Obrazový kredit: NASA
Miestne má Zem svoje obývateľné extrémy: Antarktída, saharská púšť, Mŕtve more, Etna. Globálne je naša modrá planéta umiestnená v obývateľnej zóne slnečnej sústavy alebo v oblasti „Zlatovláska“, kde teplota a tlak sú práve na podporu kvapalnej vody a života. Za hranicami tejto zóny Zlatonosy obiehajú naši dvaja susedia: útek skleníková planéta Venuša, ktorá je z pohľadu zlatovláska „príliš horúca“ a chladná červená planéta Mars, ktorá je „príliš chladná“.
Pri priemernej globálnej teplote -55 ° C je Mars veľmi studenou planétou. Štandardné modely na zahrievanie Marsu zvyšujú túto priemernú teplotu najskôr pomocou skleníkových plynov, potom pestujú plodiny upravené na chlad a fotosyntetické mikróby. Tento model terraformingu zahŕňa rôzne vylepšenia, ako sú orbitálne zrkadlá a chemické továrne, ktoré vylievajú fluórované uhľovodíky. Nakoniec s pomocou biológie, industrializácie a času by sa atmosféra začala zhustnúť (súčasná marťanská atmosféra je o 99% tenšia ako Zem). Terraformovanie Marsu v závislosti od výberu a koncentrácie použitých skleníkových plynov môže trvať mnoho desaťročí až storočia, kým by astronaut mohol začať hľadať priezor a prvýkrát dýchať marťanský vzduch. Takéto návrhy by iniciovali prvé vedomé úsilie v oblasti planetárneho inžinierstva a zamerali by sa na zmenu globálneho prostredia na menej menej nepriateľské k životu, ako ho známe pozemsky.
Ďalšou verziou týchto globálnych zmien je miestna verzia, ktorá je známa tým, ktorí chodili po Sahare. Život občas kvitne do púštnej oázy. Podľa biológa Omara Pensada Diaza, riaditeľa projektu Mex-Areohab, možno lokálnu stratégiu na zmenu Marsu najlepšie porovnať s transformáciou Marsu naraz oázu. Minimálna veľkosť oázy siaha až k priemeru plastového krytu v tvare kupoly, podobne ako skleník s ohrievačom priestoru. Týmto spôsobom je mikroterapeutické formovanie menšou alternatívou planéty, ktorá je inak otvoreným systémom unikajúcim do vesmíru. Diaz porovnáva spôsob, akým by fyzik mohol zmeniť Mars s priemyselnými nástrojmi na skleníkové metódy biológa.
Diaz hovoril s časopisom Astrobiology Magazine o tom, čo by to mohlo znamenať prestavať Mars s malými štadiónmi, až kým nevyrastú v bujné púštne oázy.
Astrobiologický časopis (AM) : Bolo by správne dospieť k záveru, že študujete rozdiely medzi globálnou a miestnou stratégiou terraformovania?
Omar Pensado Diaz (OPD): Teším sa na integráciu modelov a sústredím sa skôr na ich rozdiely. Globálne terraformovanie alebo otepľovanie planéty super skleníkovými plynmi je stratégia alebo model koncipovaný z hľadiska fyziky; zatiaľ čo model, ktorý navrhujem, je videný z biologického hľadiska.
Hovorím o modeli nazývanom mikroterformácia, ktorý bude možný pomocou nástroja s názvom Minimálna jednotka terraformingu (MUT). Pojem minimálna jednotka terraformingu sa vysvetľuje ako ekosystém fungujúci ako základná jednotka prírody. MUT zahŕňa skupinu živých organizmov a ich fyzikálne a chemické prostredie, v ktorom žijú, ale používa sa na vývoj procesu biologickej kolonizácie a prestavby na Marse.
Umelcovo poňatie toho, ako by mohol terraformovaný Mars s oceánom, ktorý pokrýva väčšinu jeho severnej pologule, vyzerať z obežnej dráhy. Marky, ako terraformoval Michael Carroll. V roku 1991 bol tento obrázok použitý na prednej strane obálky Príroda s názvom „Mars Marsitable“.
Technicky povedané, je to pod tlakom kupolovitý skleník, ktorý by obsahoval a chránil vnútorný ekosystém. Tento komplex by nebol izolovaný od okolia; naopak, bol by s ňou neustále v kontakte, ale kontrolovaným spôsobom.
Dôležitá je výmena plynu medzi jednotkami MUT a marťanským prostredím, takže samotný ekosystém má dramatickú úlohu. Cieľom tohto procesu je generovať fotosyntézu. Tu musíme brať do úvahy rastliny, ktoré pokrývajú povrchové a chemické továrne spracúvajúce atmosféru.
