Кредитна слика: НАСА
Локално гледано, Земља има насељене крајности: Антарктика, Сахарска пустиња, Мртво море, Моунт Етна. Глобално гледано, наша плава планета је смештена у зони настанка Сунчевог система, или „Златкокосу“, где су температура и притисак баш тачни да подржавају течну воду и живот. Преко граница ове зоне златића круже орбити наша два суседа: одбегла стакленичка планета, Венера - која је у златокоцким речима „преврућа“ - и фригидна црвена планета, Марс, која је „превише хладна“.
Са просечном глобалном температуром од -55 Ц, Марс је веома хладна планета. Стандардни модели за загревање Марса подижу ову просечну температуру прво стакленичким гасовима, а затим посаду усјеве хладно прилагођене и фотосинтетске микробе. Овај модел тераформирања укључује различита рафинирања као што су орбитална огледала и хемијске фабрике у које се избацује флуоро-угљеник. На крају, уз помоћ биологије, индустријализације и времена, атмосфера би почела да се згушњава (тренутна марсовска атмосфера је 99% тања од Земљине). Да би обликовали Марс, у зависности од избора и концентрације гасова са ефектом стаклене баште, може проћи много деценија до векова пре него што астронаут почне да подиже визир и први пут удахне марсовски ваздух. Такви предлози би иницирали први свесни напор у планирању планета и имали за циљ да глобално окружење постану мање непријатељски настројено према животу какав ми земаљски знамо.
Друга верзија ових глобалних промена је локална позната онима који су путовали по Сахари. Повремено живот процвета у пустињску оазу. Локална стратегија за промену Марса, према биологу Омару Пенсадо Диазу, директору пројекта Мек-Ареохаб, може се најбоље упоредити са трансформирањем Марса у једну оазу. Минимална величина оазе протеже се до пречника пластичног поклопца у облику куполе, слично као стакленик са грејачем простора. На овај начин је микротерформисање мања алтернатива за планету која иначе представља отворен систем који пропушта простор. Диаз је у супротности с начином на који физичар може да Марс промијени индустријским алатима према биолошким методама.
Диаз је разговарао са Астробиологи Магазине о томе шта би могло значити преуређење Марса сићушним стадионима, док они не прерасту у бујне, пустињске оазе.
Астробиологи Магазине (АМ) : Да ли би било тачно закључити да проучавате разлике између глобалне и локалне стратегије обликовања терена?
Омар Пенсадо Диаз (ОПД): Радујем се интегрирању модела, радије усредсређујући се на њихове разлике. Глобално обликовање, или загревање планете супер гасовима стаклене баште, је стратегија или модел замишљен из перспективе физике; док се модел који предлажем посматра са биолошког становишта.
Говорим о моделу званом микротерформинг, који ће бити могућ помоћу алата који се зове Минимална јединица за обликовање (МУТ). Концепт минималне јединице за обликовање објашњава се као екосустав који делује као основна природна јединица. МУТ се састоји од групе живих организама и њиховог физичког и хемијског окружења у којем живе, али се примењују на развој биолошког процеса колонизације и ремоделирања на Марсу.
Умјетникова концепција како тераформирани Марс, с океаном који простире већи дио његове сјеверне полутке, може изгледати с орбите.Марс, како га је обликовао Мицхаел Царролл. 1991. године ова слика коришћена је на предњој корици природе „Остваривање Марса погодним за живот“.
Технички гледано, стакленик под притиском у облику куполе који би садржавао и штитио унутрашњи екосустав. Овај комплекс не би био изолован од околине; напротив, стално би био у контакту с њим, али на контролиран начин.
Важна је размјена плина између јединица МУТ и марсовског окружења, па сам екосустав има драматичну улогу. Циљ овог процеса је генерисање фотосинтезе. Овде морамо размотрити биљке које покривају површинске и хемијске фабрике које обрађују атмосферу.
САМ: Које би биле предности рада на локалном нивоу, користећи свој модел оазе у пустињи? Под биолошком аналогијом са основном јединицом за обликовање терена, да ли мислите на то како биолошке ћелије имају унутрашњу равнотежу, али и да се размењују са спољном која се разликује за целог домаћина?
ОПД: Предности које проналазим у овом моделу су у томе што можемо брже покренути процес обликовања терена, али у фазама, и зато је микротерформирање.
Али главна и најважнија предност је та што можемо учинити да живот биљака почне да учествује у овом процесу уз помоћ технологије. Живот је информација и она обрађује информације око себе, започињући процес прилагођавања унутрашњим условима јединице. Овде тврдимо да живот има пластичност и да се не само прилагођава околним условима, већ и прилагођава животну средину својим околностима. На генетичком језику то значи да постоји интеракција између генотипа и животне средине, што ствара прилагођавање фенотипских израза доминантним условима.
Сада, у малом окружењу попут јединице која има пречник од приближно 15 или 20 метара, могли бисмо имати много топлије окружење него изван јединице.
