. تا آنجا که به آب مربوط می شود، برنامه های قبلی برای بمباران سطح ماه با دنباله دارها ممکن است کارساز نباشد. معلوم شد که مقدار زیادی H محلی در خاک ماه وجود دارد₂0، به خصوص در اطراف قطب جنوب.

سایر کاندیداهای احتمالی برای شکل‌دهی زمین - شاید فقط جزئی - یا پاراترافورمینگ، که شامل ایجاد روی اجسام فضایی بیگانه است. زیستگاه های بسته برای انسان (6) اینها عبارتند از: تیتان، کالیستو، گانیمد، اروپا و حتی عطارد، قمر زحل انسلادوس و سیاره کوتوله سرس.

6. بینش هنری زمین‌سازی جزئی

اگر فراتر برویم، به سیارات فراخورشیدی، که در میان آنها به طور فزاینده ای با جهان هایی با شباهت زیادی به زمین مواجه می شویم، ناگهان وارد سطح کاملاً جدیدی از بحث می شویم. ما می‌توانیم سیاراتی مانند ETP، BP و شاید حتی HP را از فاصله دور شناسایی کنیم. آنهایی که در منظومه شمسی نداریم. سپس دستیابی به چنین دنیایی به مشکلی بزرگتر از فناوری و هزینه های شکل گیری زمین تبدیل می شود.

بسیاری از پیشنهادات مهندسی سیاره شامل استفاده از باکتری های اصلاح شده ژنتیکی است. گری کینگیک میکروبیولوژیست دانشگاه ایالتی لوئیزیانا که شدیدترین موجودات روی زمین را مطالعه می کند، خاطرنشان می کند:

"زیست شناسی مصنوعی مجموعه ای شگفت انگیز از ابزارها را در اختیار ما قرار داده است که می توانیم از آنها برای ایجاد انواع جدیدی از موجودات که به طور خاص برای سیستم هایی که می خواهیم برنامه ریزی کنیم، استفاده کنیم."

این دانشمند چشم‌اندازهای زمین‌سازی را تشریح می‌کند و توضیح می‌دهد:

ما می‌خواهیم میکروب‌های منتخب را مطالعه کنیم، ژن‌هایی را پیدا کنیم که مسئول بقا و مفید بودن برای شکل‌گیری زمین هستند (مانند مقاومت در برابر تشعشع و کمبود آب)، و سپس این دانش را برای مهندسی ژنتیک میکروب‌های طراحی‌شده خاص به کار ببریم.

این دانشمند بزرگترین چالش ها را در توانایی انتخاب ژنتیکی و تطبیق میکروب های مناسب می بیند و معتقد است که غلبه بر این مانع ممکن است "ده سال یا بیشتر" طول بکشد. او همچنین خاطرنشان می‌کند که بهترین کار توسعه «نه فقط یک نوع میکروب، بلکه چندین نوع میکروب است که با هم کار می‌کنند».

به‌جای شکل‌دهی زمین یا علاوه بر شکل‌دهی به محیط بیگانه، کارشناسان پیشنهاد کرده‌اند که انسان‌ها می‌توانند از طریق مهندسی ژنتیک، بیوتکنولوژی و پیشرفت‌های سایبرنتیکی خود را با این مکان‌ها سازگار کنند.

لیزا نیپ از تیم ماشین‌های مولکولی آزمایشگاه رسانه MIT، گفت که زیست‌شناسی مصنوعی می‌تواند به دانشمندان اجازه دهد تا انسان‌ها، گیاهان و باکتری‌ها را از نظر ژنتیکی اصلاح کنند تا ارگانیسم‌ها را با شرایط سیاره دیگر تطبیق دهند.

مارتین جی. فاگ، کارل سیگان روزه می گیرند رابرت زوبرین i ریچارد ال.اس. تایلومن معتقدم که ساختن دنیاهای دیگر - به عنوان ادامه تاریخ حیات محیط در حال تغییر روی زمین - کاملا غیر قابل قبول است. وظیفه اخلاقی انسانیت. آنها همچنین نشان می دهند که سیاره ما در نهایت به هر حال دیگر قابل دوام نخواهد بود. در دراز مدت، باید نیاز به حرکت را در نظر بگیرید.

اگرچه طرفداران معتقدند که هیچ ارتباطی با شکل گیری زمین سیارات بایر وجود ندارد. مسائل اخلاقی، نظراتی وجود دارد که در هر صورت دخالت در طبیعت غیراخلاقی است.

با توجه به رفتار قبلی بشر با زمین، بهتر است سیارات دیگر را در معرض فعالیت های انسانی قرار ندهید. کریستوفر مک کی استدلال می کند که شکل دهی زمین از نظر اخلاقی تنها زمانی درست است که ما کاملاً مطمئن باشیم که سیاره بیگانه حیات بومی را پنهان نمی کند. و حتی اگر موفق شدیم آن را پیدا کنیم، نباید سعی کنیم آن را برای استفاده خود تغییر دهیم، بلکه به گونه ای عمل کنیم که با این زندگی بیگانه سازگار شوید. به هیچ وجه برعکس.

همچنین ببینید: