Ideja par Marsa veidošanu - aka “Earth’s Twin” - ir aizraujoša. Laikā starp polāro ledus vāciņu izkausēšanu, lēnām atmosfēras radīšanu un pēc tam vides veidošanu, lai būtu lapotnes, upes un stāvošas ūdenstilpes, tur ir pietiekami daudz, lai iedvesmotu gandrīz ikvienu! Bet cik ilgs laiks būtu vajadzīgs šādiem centieniem, ko tas mums izmaksātu, un vai tas tiešām ir efektīvs mūsu laika un enerģijas izmantojums?
Šādi bija jautājumi, kas tika izskatīti divos dokumentos, kas pagājušajā nedēļā tika prezentēti NASA “Planetary Science Vision 2050 Workshop” (pirmdiena, 27. februāris - 1. marts). Pirmajā, kura nosaukums ir “Terorizējošā laika skala”, ir sniegts abstrakts plāns, kā pārvērst Sarkano planētu par kaut ko zaļu un apdzīvojamu. Otrais, kura nosaukums ir “Mars Terraforming - Wrong Way”, pilnībā noraida ideju par teritorijas veidošanu un piedāvā alternatīvu.
Bijušo papīru izgatavoja Ārons Berners no Kalifornijas universitātes Bērklijā un Kriss Makijajs no NASA Ames pētījumu centra Kosmosa zinātnes nodaļas. Savā rakstā abi pētnieki iepazīstina ar Marsa reljefa veidošanas laika grafiku, kurā ietilpst sasilšanas fāze un oksigenēšanas fāze, kā arī visas nepieciešamās darbības pirms un pēc tām.
Kā viņi norāda sava darba ievadā:
“Terraformējošo Marsu var iedalīt divās fāzēs. Pirmais posms ir planētas sasilšana no pašreizējās vidējās virsmas temperatūras -60 ° C līdz vērtībai, kas tuvu Zemes vidējai temperatūrai ir līdz + 15 ° C, un biezas CO 2 atmosfēras atjaunošana. Šis sasilšanas posms ir salīdzinoši viegls un ātrs, un tas varētu aizņemt ~ 100 gadus. Otrajā fāzē tiek iegūts O2 līmenis atmosfērā, kas ļautu cilvēkiem un citiem lieliem zīdītājiem normāli elpot. Šī oksigenācijas fāze ir salīdzinoši sarežģīta, un tai būtu nepieciešami 100 000 gadu vai vairāk, ja vien postulētu par tehnoloģisku izrāvienu. ”
Pirms šie pasākumi var sākties, Berlīne un Makija atzīst, ka ir jāveic daži “pirmsteritorijas veidošanas” pasākumi. Tie ietver Marsa vides izpēti, lai noteiktu ūdens līmeni uz virsmas, oglekļa dioksīda līmeni atmosfērā un ledus formā polārajos reģionos un nitrātu daudzumu Marsa augsnē. Kā viņi paskaidro, visi šie ir atslēga uz biosfēras izgatavošanas procesu uz Marsa.
Līdz šim pieejamie pierādījumi norāda uz visiem trim elementiem, kas pārpilnībā eksistē uz Marsa. Lai gan lielākā daļa Marsa ūdens pašlaik ir ledus veidā polārajos reģionos un polārajos vāciņos, tur ir pietiekami daudz, lai atbalstītu ūdens ciklu - komplektā ar mākoņiem, lietus, upēm un ezeriem. Tikmēr daži aprēķini apgalvo, ka polārajos reģionos ledus formā ir pietiekami daudz CO2, lai radītu atmosfēru, kas ir vienāda ar jūras līmeņa spiedienu uz Zemes.
Slāpeklis ir arī dzīvības pamatprasība un nepieciešama elpojošas atmosfēras sastāvdaļa, kā arī jaunākie dati Ziņkārība Rovers norādiet, ka nitrāti veido ~ 0,03% no zemes masas uz Marsa, kas veicina terora veidošanos. Turklāt zinātniekiem būs jārisina daži ētikas jautājumi, kas saistīti ar to, kā reljefa veidošanās varētu ietekmēt Marsu.