САМ: Опишите како јединица може изгледати
ОПД: Прозирна, двослојна купола од пластичног влакна. Купола би створила ефект стакленика изнутра, који би током дана значајно подигао температуру и заштитио унутрашњост од ниских температура ноћу. Штавише, притисак у атмосфери би био већи за 60 до 70 милибара. То би било довољно да се биљкама омогуће фотосинтетски процеси, као и течна вода.
Термодинамички, сада говоримо о недостатку равнотеже. Да бисмо поново активирали Марс, морамо да створимо термодинамичку неравнотежу. Јединица би прво произвела оно што је потребно, попут дегасирања тла од температурних разлика. Такав процес је циљ заједно са путу ка глобалној стратегији.
Строго говорећи, Јединице би биле попут хватања замки угљен-диоксида; они би ослобађали кисеоник и стварали биомасу. Тада би се кисеоник повремено испуштао у атмосферу. Систем вентила испушта гасове споља и када се унутрашњи атмосферски притисак смањи до 40 или 35 милибара, вентили би се аутоматски затворили. А други би се отворили и усисавањем би гас улазио у јединицу и првобитни атмосферски притисак би се спуштао. Овај систем не би омогућио само ослобађање кисеоника, већ и ослобађање других гасова.
САМ: У таквом моделу оаза је отворен систем, али не би имао утицаја на регионалне услове. Другим речима, да ли би се локално цурење разблажило, и у тим случајевима, како се микротерформирање разликује од само радећих стакленика?
ОПД: Сматра се да ће стакленици - у овом случају Минимална јединица за обликовање - започети постепену промену на Марсу. Разлика зависи од његовог опсега дејства, јер ту почиње процес микрооформирања. Поред тога, зависи како гледате на то, јер овом методом покушавамо да поновимо образац еволуције који је некада био успешан на Земљи, како бисмо трансформисали атмосферу планете у другу и како би Марс ушао у фазу термодинамичке неравнотеже .
Главна предност је у томе што можемо контролисати процес обликовања терена у микро-скали; можемо брже претворити Марс у слично место са Земљом и натерати га да истовремено делује са околним окружењем. То је најважнији аспект тога: напредовати са бржим процесима. Као што сам већ рекао, идеја је следити исти образац еволуције који се развио на Земљи убрзо након што се појавила фотосинтеза. Било је земаљских биљака које су преуређивале и обликовале Земљу, стварајући угљен-диоксид из површине и дистрибуирајући га у атмосферу која је постојала у то време.
Дрс Цхрис МцКаи и Роберт Зубрин представили су занимљив модел који предлаже да се ставе три велика орбитална огледала. Огледала би одражавала сунчеву светлост на јужном полу Марса и сублимирала слој сувог леда (снег угљен-диоксида) да би повећали ефекат стаклене баште и затим убрзали глобално загревање планете.
Таква огледала би била величине Тексаса.
Мислим да ако би се иста инфраструктура која се користи у тим огледалима користила за изградњу купола за Минималну јединицу тераформирања преко Марсовске површине, стварали бисмо веће стопе отплињавања и брже оксигенацију атмосфере. Поред тога, део површине би се ионако загревао, јер јединице држе соларну топлоту, а не одбијају је од површине.
Недостатак течне воде за екосистеме унутар јединица је дискутабилан; међутим, може се користити варијанта предлога др Адама Бруцкнера са Универзитета у Вашингтону. Састоји се од коришћења зеолитног (минералног катализатора) кондензатора; затим, вађење воде из влаге долазног ваздуха. Вода би се излила свакодневно. Опет бисмо активирали неке фазе хидролошког циклуса, хватајући угљен диоксид, испуштајући гасове у атмосферу и чинећи површину плоднијом земљом. Радили бисмо убрзану тераформу на врло малом делу Марса, али ако ставимо стотине тих Јединица, дегагазиони ефекти на површину и атмосферу имаће планетарне последице.
САМ: Када затворене биосфере делују на Земљи попут Биосфере 2, настали су проблеми са - на пример, губитком кисеоника услед комбиновања са стеном да би формирали карбонате. Постоје ли данас примери великих, самоодрживих система на Земљи?
ОПД: Велики самоодрживи системи које су изградили људи? Не знам ниједног, али сам живот је самоодржив систем који узима из окружења оно што треба да би радио.
То је био проблем затворене биосфере, они нису били у стању да направе повратну везу као што се то догађа на Земљи. Штавише, систем који предлажем не би био затворен; она би у интервалима комуницирала са околином Марса, ослобађајући део онога што би се прерадило дејством фотосинтезе, а истовремено би укључивало нове гасове. Минимална јединица за обликовање неће бити затворени систем.
Ако узмемо у обзир „Теорију Гаје“ Јамеса Ловелоцка, могли бисмо сматрати Земљу великим системом самоодржања, јер су биогеохемијски циклуси активни - ситуација која се данас на Марсу не догађа. Велики део кисеоника је комбинован са његовом површином, што планети даје оксидовани карактер. У том смислу, унутар минималне јединице за обликовање, биогеохемијски циклуси би се поново активирали. Те куполе би, између осталог, ослобађале кисеоник и карбонате, тако да би ослобађање почело постепено да тече у атмосферу планете.
