Ideja o oblikovanju Marsa - zvana "Zemljin blizanac" - fascinantna je ideja. Između topljenja polarnih ledenih kapa, polako stvaranja atmosfere, a zatim oblikovanja okoliša da ima lišće, rijeke i stojeća vodna tijela, dovoljno je prostora za nadahnuće gotovo svakome! Ali koliko bi trajalo takvo nastojanje, koliko bi nas to koštalo i je li zaista učinkovito korištenje našeg vremena i energije?
Takva su pitanja bila obrađena u dva rada predstavljena u NASA-inoj radionici „Planetarna naučna vizija 2050“ prošlog tjedna (pon. 27. veljače - srijeda 1. ožujka). Prvi, naslovljen "Vremenska crta oblikovanja", predstavlja apstraktni plan za pretvaranje Crvene planete u nešto zeleno i useljivo. Druga, pod nazivom „Marsovo oblikovanje - pogrešan put“, odbacuje ideju potpuno oblikovanja i predstavlja alternativu.
Bivši rad priredili su Aaron Berliner sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley i Chris McKay iz Sektora svemirskih znanosti u NASA-ovom istraživačkom centru Ames. U svom radu, dva istraživača predstavljaju vremensku traku za oblikovanje Marsa koja uključuje fazu zagrijavanja i fazu oksigenacije, kao i sve potrebne korake koji bi prethodili i slijedili.
Kako su naveli u uvodu svog rada:
„Teraformiranje Marsa može se podijeliti u dvije faze. Prva faza je zagrijavanje planeta od sadašnje prosječne površinske temperature od -60 ° C do vrijednosti bliske prosječnoj Zemljinoj temperaturi do + 15 ° C i ponovno stvaranje guste atmosfere CO². Ova faza zagrijavanja relativno je laka i brza i mogla bi potrajati ~ 100 godina. Druga faza stvara razinu O² u atmosferi koja bi ljudima i drugim velikim sisavcima omogućila da normalno dišu. Ova faza oksigenacije relativno je teška i trajat će 100 000 godina ili više, osim ako se ne postavi tehnološki iskorak. "
Prije nego što ovo počnu, Berliner i McKay priznaju da je potrebno poduzeti određene „pred-oblikovanje“ korake. Oni uključuju istraživanje okoliša Marsa kako bi se utvrdila razina vode na površini, razina ugljičnog dioksida u atmosferi i ledu u polarnim regijama i količina nitrata u marsovskom tlu. Kako objašnjavaju, sve je to ključno za praktičnost stvaranja biosfere na Marsu.
Do sada, raspoloživi dokazi upućuju na sva tri elementa koja na Marsu postoje u izobilju. Dok je većina vode na Marsu trenutno u obliku leda u polarnim regijama i polarnim kapama, tamo je dovoljno za podupiranje ciklusa vode - upotpunjen oblacima, kišom, rijekama i jezerima. U međuvremenu, neke procjene tvrde da u polarnim regijama ima dovoljno CO² u obliku leda da bi se stvorila atmosfera jednaka tlaku razine mora na Zemlji.
Dušik je također osnovni zahtjev za životom i potreban sastavni dio atmosfere koja prozračuje, a nedavni podaci imaju Radoznalost Rover pokazuju da nitrati čine ~ 0,03% mase tla na Marsu, što potiče na oblikovanje tla. Povrh toga, znanstvenici će se morati baviti određenim etičkim pitanjima koja se odnose na to kako oblikovanje terena može utjecati na Mars.
