Terraforming: costruire una nuova Terra in un posto nuovo

Un giorno potrebbe risultare che in caso di catastrofe globale non sarà possibile ripristinare la civiltà sulla Terra o tornare allo stato in cui si trovava prima della minaccia. Vale la pena avere un nuovo mondo di riserva e ricostruire tutto da capo lì, meglio di quanto abbiamo fatto sul nostro pianeta natale. Tuttavia, non sappiamo di corpi celesti pronti per l'insediamento immediato. Bisogna fare i conti con il fatto che sarà necessario del lavoro per preparare un posto del genere.

1. Copertina della storia "Collision in Orbit"

La terraformazione di un pianeta, luna o altro oggetto è l'ipotetico processo, in nessun altro luogo (a nostra conoscenza) di cambiare l'atmosfera, la temperatura, la topografia della superficie o l'ecologia di un pianeta o altro corpo celeste per assomigliare all'ambiente terrestre e renderlo adatto per l'ambiente terrestre. vita.

Il concetto di terraformazione si è evoluto sia nel campo che nella scienza reale. Il termine stesso è stato introdotto Jack Williamson (Will Stewart) nel racconto "Collision Orbit" (1), pubblicato nel 1942.

Venere è fresca, Marte è caldo

In un articolo pubblicato sulla rivista Science nel 1961, l'astronomo Carlo Sagan proposto. Immaginava di piantare alghe nella sua atmosfera che avrebbero convertito acqua, azoto e anidride carbonica in composti organici. Questo processo rimuoverà l'anidride carbonica dall'atmosfera, riducendo l'effetto serra fino a quando le temperature non scenderanno a livelli confortevoli. Il carbonio in eccesso sarà localizzato sulla superficie del pianeta, ad esempio sotto forma di grafite.

Sfortunatamente, scoperte successive sulle condizioni di Venere hanno dimostrato che un tale processo è impossibile. Se non altro perché le nuvole lì sono costituite da una soluzione altamente concentrata di acido solforico. Anche se le alghe potrebbero teoricamente prosperare nell'ambiente ostile dell'alta atmosfera, l'atmosfera stessa è semplicemente troppo densa: l'elevata pressione atmosferica produrrebbe ossigeno molecolare quasi puro e il carbonio brucerebbe, rilasciando COXNUMX.₂.

Tuttavia, il più delle volte si parla di terraformazione nel contesto di un potenziale adattamento di Marte. (2). In un articolo "Planetary Engineering on Mars" pubblicato sulla rivista Icarus nel 1973, Sagan considera il Pianeta Rosso un luogo potenzialmente abitabile per gli umani.

2. Visione per le prossime fasi della terraformazione di Marte

Tre anni dopo, la NASA affrontò ufficialmente il problema dell'ingegneria planetaria, usando il termine "ecosintesi planetaria". Uno studio pubblicato ha concluso che Marte potrebbe sostenere la vita e diventare un pianeta abitabile. Nello stesso anno viene organizzata la prima sessione della conferenza sulla terraformazione, allora nota anche come "modellazione planetaria".

Tuttavia, fu solo nel 1982 che la parola "terraformazione" iniziò ad essere usata nel suo senso moderno. planetologo Christopher McKay (7) ha scritto "Terraforming Mars", apparso sul Journal of the British Interplanetary Society. L'articolo discuteva le prospettive dell'autoregolamentazione della biosfera marziana e da allora la parola usata da McKay è diventata la preferita. Nel 1984 James Lovelock i Michele Allaby ha pubblicato il libro Greening Mars, uno dei primi a descrivere un nuovo metodo per riscaldare Marte utilizzando clorofluorocarburi (CFC) aggiunti all'atmosfera.

In totale, sono già state condotte molte ricerche e discussioni scientifiche sulla possibilità di riscaldare questo pianeta e cambiare la sua atmosfera. È interessante notare che alcuni metodi ipotetici per trasformare Marte potrebbero già rientrare nelle capacità tecnologiche dell'umanità. Tuttavia, le risorse economiche necessarie per questo saranno di gran lunga maggiori di quelle che qualsiasi governo o società è attualmente disposta a destinare a tale scopo.