САМ: Најбржи метод који се често наводи за глобално обликовање света је уношење флуоро-угљеника у марсовску атмосферу. С малим процентним променама, следе велике промене температуре и притиска. То се ослања на соларну интеракцију. Да ли би затворени мјехурић имао овај механизам на располагању, на примјер, ако ултраљубичасто свјетло не продире у куполе?
ОПД: Говоримо о алтернативном путу - да не користимо флуоро-угљенике и друге гасове стаклене баште. Метода коју предлажемо обухвата угљен диоксид за повећање биомасе, ослобађа кисеоник и унутрашње складиштење топлоте, а све како би се створило отпуштање угљен диоксида у јединици. Остали гасови заробљени у земљи данас би били пуштени у марсовску атмосферу да би је постепено губили. Заправо, директно излагање екосистема ултраљубичастим зрацима било би контрапродуктивно за хватање угљен-диоксида, стварање биомасе и стварање земаљског гаса. Прецизно, купола функционише како би заштитила екосустав од хладног и ултраљубичастог зрачења, као и одржавајући свој унутрашњи притисак.
Сада би купола била важна замка топлоте и топлотни изолатор. Чинећи ранију ћелијску аналогију, купола је попут биолошке мембране која локални екосустав доводи до термодинамичке неравнотеже. Та неравнотежа би омогућила да се живот развија.
САМ: Да ли би високе локалне концентрације гасова са ефектом стаклене баште (попут метана, угљен-диоксида или ЦФЦ-а) биле локално токсичне пре него што би имале ефекте на глобалном нивоу?
ОПД: Живот се може прилагодити условима који су за нас токсични; повишена концентрација угљен-диоксида може бити корисна за биљке, па чак и повећати њихову производњу, или, као што је то случај са метаном, постоје неки метаногени организми којима овај гас треба да преживи.
Такви гасови су погодни за подизање глобалне температуре; с друге стране, угљен диоксид је најприкладнији гас за живот биљака. Циљ је репродуковати еволутивне обрасце који воде постепеној адаптацији ових организама у ново окружење и прилагођавању животне средине овим организмима.
САМ: Глобално обликовање терена на Марсу има временски распон који варира између века до чак дуго времена. Постоје ли начини да се процени да ли локални напори могу убрзати становање, користећи модел оазе који предлажете?
ОПД: То ће зависити од фотосинтетске ефикасности биљака и њихове способности да се прилагоде на околину током прилагођавања животној средини. Међутим, можемо размотрити две процене: једну локалну и једну глобалну.
На јаснији начин, ови процени се могу прво мерити на свакој минималној јединици тераформисања помоћу фотосинтетске ефикасности, брзине оксигенације, заробљавања угљен-диоксида и отплињавања површине куполе. Та стопа би зависила од соларне појаве и ефекта стаклене баште. На глобалном нивоу, брзина преуређења планете зависила би од тога колико би минималних јединица могло бити инсталирано на целој површини Марсовца. То значи, ако постоји више Минималних јединица тераформирања, трансформација планете би се завршила брже.
Желео бих да разјасним нешто што сматрам да је у овом тренутку важно. Главно достигнуће би било претворити Марс у зелену планету пре него што би га људи могли да настањују на начин на који то данас имамо на Земљи. Било би изванредно видјети како биљни живот реагује, прво унутар Минималне јединице за обликовање, а затим, кад су те машине завршиле свој циклус и живот се појављује као експлозија у спољашњости, да се види незаустављива спецификација која ће се догодити, од живота одговарао би на животну средину, а животна средина би одговарала на живот.
И тако, можемо гледати дрвеће, попут борова који на Земљи имају велико и равно дрво. На Марсу ћемо можда имати попустљиву врсту, ону довољно јаку да се одупре ниским температурама и дувајућим ветровима. Као фотосинтетске машине, борови би извршавали своју улогу планетарних трансформатора, задржавајући воду, минерале и угљен диоксид за акумулацију биомасе.
САМ: Које будуће планове имате за истраживање?
ОПД: Желим да покренем делимичне симулације марсовских услова. Ово је потребно за испитивање и побољшање рада Минималне јединице за обликовање, као и физиолошки одговор биљака у таквим условима. Другим речима, пробе.
Ово је мултидисциплинарна и међуинституционална истрага, тако да ће бити потребно учешће инжењера, биолога и генетских специјалиста, као и других научних организација које су заинтересоване за ту тему. Морам рећи да је ово само први покушај; то је теорија шта се може учинити и оно што можемо покушати на сопственој планети, на пример, борбом против агресивног ширења пустиње, рехабилитацијом терена и стварањем препрека за заустављање њеног постепеног напретка.
Изворни извор: Астробиологи Магазине
Ево чланка о сличном пројекту. Сећате се Биосфере 2?