Na primjer, ako na Marsu trenutno postoji život (ili život koji bi se mogao oživjeti), to bi predstavljalo nespornu etičku dilemu za ljudske koloniste - posebno ako je taj život povezan sa životom na Zemlji. Kako objašnjavaju:
"Ako je marsovski život povezan sa zemaljskim životom - vjerojatno zbog razmjene meteorita - onda je situacija poznata i pitanja koje druge vrste zemaljskog života uvesti i kada ih treba riješiti. Međutim, ako je marsovski život nepovezan sa zemaljskim životom i očito predstavlja drugu životnu genezu, tada se postavljaju značajna tehnička i etička pitanja. "
Da bi slomili prvu fazu - „fazu zagrijavanja“ - sažeto, autori se bave problemom koji nam je poznat danas. U suštini, ovdje na Zemlji mijenjamo vlastitu klimu uvodeći CO 2 i „super staklenički plinovi“ u atmosferu, što povećava Zemljinu prosječnu temperaturu brzinom od više stupnjeva Celzija. I dok je ovo bilo nenamjerno na Zemlji, na Marsu bi se moglo ponovno stvoriti namjera za zagrijavanje okoliša.
„Vremenski okvir za zagrijavanje Marsa nakon usredotočenih napora za proizvodnju stakleničkih plinova kratak je, svega 100 godina, ili malo više“, tvrde oni. "Kada bi se svi solarni incidenti na Marsu zabilježili sa 100% -tnom efikasnošću, tada bi se Mars zagrijao do temperature nalik Zemlji u približno 10 godina. Međutim, učinkovitost efekta staklene bašte vjerojatno je oko 10%, tako da bi vrijeme potrebno za zagrijavanje Marsa bilo ~ 100 godina. '
Jednom kada se stvori ova gusta atmosfera, sljedeći korak uključuje pretvaranje u nešto prozračno za ljude - gdje bi razina O² bila ekvivalentna otprilike 13% tlaka zraka na Zemlji, a razina CO² bila bi manja od 1%. Ova faza, poznata i kao „faza oksigenacije“, trajala bi znatno duže. Još jednom se okreću zemaljskom primjeru kako bi pokazali kako takav proces može funkcionirati.
Tamo na Zemlji, tvrde, visoka razina plina kisika (O²) i niska razina CO² posljedica su fotosinteze. Te se reakcije oslanjaju na sunčevu energiju za pretvaranje vode i ugljičnog dioksida u biomasu - što je predstavljeno jednadžbom H²O + CO² = CH²O + O². Kao što ilustriraju, ovaj bi postupak trajao između 100.000 i 170.000 godina:
„Kad bi se sav incident sunčeve svjetlosti na Marsu iskoristio sa stopostotnom efikasnošću za obavljanje ove kemijske transformacije, bilo bi potrebno samo 17 godina da se proizvedu visoke razine O². Međutim, vjerojatna učinkovitost bilo kojeg procesa koji H2O i CO² može transformirati u biomasu i O² znatno je manja od 100%. Jedini primjer procesa koji globalno može promijeniti CO2 i O cijele biljke je globalna biologija. Na Zemlji je učinkovitost globalne biosfere u korištenju sunčeve svjetlosti za proizvedenu biomasu i O2 0,01%. Dakle, vremenski raspon za stvaranje atmosfere bogate O² na Marsu iznosi 10.000 x 17 godina, odnosno ~ 170.000 godina. "
Međutim, dopuštaju sintetičku biologiju i druge biotehnologije, za koje tvrde da bi mogle povećati učinkovitost i smanjiti vremenski okvir na čvrstih 100.000 godina. Osim toga, ako bi ljudska bića mogla koristiti prirodnu fotosintezu (koja ima relativno visoku učinkovitost od 5%) na cijelom planetu - tj. Sadnju lišća na cijelom Marsu - tada bi se vremenski raspon mogao svesti na čak nekoliko stoljeća.
Konačno, oni ocrtavaju korake koje je potrebno poduzeti kako bi se lopta kotrljala. Ti koraci uključuju prilagođavanje sadašnjih i budućih robotskih misija za procjenu marsovskih resursa, matematičke i računalne modele koji bi mogli ispitati uključene procese, inicijativu za stvaranje sintetičkih organizama za Mars, sredstvo za testiranje tehnika oblikovanja terena u ograničenom okruženju i planetarni sporazum koji će uspostavili bi ograničenja i zaštitu.
