Идеја о обликовању Марса - звана "Земљин близанац" - је фасцинантна идеја. Између топљења поларних ледених капа, полако стварајући атмосферу, а затим инжењерингу околине да има лишће, реке и стојећа водна тијела, има довољно да надахнемо готово свакога! Али колико би трајало такво настојање, колико би нас то коштало и да ли је заиста ефикасно коришћење нашег времена и енергије?
Таква су питања била обрађена у два рада представљена на НАСА-иној радионици „Планетарна научна визија 2050“ прошле недеље (од 27. фебруара - среда, 1. марта). Прва, под називом „Временска линија обликовања“, представља апстрактни план за претварање Црвене планете у нешто зелено и погодно за становање. Друга, под називом „Марсово обликовање - погрешан пут“, одбацује идеју о потпуно обликовању и представља алтернативу.
Бивши рад произвели су Аарон Берлинер са Калифорнијског универзитета у Берклију и Цхрис МцКаи из одељења за свемирске науке у НАСА Амес истраживачком центру. У свом раду, два истраживача представљају временску траку за обликовање Марса која укључује фазу загревања и фазу оксигенације, као и све неопходне кораке који би претходили и уследили.
Како се наводи у уводу њиховог рада:
„Тереформисање Марса може се поделити у две фазе. Прва фаза је загревање планете са садашње просечне површине површине од -60 ° Ц до вредности блиске просечној Земљиној температури до + 15 ° Ц, и поновно стварање густе атмосфере ЦО². Ова фаза загревања је релативно лака и брза и може да траје око 100 година. Друга фаза је стварање нивоа О² у атмосфери који би људима и другим великим сисарима омогућио нормално дахне. Ова фаза оксигенације је релативно тешка и трајаће 100.000 година или више, осим ако се не постави технолошки пробој. "
Пре него што ово почну, Берлинер и МцКаи признају да је потребно предузети одређене „пре-обликовања“ кораке. Они укључују испитивање Марсове средине како би се утврдили нивои воде на површини, ниво угљен-диоксида у атмосфери и у облику леда у поларним областима и количина нитрата у марсовском тлу. Како објашњавају, све је то кључно за практичност стварања биосфере на Марсу.
До сада, расположиви докази указују на сва три елемента која на Марсу постоје у изобиљу. Док је већина воде на Марсу тренутно у облику леда у поларним пределима и поларним капама, тамо је довољно да подржи водени циклус - употпуњен облацима, кишом, рекама и језерима. У међувремену, неке процене тврде да у поларним пределима има довољно ЦО² у облику леда да би се створила атмосфера једнака притиску нивоа мора на Земљи.
Азот је такође основни услов за живот и неопходан састојак атмосфере која прозрачује, и недавни подаци Цуриосити Ровер показују да нитрати чине ~ 0,03% масе тла на Марсу, што охрабрује за обликовање терена. Поврх тога, научници ће се морати бавити одређеним етичким питањима која се односе на то како обликовање терена може утицати на Марс.
На пример, ако на Марсу тренутно постоји живот (или живот који би могао да се оживи), то би представљало неспорну етичку дилему за људске колонисте - нарочито ако је тај живот повезан са животом на Земљи. Док објашњавају:
„Ако је марсовски живот повезан са земаљским животом - вероватно због размене метеорита - онда је ситуација позната и питања које друге врсте живота Земље треба увести и када их треба решити. Међутим, ако је марсовски живот неповезан са земаљским животом и очигледно представља другу генезу живота, тада се постављају значајна техничка и етичка питања. "
Да би сломили прву фазу - „фазу загревања“ - сажето, аутори се баве проблемом који нам је познат данас. У суштини, овде мењамо сопствену климу на Земљи увођењем ЦО 2 и „супер гасова са ефектом стаклене баште“ у атмосферу, што повећава Земљину средњу температуру брзином од више степени Целзијуса по веку. И док је ово било ненамјерно на Земљи, на Марсу би се могло поново користити за намерно загревање околине.
„Временски распон за загревање Марса након усмерених напора за производњу стакленичких гасова је кратак, свега 100 година или тако“, тврде они. „Када би се сви соларни инциденти на Марсу уловили са 100% ефикасношћу, тада би се Марс загрејао до температуре налик Земљи за отприлике 10 година. Међутим, ефикасност ефекта стаклене баште је вероватно око 10%, тако да ће време потребно за загревање Марса бити ~ 100 година. '
Једном када се створи ова густа атмосфера, следећи корак укључује претварање у нешто прозрачно за људе - где би ниво О2 био еквивалентан приближно 13% притиска ваздуха на нивоу мора овде на Земљи, а ниво ЦО 2 био би мањи од 1%. Ова фаза, позната као „фаза оксигенације“, трајала би знатно дуже. Још једном се окрећу ка земаљском примеру да покажу како такав процес може функционисати.