Piemēram, ja uz Marsa šobrīd ir kāda dzīvība (vai dzīvība, kuru varētu atdzīvināt), tas radītu nenoliedzamu ētisko dilemmu cilvēku kolonistiem - it īpaši, ja šī dzīve ir saistīta ar dzīvi uz Zemes. Kā viņi skaidro:
“Ja Marsa dzīvība ir saistīta ar Zemes dzīvi - iespējams, meteorītu apmaiņas dēļ -, tad situācija ir zināma, un ir jārisina jautājumi par to, kādus citus Zemes dzīves veidus ieviest un kad. Tomēr, ja Marsa dzīve nav saistīta ar Zemes dzīvi un skaidri parāda dzīves otro ģenēzi, tad tiek izvirzīti nozīmīgi tehniski un ētiski jautājumi. ”
Lai kodolīgi sadalītu pirmo fāzi - “sasilšanas fāzi”, autori pievēršas mūsdienās pazīstamam jautājumam. Būtībā mēs mainām savu klimatu šeit, uz Zemes, atmosfērā ieviešot CO 2 un “īpaši siltumnīcefekta gāzes”, kas paaugstina Zemes vidējo temperatūru ar ātrumu daudzām Celsija grādiem gadsimtā. Un tā kā tas ir bijis nejauši uz Zemes, uz Marsa to varētu mainīt, lai apzināti sildītu vidi.
"Marsa sasilšanas laiks pēc koncentrētiem centieniem panākt siltumnīcefekta gāzu ražošanu ir īss, tikai aptuveni 100 gadu," viņi apgalvo. “Ja visu Saules incidentu uz Marsa uztvertu ar 100% efektivitāti, tad Marss aptuveni 10 gadu laikā sasildītos līdz Zemei līdzīgai temperatūrai. Tomēr siltumnīcas efekta efektivitāte, domājams, ir aptuveni 10%, tādējādi laiks, kas nepieciešams Marsa sasilšanai, būtu ~ 100 gadi. ”
Kad šī biezā atmosfēra ir izveidota, nākamais solis ir pārveidot to par kaut ko cilvēkiem elpojošu - kur O² līmenis būtu ekvivalents apmēram 13% no jūras līmeņa gaisa spiediena šeit uz Zemes un CO 2 līmenis būtu mazāks par 1%. Šī fāze, kas pazīstama kā “oksigenēšanas fāze”, prasītu ievērojami ilgāku laiku. Viņi atkal vēršas pie zemes piemēra, lai parādītu, kā šāds process varētu darboties.
Viņi apgalvo, ka uz Zemes ir augsts skābekļa gāzes (O²) un zems CO 2 līmenis fotosintēzes dēļ. Šīs reakcijas ir atkarīgas no saules enerģijas, lai ūdeni un oglekļa dioksīdu pārveidotu par biomasu - to attēlo vienādojums H²O + CO² = CH²O + O². Kā viņi ilustrē, šis process prasītu no 100 000 līdz 170 000 gadu:
“Ja visi Saules gaismas avoti uz Marsa tiktu izmantoti ar 100% efektivitāti, lai veiktu šo ķīmisko pārveidošanu, tad augsta O2 līmeņa iegūšanai būtu nepieciešami tikai 17 gadi. Tomēr iespējamā efektivitāte jebkuram procesam, kas var pārveidot H²O un CO 2 par biomasu un O², ir daudz mazāka par 100%. Vienīgais mūsu procesa piemērs, kas var globāli mainīt visas iekārtas CO 2 un O 2, ir globālā bioloģija. Uz Zemes pasaules biosfēras efektivitāte saules gaismas izmantošanā, lai iegūtu biomasu un O2, ir 0,01%. Tādējādi O2 bagātas atmosfēras radīšanas laiks uz Marsa ir 10 000 x 17 gadi vai ~ 170 000 gadu. ”
Tomēr viņi ņem vērā sintētisko bioloģiju un citas biotehnoloģijas, kas, pēc viņu domām, varētu palielināt efektivitāti un samazināt laika grafiku līdz stabiliem 100 000 gadiem. Turklāt, ja cilvēki varētu izmantot dabisko fotosintēzi (kuras efektivitāte ir salīdzinoši augsta - 5%) visā planētā - t.i., stādot zaļumus visā Marsā -, tad laika grafiku varētu samazināt līdz pat dažiem gadsimtiem.
Visbeidzot, viņi izklāsta pasākumus, kas jāveic, lai bumba izkustētos. Šie soļi ietver pašreizējo un turpmāko robotizēto misiju pielāgošanu, lai novērtētu Marsa resursus, matemātiskos un datoru modeļus, kas varētu pārbaudīt iesaistītos procesus, iniciatīvu radīt sintētiskos organismus Marsam, līdzekļus, lai pārbaudītu terraformēšanas paņēmienus ierobežotā vidē, un planētu vienošanos, kas noteiktu ierobežojumus un aizsardzību.