Approccio metodico

Dopo che la terraformazione è entrata in una più ampia circolazione di concetti, il suo scopo ha iniziato a essere sistematizzato. Nel 1995 Martin J. Fogg (3) nel suo libro "Terraforming: Engineering the Planetary Environment" ha offerto le seguenti definizioni per vari aspetti relativi a questo campo:

• ingegneria planetaria - l'uso della tecnologia per influenzare le proprietà globali del pianeta;
• geoingegneria - ingegneria planetaria applicata specificamente alla Terra. Copre solo quei concetti di macroingegneria che comportano la modifica di determinati parametri globali come l'effetto serra, la composizione atmosferica, la radiazione solare o il flusso d'urto;
• terraformazione - un processo di ingegneria planetaria, finalizzato, in particolare, ad aumentare la capacità di un ambiente planetario extraterrestre di sostenere la vita in uno stato noto. Il risultato finale in quest'area sarà la creazione di un ecosistema planetario aperto che imita tutte le funzioni della biosfera terrestre, completamente adattato per l'abitazione umana.

Fogg ha anche sviluppato definizioni di pianeti con vari gradi di compatibilità in termini di sopravvivenza umana su di essi. Ha distinto i pianeti:

• abitato () - un mondo con un ambiente abbastanza simile alla Terra da consentire alle persone di viverci comodamente e liberamente;
• biocompatibile (BP) - pianeti con parametri fisici che consentono alla vita di fiorire sulla loro superficie. Anche se inizialmente ne sono privi, possono contenere una biosfera molto complessa senza necessità di terraformazione;
• facilmente terraformabile (ETP) - pianeti che possono diventare biocompatibili o abitabili e possono essere supportati da un insieme relativamente modesto di tecnologie e risorse di ingegneria planetaria immagazzinate su un veicolo spaziale vicino o su una missione precursore robotica.

Fogg suggerisce che nella sua giovinezza, Marte fosse un pianeta biologicamente compatibile, sebbene attualmente non rientri in nessuna delle tre categorie: la terraformazione è oltre l'ETP, è troppo difficile e troppo costosa.

Avere una fonte di energia è un requisito assoluto per la vita, ma l'idea della vitalità immediata o potenziale di un pianeta si basa su molti altri criteri geofisici, geochimici e astrofisici.

Di particolare interesse è l'insieme dei fattori che, oltre agli organismi più semplici sulla Terra, supportano organismi multicellulari complessi. animali. La ricerca e le teorie in quest'area fanno parte della scienza planetaria e dell'astrobiologia.

Puoi sempre usare il termonucleare

Nella sua tabella di marcia per l'astrobiologia, la NASA definisce i criteri principali per l'adattamento principalmente come "risorse idriche liquide adeguate, condizioni favorevoli all'aggregazione di molecole organiche complesse e fonti di energia per supportare il metabolismo". Quando le condizioni del pianeta diventano adatte alla vita di una certa specie, può iniziare l'importazione di vita microbica. Man mano che le condizioni si avvicinano a quelle terrestri, anche la vita vegetale potrebbe essere introdotta lì. Ciò accelererà la produzione di ossigeno, che in teoria renderà il pianeta finalmente in grado di sostenere la vita animale.

Su Marte, la mancanza di attività tettonica ha impedito il ricircolo dei gas dai sedimenti locali, il che è favorevole all'atmosfera terrestre. In secondo luogo, si può presumere che l'assenza di una magnetosfera globale attorno al Pianeta Rosso abbia portato alla graduale distruzione dell'atmosfera da parte del vento solare (4).