Овде на Земљи, тврде, високи нивои гаса кисеоника (О²) и ниски нивои ЦО2 су последица фотосинтезе. Те се реакције ослањају на сунчеву енергију за претварање воде и угљендиоксида у биомасу - што је представљено једначином Х²О + ЦО² = ЦХ²О + О². Као што илуструју, овај процес би трајао између 100.000 и 170.000 година:
„Да се сав инцидент сунчеве светлости на Марсу искористи са 100% ефикасношћу за обављање ове хемијске трансформације, било би потребно само 17 година да се произведу високи нивои О². Међутим, вероватна ефикасност било ког процеса који Х2О и ЦО² може трансформисати у биомасу и О² је много мања од 100%. Једини пример процеса који глобално може изменити ЦО2 и О целог постројења је глобална биологија. На земљи је ефикасност глобалне биосфере у коришћењу сунчеве светлости за произведену биомасу и О2 0,01%. Дакле, временски распон за производњу атмосфере богате О² на Марсу је 10.000 к 17 година, односно ~ 170.000 година. "
Међутим, они омогућавају синтетичку биологију и друге биотехнологије, за које тврде да би могле повећати ефикасност и смањити временски оквир на солидних 100.000 година. Поред тога, ако би људска бића могла да користе природну фотосинтезу (која има релативно високу ефикасност од 5%) на целој планети - тј. Садњу лишћа широм Марса - онда би се временски распон могао свести на чак неколико векова.
На крају, они наводе кораке које је потребно предузети да би се лопта откотрљала. Ови кораци укључују прилагођавање садашњих и будућих роботских мисија за процену марсовских ресурса, математичке и рачунарске моделе који би могли да испитују процесе који су укључени, иницијативу за стварање синтетичких организама за Марс, средство за тестирање техника обликовања у ограниченом окружењу и планетарни споразум који ће успоставили би ограничења и заштиту.
Цитирајући Ким Станлеи Робинсон, аутора Трилогије о Црвеном Марсу, (основно дело научне фантастике о обликовању Марса), они позивају на акцију. Бавећи се временом колико ће трајати процес обликовања Марса, они тврде да бисмо „могли почети и сада“.
На ово Валериј Јаковлев - астрофизичар и хидрогеолог из Лабораторија за квалитет воде у Харкову, Украјина - нуди различито мишљење. У свом раду, „Марсово обликовање - погрешан пут“, он говори о стварању свемирских биосфера у орбити ниске Земље које би се ослањале на вештачку гравитацију (попут О'Нилл-овог цилиндра) како би се омогућило да се људи навикну на живот у простора.
Гледајући на један од највећих изазова колонизације свемира, Иаковлев указује на то како живот на телима попут Месеца или Марса може бити опасан за досељенике људи. Поред тога што су изложени соларном и космичком зрачењу, колонисти би се морали борити са знатно нижом гравитацијом. У случају Месеца, то би било отприлике 0,165 пута више него што људи доживе овде на Земљи (ака 1 г), док би на Марсу било отприлике 0,376 пута.
Дугорочни ефекти овога нису познати, али јасно је да ће укључивати дегенерацију мишића и губитак костију. Гледајући даље, потпуно је нејасно који би ефекти били за ту децу која су рођена у било којем окружењу. Бавећи се начинима на који их могу ублажити (укључујући медицину и центрифуге), Иаковлев истиче како би они највјероватније били неефикасни:
„Нада за развој лека неће отказати физичку деградацију мишића, костију и целог организма. Рехабилитација у центрифуги је мање погодно решење у поређењу с бродско-биосфером где је могуће обезбедити битно сталну имитацију нормалне гравитације и комплекса заштите од било каквих штетних утицаја свемирског окружења. Ако је пут истраживања свемира стварање колоније на Марсу и даљи покушаји да се планетарно обликује, то ће довести до неоправданог губитка времена и новца и повећати познате ризике људске цивилизације. "
Уз то, указује на изазове стварања идеалног окружења за појединце који живе у свемиру. Поред простог стварања бољих возила и развоја средстава за набавку потребних ресурса, постоји и потреба за стварањем идеалног свемирског окружења за породице. У суштини, ово захтева развој кућишта које је оптимално у погледу величине, стабилности и комфора.