Citirajući Kim Stanleya Robinsona, autora Trilogije o Crvenom Marsu, (seminarsko djelo znanstvene fantastike o oblikovanju Marsa), oni pozivaju na akciju. Baveći se vremenom koliko će trajati proces oblikovanja Marsa, oni tvrde da bismo "i mi mogli početi i sada".
Na to Valeriy Yakovlev - astrofizičar i hidrogeolog iz Laboratorija za kvalitetu vode u Harkovu, Ukrajina - nudi neslaganje. U svom radu „Mars oblikovanje Marsa - pogrešan put“ on govori o stvaranju svemirskih biosfera u Zemljinoj orbiti koje se oslanjaju na umjetnu gravitaciju (poput O'Neillovog cilindra) kako bi se ljudi navikli na život u prostor.
Gledajući jedan od najvećih izazova kolonizacije svemira, Yakovlev ukazuje na to kako život na tijelima poput Mjeseca ili Marsa može biti opasan za doseljenike. Osim što su bili podložni solarnom i kozmičkom zračenju, kolonisti bi se morali nositi sa znatno nižom gravitacijom. U slučaju Mjeseca, to bi bilo otprilike 0,165 puta više nego što ljudi doživljavaju ovdje na Zemlji (aka. 1 g), dok bi na Marsu bilo oko 0,376 puta.
Dugoročni učinci toga nisu poznati, ali jasno je da bi uključivao mišićnu degeneraciju i gubitak kostiju. Gledajući dalje, potpuno je nejasno koji bi učinci bili na tu djecu koja su rođena u bilo kojem okruženju. Baveći se načinima na koji ih se može ublažiti (uključujući medicinu i centrifuge), Yakovlev ističe kako bi one najvjerojatnije bile neučinkovite:
„Nada u razvoj lijeka neće poništiti fizičku degradaciju mišića, kostiju i cijelog organizma. Rehabilitacija u centrifugi je manje poželjno rješenje u usporedbi s brodskom biosferom gdje je moguće pružiti bitno stalnu imitaciju normalne gravitacije i zaštitnog kompleksa od bilo kakvih štetnih utjecaja svemirskog okoliša. Ako je put istraživanja svemira stvaranje kolonije na Marsu i daljnji pokušaji oblikovanja planeta, to će dovesti do neopravdanog gubitka vremena i novca i povećati poznate rizike ljudske civilizacije. "
Uz to, ukazuje na izazove stvaranja idealnog okruženja za pojedince koji žive u svemiru. Osim jednostavnog stvaranja boljih vozila i razvoja sredstava za pribavljanje potrebnih resursa, postoji i potreba za stvaranjem idealnog svemirskog okruženja. U suštini, ovo zahtijeva razvoj kućišta koje je optimalno u pogledu veličine, stabilnosti i udobnosti.
U svjetlu toga, Yakolev predstavlja ono što smatra najvjerojatnijim izgledima za izlazak čovječanstva u svemir između sada i 2030. To će uključivati stvaranje prvih svemirskih biosfera s umjetnom gravitacijom, što će dovesti do ključnog razvoja u pogledu materijala tehnologiju, sustave za održavanje života i robotske sustave i infrastrukturu potrebnu za instaliranje i servisiranje staništa u Low Earth Orbit (LEO).
Ta su staništa mogla biti servisirana zahvaljujući stvaranju robotskih svemirskih letjelica koje bi mogle prikupljati resurse iz obližnjih tijela - poput Mjeseca i objekata oko Zemlje (NEO). Ovaj koncept ne bi samo uklonio potrebu za planetarnom zaštitom - tj. Brige o kontaminaciji Marsove biosfere (pod pretpostavkom prisutnosti bakterijskog života), već bi omogućio i da se ljudska bića postupno naviknu na prostor.