Citējot Kimu Stenliju Robinsonu, Sarkanā Marsa triloģijas autoru (zinātniskās fantastikas pamatdarbs par Marsa veidošanu), viņi izsaka aicinājumu uz rīcību. Runājot par to, cik ilgs laiks prasīs Marsa teritorijas veidošanu, viņi apgalvo, ka mēs “tikpat labi varētu sākt arī tagad”.
Valērijs Jakovļevs - astrofiziķis un hidroģeologs no Kharkovas (Ukraina) Ūdens kvalitātes laboratorijas - piedāvā atšķirīgu viedokli. Savā dokumentā “Mars Terraforming - Wrong Way” viņš norāda uz kosmosa biosfēru izveidi Zema Zemes orbītā, kas balstītos uz mākslīgo gravitāciju (piemēram, O'Neill cilindru), lai ļautu cilvēkiem pierast pie dzīves telpa.
Aplūkojot vienu no lielākajiem kosmosa kolonizācijas izaicinājumiem, Jakovļevs norāda uz to, kā dzīve uz tādiem ķermeņiem kā Mēness vai Marss varētu būt bīstama cilvēku kolonistiem. Papildus kolonistu neaizsargātībai pret saules un kosmisko starojumu nāksies saskarties arī ar ievērojami zemāku smaguma pakāpi. Mēness gadījumā tas būtu aptuveni 0,165 reizes vairāk nekā tas, ko cilvēki piedzīvo šeit uz Zemes (pazīstams arī kā 1 g), turpretī uz Marsa tas būtu aptuveni 0,376 reizes.
Tās ilgtermiņa ietekme nav zināma, taču ir skaidrs, ka tā ietvers muskuļu deģenerāciju un kaulu zudumu. Raugoties tālāk, nav pilnīgi skaidrs, kāda būtu to ietekme uz bērniem, kuri dzimuši abās vidēs. Risinot veidus, kā tos mazināt (ieskaitot zāles un centrifūgas), Jakovļevs norāda, kā tie, visticamāk, būtu neefektīvi:
“Cerība uz zāļu attīstību neatcels muskuļu, kaulu un visa organisma fizisko noārdīšanos. Rehabilitācija centrifūgās ir mazāk lietderīgs risinājums salīdzinājumā ar kuģa biosfēru, kur ir iespējams nodrošināt praktiski nemainīgu normāla gravitācijas un aizsardzības kompleksa imitāciju no jebkādas kosmosa vides kaitīgas ietekmes. Ja kosmosa izpētes ceļš ir izveidot koloniju uz Marsa un turklāt sekojošos mēģinājumus pārveidot planētu, tas novedīs pie nepamatota laika un naudas zaudēšanas un palielinās zināmos cilvēku civilizācijas riskus. ”
Turklāt viņš norāda uz izaicinājumiem, kas saistīti ar ideālas vides radīšanu cilvēkiem, kas dzīvo kosmosā. Papildus labāku transporta līdzekļu radīšanai un vajadzīgo resursu iegūšanas līdzekļu izstrādei ir jāveido arī ideāla kosmosa vide ģimenēm. Būtībā tas prasa tādu mājokļu attīstību, kas ir optimāli izmēra, stabilitātes un komforta ziņā.
Ņemot to vērā, Jakovļevs iepazīstina ar to, ko viņš uzskata par visiespējamākajām cilvēces iziešanas no kosmosa laika posmā no šī brīža līdz 2030. gadam. Tas ietvers pirmo kosmosa biosfēru izveidi ar mākslīgu gravitāciju, kas novedīs pie galvenajām izmaiņām materiālu ziņā. tehnoloģija, dzīvības uzturēšanas sistēmas, kā arī robotizētās sistēmas un infrastruktūra, kas nepieciešama biotopu uzstādīšanai un apkalpošanai zemas zemes orbītā (LEO).
Šos biotopus var apkalpot, pateicoties robotizēta kosmosa kuģa izveidošanai, kas varētu iegūt resursus no tuvējiem ķermeņiem - piemēram, Mēness un Zemes objektiem (NEO). Šis jēdziens ne tikai noņemtu vajadzību pēc planētu aizsardzības - t.i., raizes par Marsa biosfēras piesārņošanu (pieņemot, ka pastāv baktēriju dzīvība), bet arī ļautu cilvēkiem pakāpeniskāk pierast pie kosmosa.