У светлу тога, Иаколев представља оно што он сматра највероватнијим изгледима за излазак човечанства у свемир између сада и 2030. године. То ће укључивати стварање првих свемирских биосфера са вештачком гравитацијом, што ће довести до кључних кретања у погледу материјала технологију, системима животне подршке и роботским системима и инфраструктуром потребном за инсталирање и сервисирање станишта у Лов Еартх Орбит (ЛЕО).
Та станишта би могла да се сервисирају захваљујући стварању роботских свемирских летелица које би могле да прикупљају ресурсе из оближњих тела - попут Месеца и Земаљских објеката (НЕО). Овај концепт не би само уклонио потребу за планетарном заштитом - тј. Бриге о контаминацији Марсове биосфере (под претпоставком присуства бактеријског живота), већ би омогућио и да се људска бића постепеније навикавају на простор.
Како је Иаковлев рекао за Спаце Магазине путем е-маила, предности свемирског станишта могу се рашчланити на четири тачке:
„1. Ово је универзални начин савладавања бесконачних простора космоса, како у Сунчевом систему тако и ван њега. Не требају нам површине за постављање кућа, већ ресурси које ће роботи испоручивати са планета и сателита. 2. Могућност стварања станишта што ближе земаљској колевки омогућава да се избегне неизбежна физичка деградација под другом гравитацијом. Лакше је створити заштитно магнетно поље.
„3. Пренос између светова и извора ресурса неће бити опасна експедиција, већ нормалан живот. Да ли је добро за морнаре без породице? 4. Вероватноћа смрти или деградације човечанства као последица глобалне катастрофе значајно се смањује, јер колонизација планета укључује извиђање, испоруку робе, шатл-превоз људи - а то је много дуже од изградње биосфере у Месечевој орбити. Др Степхен Виллиам Хавкинг је у праву, особа нема много времена. "
А са свемирским стаништима могу започети нека врло круцијална истраживања, укључујући медицинска и биолошка истраживања која би укључивала прво дете рођено у свемиру. То би такође олакшало развој поузданих свемирских шатлова и технологија за вађење ресурса, што ће бити корисно за насељавање других тела - попут Месеца, Марса, па чак и егзопланета.
Коначно, Иаколев сматра да би се свемирске биосфере могле остварити и у разумном временском оквиру - тј. Између 2030. и 2050. године - што једноставно није могуће са термичким обликовањем. Наводећи растуће присуство и моћ комерцијалног свемирског сектора, Иаколев је такође сматрао да је мноштво потребне инфраструктуре већ успостављено (или у фази развоја).
„Након што превазиђемо инерцију размишљања +20 година, експериментална биосфера (попут насеља на Антарктику са сатовима), за 50 година ће порасти прва генерација деце рођене у Космосу и Земља ће се смањити, јер ће ући у легенде у целини ... Као резултат тога, обликовање терена ће бити отказано. А наредна конференција отвориће пут стварном истраживању космоса. Поносан сам што сам на истој планети као и Елон Рееве Муск. Његове ракете биће корисне за подизање дизајна за прву биосферу из лунарних фабрика. Ово је близак и директан начин за освајање Космоса. “
С обзиром да НАСА научници и предузетници попут Елона Муска и Бас Ландорпа желе да колонизују Марс у блиској будућности и других комерцијалних ваздухопловних компанија које развијају ЛЕО, тешко је предвидети величину и облик човекове будућности у свемиру. Можда ћемо заједнички одлучити о путу који нас води до Месеца, Марса и шире. Можда ћемо видети наше најбоље напоре у свемирском простору.
Или ћемо можда видети како одлазимо у више праваца одједном. Док ће се неке групе залагати за стварање свемирских станишта у ЛЕО (а касније и другде у Сунчевом систему) која се ослањају на вештачку гравитацију и роботске свемирске бродове који ископавају астероиде за материјале, друге ће се фокусирати на успостављање надстрешница на планетарним телима, са циљем да их претворе у "Нове Земље".
Између њих, можемо очекивати да ће људи у овом веку почети да развијају степен „свемирске експертизе“, што ће нам сигурно доћи у корист када још више покренемо границе истраживања и колонизације!