AM: Aké by boli výhody miestnej práce pri použití modelu oázy v púšti? Máte na mysli biologickú analógiu so základnou terraformujúcou jednotkou, ako majú biologické bunky vnútornú rovnováhu, ale aj výmeny s vonkajšou bunkou, ktorá sa líši pre celého hostiteľa?
OPD: Výhody, ktoré v tomto modeli nájdem, spočívajú v tom, že môžeme proces terraformovania iniciovať rýchlejšie, ale v niekoľkých fázach to je dôvod, prečo sa mikroterraformuje.
Hlavnou a najdôležitejšou výhodou je však to, že môžeme zabezpečiť, aby sa život rastlín začal podieľať na tomto procese pomocou technológie. Život je informácia, ktorá spracúva informácie okolo seba a začína proces prispôsobovania vnútorným podmienkam jednotky. Tu tvrdíme, že život má plasticitu a že sa nielen prispôsobuje okolitým podmienkam, ale tiež prispôsobuje životné prostredie svojim okolnostiam. V jazyku genetiky to znamená, že existuje interakcia medzi genotypom a prostredím, čo vedie k adaptácii fenotypových prejavov na dominantné podmienky.
Teraz, v malom prostredí, ako je jednotka s priemerom približne 15 alebo 20 yardov, by sme mohli mať oveľa teplejšie prostredie ako mimo jednotky.
AM: Popíšte, ako môže vyzerať jednotka.
OPD: Priehľadná dvojvrstvová kupola z plastových vlákien. Kopula by vo vnútri spôsobila skleníkový efekt, ktorý by výrazne zvýšil teplotu počas dňa a chránil by ju pred nízkymi teplotami v noci. Ďalej, tlak atmosféry by bol vo vnútri vyšší o 60 až 70 milibarov. To by stačilo na to, aby sa umožnil fotosyntetický proces rastlín, ako aj tekutá voda.
Z termodynamického hľadiska teraz hovoríme o nedostatku rovnováhy. Aby sme mohli Mars reaktivovať, musíme si vytvoriť termodynamickú nerovnováhu. Jednotka by vygenerovala to, čo je potrebné ako prvé, napríklad odplyňovanie pôdy z dôvodu teplotných rozdielov. Takýto proces je cieľom spolu s cestou ku globálnej stratégii.
Presne povedané, jednotky by boli ako pasce zachytávajúce oxid uhličitý; uvoľňujú kyslík a vytvárajú biomasu. Kyslík by sa potom periodicky uvoľňoval do atmosféry. Ventilový systém by uvoľňoval plyny von a akonáhle sa vnútorný atmosférický tlak zníži na 40 alebo 35 milibarov, ventily sa automaticky zatvoria. A iní sa otvoria a nasávaním sa plyn dostane do jednotky a pôvodný atmosférický tlak sa zníži. Tento systém by umožnil nielen uvoľňovanie kyslíka, ale tiež uvoľňovanie iných plynov.
AM: V takom modeli oázy ide o otvorený systém, nemal by však žiadny vplyv na regionálne podmienky. Inými slovami, zníži sa miestny únik a v týchto prípadoch, ako sa mikroterapeutické formáty líšia od fungovania skleníkov?
OPD: Skleníky - v tomto prípade minimálna jednotka terraformingu - sa na Marse začínajú postupne meniť. Rozdiel závisí od rozsahu jeho pôsobenia, pretože v tomto prípade začína proces mikrotriedenia. Okrem toho záleží na tom, ako sa na to pozeráte, pretože touto metódou sa snažíme opakovať evolučný vzorec, ktorý bol kedysi úspešný na Zemi, s cieľom transformovať atmosféru planéty na inú a prinútiť Mars vstúpiť do fázy termodynamickej nerovnováhy. ,
Hlavnou výhodou je, že môžeme riadiť proces formovania v mikro mierke; Môžeme z Marsu urobiť rýchlejšie miesto na Zemi rýchlejšie a súčasne ho ovplyvniť okolitým prostredím. To je najdôležitejší aspekt: pokročiť v rýchlejšom postupe. Ako som už povedal, ide o to, aby sa nasledoval rovnaký vývojový model, aký sa vyvinul na Zemi krátko po tom, ako sa objavila fotosyntéza. Existovali pozemské rastliny, ktoré pretvorili a terraformovali Zem, tvorili dixoid uhlíka z povrchu a distribuovali ho do atmosféry, ktorá v tom čase existovala.