Kā Jakovļevs pa e-pastu stāstīja Space Magazine, kosmosa biotopu priekšrocības var iedalīt četros punktos:
“1. Tas ir universāls veids, kā apgūt Kosmosa bezgalīgās telpas gan Saules sistēmā, gan ārpus tās. Māju uzstādīšanai nav vajadzīgas virsmas, bet gan resursi, kurus roboti piegādās no planētām un satelītiem. 2. Iespēja izveidot biotopu pēc iespējas tuvāk zemes šūpulim ļauj izbēgt no neizbēgamas fiziskas degradācijas citā gravitācijas ietekmē. Vieglāk ir izveidot aizsargājošu magnētisko lauku.
“3. Pārnešana starp pasaulēm un resursu avotiem nebūs bīstama ekspedīcija, bet gan normāla dzīve. Vai tas nāk par labu jūrniekiem bez viņu ģimenēm? 4. Cilvēces nāves vai degradācijas varbūtība globālās katastrofas rezultātā ir ievērojami samazināta, jo planētu kolonizācijā ietilpst iepazīšanās, preču piegāde, cilvēku transportēšana - un tas ir daudz ilgāk nekā biosfēras uzbūve. Mēness orbītā. Dr Stephen William Hawking ir taisnība, cilvēkam nav daudz laika. ”
Ja kosmosa biotopi ir izveidoti, varētu sākties ļoti svarīgi pētījumi, ieskaitot medicīniskos un bioloģiskos pētījumus, kuros iesaistīti pirmie bērni, kas dzimuši kosmosā. Tas arī atvieglotu uzticamu kosmosa vilcienu un resursu ieguves tehnoloģiju attīstību, kas noderēs citu ķermeņu, piemēram, Mēness, Marsa un pat eksoplanetu, apmešanai.
Galu galā Jakovļevs domā, ka kosmosa biosfēras varētu izveidot arī saprātīgā termiņā - t.i., laikā no 2030. gada līdz 2050. gadam -, kas vienkārši nav iespējams ar teritorijas veidošanu. Norādot uz pieaugošo komerciālo kosmosa nozares klātbūtni un jaudu, Yakolev arī uzskatīja, ka liela daļa nepieciešamās infrastruktūras jau ir izveidota (vai tiek izstrādāta).
“Pēc tam, kad būsim pārvarējuši +20 gadu domāšanas inerci, eksperimentālo biosfēru (piemēram, apmetni Antarktīdā ar pulksteņiem), pēc 50 gadiem augs pirmā kosmosā dzimušo bērnu paaudze un Zeme samazināsies, jo tā nonāks leģendas kopumā… Rezultātā teritoriju veidošana tiks atcelta. Un nākamā konference pavērs ceļu reālai Kosmosa izpētei. Es lepojos, ka esmu uz tās pašas planētas, kur Elons Rīds Musks. Viņa raķetes būs noderīgas, lai paceltu pirmās biosfēras dizainus no Mēness rūpnīcām. Šis ir tuvs un tiešs veids, kā iekarot Kosmosu. ”
Tā kā NASA zinātnieki un uzņēmēji, piemēram, Elon Musk un Bas Landorp, tuvākajā nākotnē plāno kolonizēt Marsu, kā arī citi komerciālie kosmiskās aviācijas uzņēmumi, kas izstrādā LEO, cilvēces nākotnes lielumu un formu kosmosā ir grūti paredzēt. Varbūt mēs kopīgi izlemsim ceļu, kas ved mūs uz Mēnesi, Marsu un ārpus tā. Varbūt mēs redzēsim savus labākos centienus, kas vērsti uz Zemes tuvumu.
Vai varbūt mēs redzēsim sevi dodamies vairākos virzienos vienlaikus. Tā kā dažas grupas atbalstīs kosmosa biotopu izveidi LEO (un vēlāk arī citur Saules sistēmā), kas paļaujas uz mākslīgo gravitāciju un robotizētiem kosmosa kuģiem, kas iegūst materiālu asteroīdus, citas koncentrēsies uz priekšposteņu izveidošanu uz planētu ķermeņiem ar mērķi tos pārvērst par “Jaunās zemes”.
Starp tiem mēs varam sagaidīt, ka cilvēki šajā gadsimtā sāks attīstīt zināmu “kosmosa ekspertīzes” līmeni, kas noteikti noderēs, kad mēs sāksim vēl vairāk virzīt izpētes un kolonizācijas robežas!