Kako je Yakovlev rekao za Space Magazine putem e-maila, prednosti svemirskih staništa mogu se podijeliti u četiri točke:
„1. Ovo je univerzalni način savladavanja beskonačnih prostora Kozmosa, kako u Sunčevom sustavu, tako i izvan njega. Ne trebaju nam površine za postavljanje kuća, već resursi koje će roboti dostavljati s planeta i satelita. 2. Mogućnost stvaranja staništa što je bliže zemaljskoj kolijevci omogućuje bijeg od neizbježne fizičke degradacije pod drugom gravitacijom. Lakše je stvoriti zaštitno magnetsko polje.
„3. Prebacivanje između svjetova i izvora resursa neće biti opasna ekspedicija, već normalan život. Je li dobro za mornare bez svojih obitelji? 4. Vjerojatnost smrti ili degradacije čovječanstva kao posljedice globalne katastrofe značajno se smanjuje, jer kolonizacija planeta uključuje izviđanje, isporuku robe, prijevoz roletom ljudi - a to je mnogo duže od izgradnje biosfere u Mjesečevoj orbiti. Dr. Stephen William Hawking je u pravu, osoba nema puno vremena. "
S obzirom na svemirska staništa, mogla bi započeti neka vrlo ključna istraživanja, uključujući medicinska i biološka istraživanja koja bi uključivala prvo dijete rođeno u svemiru. To bi također olakšalo razvoj pouzdanih svemirskih šatlova i tehnologija za vađenje resursa, što će biti korisno za naseljavanje drugih tijela - poput Mjeseca, Marsa, pa čak i egzoplaneta.
Konačno, Yakolev smatra da bi se svemirske biosfere mogle ostvariti i u razumnom vremenskom okviru - tj. Između 2030. i 2050. - što jednostavno nije moguće s oblikovanjem terena. Navodeći rastuću prisutnost i moć sektora komercijalnih prostora, Yakolev je također vjerovao da je mnoštvo potrebne infrastrukture već uspostavljeno (ili u razvoju).
"Nakon što prevladamo inerciju razmišljanja +20 godina, eksperimentalna biosfera (poput naselja na Antarktiku s časovima), za 50 godina će porasti prva generacija djece rođene u Kozmosu i Zemlja će se smanjiti, jer će ući u legende u cjelini ... Kao rezultat toga, poništavanje oblikovanja terena bit će otkazano. A naknadna konferencija otvorit će put stvarnom istraživanju Kozmosa. Ponosan sam što sam na istom planetu kao i Elon Reeve Musk. Njegove rakete bit će korisne za podizanje dizajna za prvu biosferu iz lunarnih tvornica. Ovo je blizak i izravan način za osvajanje Kozmosa. "
S obzirom da NASA-ini znanstvenici i poduzetnici poput Elona Muska i Bas Landorpa žele kolonizirati Mars u bliskoj budućnosti, i drugih komercijalnih zrakoplovnih kompanija koje razvijaju LEO, teško je predvidjeti veličinu i oblik čovjekove budućnosti u svemiru. Možda ćemo zajednički odlučiti na putu koji nas vodi do Mjeseca, Marsa i šire. Možda ćemo vidjeti svoje najbolje napore usmjerene u gotovo zemaljski prostor.
Ili ćemo možda vidjeti kako odlazimo u više smjerova odjednom. Dok će se neke skupine zalagati za stvaranje svemirskih staništa u LEO (a kasnije i drugdje u Sunčevom sustavu) koja se oslanjaju na umjetnu gravitaciju i robotske svemirske brodove koji iskopavaju asteroide za materijale, druge će se fokusirati na uspostavljanje nadstrešnica na planetarnim tijelima, s ciljem da ih pretvori u "Nove Zemlje".
Između njih, možemo očekivati da će ljudi u ovom stoljeću početi razvijati stupanj „svemirske stručnosti“, što će nam sigurno doći u korist kada još više počnemo gurati granice istraživanja i kolonizacije!