Drs. Chris McKay a Robert Zubrin predstavili zaujímavý model, ktorý navrhuje umiestnenie troch veľkých orbitálnych zrkadiel. Zrkadlá by odrážali slnečné svetlo na južnom póle Marsu a sublimovali vrstvu suchého ľadu (sneh oxidu uhličitého), aby sa zvýšil skleníkový efekt a urýchlilo globálne otepľovanie planéty.
Takéto zrkadlá by mali veľkosť Texasu.
Myslím si, že ak by sa rovnaká infraštruktúra použitá v týchto zrkadlách namiesto toho použila na stavbu kopulí pre minimálnu jednotku terraformovania nad marťanským povrchom, generovali by sme vyššie rýchlosti odplyňovania a rýchlejšie okysličovanie atmosféry. Okrem toho by sa časť povrchu rovnako zahriala, pretože jednotky by zadržiavali slnečné teplo a neodrážali ho od povrchu.
Nedostatok tekutej vody pre ekosystémy vo vnútri jednotiek je diskutabilný; Adam Bruckner z University of Washington však môže použiť aj variant návrhu. Spočíva v použití kondenzátora zeolitu (minerálneho katalyzátora); potom, odsávanie vody z vlhkosti privádzaného vzduchu. Voda sa nalievala dovnútra. Opäť by sme aktivovali niektoré fázy hydrologického cyklu, zachytávali oxid uhličitý, uvoľňovali plyny do atmosféry a robili povrch úrodnejšou pôdou. Urobili by sme zrýchlené terraformovanie na veľmi malej časti Marsu, ale ak umiestnime stovky týchto jednotiek, odplyňovacie účinky na povrchu a atmosfére budú mať planetárne následky.
AM: Keď na Zemi fungovali uzavreté biosféry ako Biosféra 2, vznikli problémy napríklad s stratou kyslíka v dôsledku kombinácie s horninami za vzniku uhličitanov. Existujú v súčasnosti príklady rozsiahlych, sebestačných systémov na Zemi?
OPD: Veľké, sebestačné systémy postavené ľuďmi? Neviem, ale život sám je sebestačný systém, ktorý z okolitého prostredia berie to, čo potrebuje.
To bol problém uzavretých biosfér, neboli schopní vytvoriť obvod spätnej väzby, ako sa to deje na Zemi. Okrem toho by som navrhovaný systém nezavrel; interagoval by s prostredím Marsu v intervaloch tým, že by uvoľňoval časť toho, čo by bolo spracované pôsobením fotosyntézy, pričom by sa začlenili nové plyny. Minimálna jednotka terraformingu nebude uzavretým systémom.
Ak vezmeme do úvahy „teóriu Gaia“ Jamesa Lovelocka, mohli by sme považovať Zem za rozsiahly, sebestačný systém, pretože biogeochemické cykly sú aktívne - situácia, ktorá sa dnes na Marse nedeje. Veľká časť jeho kyslíka je kombinovaná s jeho povrchom, čo dodáva planéte oxidovaný charakter. V tomto zmysle by sa v rámci minimálnej jednotky terraformingu biogeochemické cykly reaktivovali. Tieto kopule by okrem iného uvoľňovali kyslík a uhličitany, takže uvoľňovanie by začalo postupne prúdiť do atmosféry planéty.
AM: Najrýchlejšou metódou často uvádzanou pre globálne terraformovanie je zavedenie fluórovaných uhľovodíkov do atmosféry Marsu. S malými percentuálnymi zmenami nasleduje veľká zmena teploty a tlaku. To závisí od slnečnej interakcie. Má tento mechanizmus k dispozícii uzavretú bublinu, napríklad ak ultrafialové svetlo neprenikne do kupoly?
OPD: Hovoríme o alternatívnom spôsobe - nepoužívanie fluórovaných uhľovodíkov a iných skleníkových plynov. Metóda, ktorú navrhujeme, zachytáva oxid uhličitý na zvýšenie biomasy, uvoľňuje kyslík a vnútorné ukladanie tepla, a to všetko za účelom generovania odplynenia oxidu uhličitého vo vnútri jednotky. Ďalšie plyny zachytené dnes v zemi by sa uvoľňovali do atmosféry Marsu, aby ju postupne zhutňovali. Priame vystavenie ekosystému ultrafialovým lúčom by bolo v skutočnosti kontraproduktívne na zachytávanie oxidu uhličitého, tvorbu biomasy a výrobu podzemného plynu. Kopula presne chráni ekosystém pred chladom a ultrafialovým žiarením, ako aj udržuje jeho vnútorný tlak.
Teraz by kupola bola dôležitým odvádzačom tepla a tepelným izolátorom. Doterajšia analógia buniek je kopula ako biologická membrána, ktorá vedie lokálny ekosystém k termodynamickej nerovnováhe. Táto nerovnováha by umožnila rozvoj života.
AM: Boli by lokálne vysoké koncentrácie skleníkových plynov (ako je metán, oxid uhličitý alebo CFC) miestne toxické skôr, ako by mali globálne účinky?
OPD: Život sa môže prispôsobiť podmienkam, ktoré sú pre nás toxické; zvýšená koncentrácia oxidu uhličitého môže byť prospešná pre rastliny a dokonca môže zvýšiť ich produkciu, alebo, podobne ako v prípade metánu, existuje niekoľko metanogénnych organizmov, ktoré tento plyn potrebujú na živobytie.
Takéto plyny sú vhodné na zvýšenie globálnej teploty; na druhej strane je oxid uhličitý najvhodnejším plynom pre život rastlín. Cieľom je reprodukovať vývojové vzorce vedúce k postupnej adaptácii týchto organizmov na nové prostredie a prispôsobeniu životného prostredia týmto organizmom.
AM: Globálne terraformovanie na Marse má časové rozsahy, ktoré sa pohybujú od jedného storočia po dlhé. Existujú spôsoby, ako odhadnúť, či miestne úsilie môže urýchliť obývateľnosť, pomocou navrhovaného modelu oázy?
OPD: To bude závisieť od fotosyntetickej účinnosti rastlín a ich schopnosti prispôsobiť sa prostrediu a zároveň prispôsobiť životné prostredie. Môžeme však zvážiť dva hodnotenia: jedno miestne a jedno globálne.
Presnejšie povedané, tieto odhady sa môžu najprv zmerať na každej minimálnej jednotke terraformingu prostredníctvom fotosyntetickej účinnosti, rýchlosti okysličenia, zachytávania oxidu uhličitého a odplynenia povrchu kupoly. Táto miera bude závisieť od slnečného žiarenia a skleníkového efektu. Na globálnej úrovni by rýchlosť prestavby planéty závisela od toho, koľko minimálnych jednotiek by bolo možné nainštalovať po celom povrchu Marsu. To znamená, že ak existuje viac minimálnych jednotiek terraformingu, transformácia planéty by sa dokončila rýchlejšie.
Chcel by som objasniť niečo, čo považujem v tejto chvíli za dôležité. Hlavným úspechom by bolo premeniť Mars na zelenú planétu skôr, ako by ju ľudia mohli obývať tak, ako to robíme dnes na Zemi. Bolo by výnimočné vidieť, ako život rastlín reaguje, najskôr vo vnútri Minimálnej jednotky terraformingu a potom, keď tieto stroje ukončia svoj cyklus a život sa objaví ako explózia do vonkajšieho prostredia, uvidíme nezastaviteľnú špekuláciu, ktorá sa od života uskutoční bude reagovať na životné prostredie a životné prostredie bude reagovať na život.
A tak môžeme pozorovať stromy, ako sú borovice, ktoré na Zemi majú veľké a rovné drevo. Na Marse môžeme mať pružnejší druh, taký silný, aby odolal nízkym teplotám a fúkajúcim vetrom. Ako fotosyntetické stroje by borovice plnili svoju úlohu ako planétové transformátory, udržiavajúce vodu, minerály a oxid uhličitý na akumuláciu biomasy.
AM: Aké plány do budúcnosti máte pre výskum?
OPD: Chcem iniciovať čiastočné simulácie marťanských podmienok. To je potrebné na testovanie a zlepšenie činnosti minimálnej jednotky terraformingu, ako aj fyziologickej odpovede rastlín v takýchto podmienkach. Inými slovami, skúšky.
Toto je multidisciplinárne a medziinštitucionálne vyšetrovanie, preto bude potrebná účasť inžinierov, biológov a genetických špecialistov, ako aj iných vedeckých organizácií, ktoré sa zaujímajú o túto tému. Musím povedať, že je to iba prvý pokus; je to teória toho, čo by sa mohlo urobiť, a teórie, ktorú by sme mohli vyskúšať na našej planéte, napríklad bojom proti šíreniu agresívnej púšte, rehabilitáciou pozemkov a vytváraním prekážok na zastavenie jej postupného napredovania.
Pôvodný zdroj: Astrobiology Magazine
Tu je článok o podobnom projekte. Pamätáte si biosféru 2?