4 La magnetosfera debole non protegge l'atmosfera marziana

La convezione nel nucleo di Marte, che è principalmente ferro, originariamente creava un campo magnetico, tuttavia la dinamo ha cessato da tempo di funzionare e il campo marziano è in gran parte scomparso, probabilmente a causa della perdita di calore del nucleo e della solidificazione. Oggi, il campo magnetico è un insieme di campi più piccoli simili a ombrelli, per lo più intorno all'emisfero meridionale. I resti della magnetosfera coprono circa il 40% della superficie del pianeta. Risultati della ricerca sulla missione della NASA Specialista mostrano che l'atmosfera viene liberata principalmente dalle espulsioni di massa coronale solare che bombardano il pianeta con protoni ad alta energia.

La terraformazione di Marte dovrebbe coinvolgere due grandi processi simultanei: la creazione di un'atmosfera e il suo riscaldamento.

Un'atmosfera più densa di gas serra come l'anidride carbonica fermerà la radiazione solare in arrivo. Poiché l'aumento della temperatura aggiungerà gas serra all'atmosfera, questi due processi si rafforzeranno a vicenda. Tuttavia, l'anidride carbonica da sola non sarebbe sufficiente per mantenere la temperatura al di sopra del punto di congelamento dell'acqua: sarebbe necessario qualcos'altro.

Un'altra sonda marziana che ha recentemente ottenuto un nome perseveranza e sarà lanciato quest'anno, ci vorrà cercando di generare ossigeno. Sappiamo che un'atmosfera rarefatta contiene il 95,32% di anidride carbonica, il 2,7% di azoto, l'1,6% di argon e circa lo 0,13% di ossigeno, oltre a molti altri elementi in quantità ancora minori. L'esperimento noto come allegria (5) consiste nell'utilizzare l'anidride carbonica ed estrarne ossigeno. Prove di laboratorio hanno dimostrato che ciò è generalmente possibile e tecnicamente fattibile. Devi iniziare da qualche parte.

5. Moduli gialli per l'esperimento MOXIE sul rover Perseverance.

capo SpaceX, Элон Маск, non sarebbe se stesso se non mettesse i suoi due centesimi nella discussione sulla terraformazione di Marte. Una delle idee di Musk è quella di scendere ai poli marziani. bombe all'idrogeno. Un massiccio bombardamento, secondo lui, creerebbe molta energia termica sciogliendo il ghiaccio, e questo rilascerebbe anidride carbonica, che creerebbe un effetto serra nell'atmosfera, intrappolando il calore.

Il campo magnetico attorno a Marte proteggerà i marsonauti dai raggi cosmici e creerà un clima mite sulla superficie del pianeta. Ma non puoi assolutamente metterci dentro un grosso pezzo di ferro liquido. Pertanto, gli esperti offrono un'altra soluzione: inserire w libazioni di punti L1 nel sistema Marte-Sole ottimo generatore, che creerà un campo magnetico abbastanza forte.

Il concetto è stato presentato al workshop Planetary Science Vision 2050 dal Dr. Jim Verde, direttore della Planetary Science Division, la divisione di esplorazione planetaria della NASA. Nel tempo, il campo magnetico porterebbe ad un aumento della pressione atmosferica e delle temperature medie. Un aumento di soli 4°C scioglierebbe il ghiaccio nelle regioni polari, rilasciando CO immagazzinata₂questo causerà un potente effetto serra. L'acqua scorrerà di nuovo lì. Secondo i creatori, il tempo reale per l'attuazione del progetto è il 2050.

A sua volta, la soluzione proposta lo scorso luglio dai ricercatori dell'Università di Harvard non promette di terraformare l'intero pianeta in una volta, ma potrebbe essere un metodo graduale. Gli scienziati hanno inventato costruzione di cupole costituito da sottili strati di aerogel di silice, che sarebbe trasparente e allo stesso tempo fornirebbe protezione dai raggi UV e riscalderebbe la superficie.

Durante la simulazione, si è scoperto che uno strato sottile di aerogel di 2-3 cm è sufficiente per riscaldare la superficie fino a 50 °C. Se scegliamo i posti giusti, la temperatura dei frammenti di Marte aumenterà a -10 ° C. Sarà ancora basso, ma in un intervallo che possiamo gestire. Inoltre, manterrebbe probabilmente l'acqua di queste regioni allo stato liquido tutto l'anno, cosa che, unita al costante accesso alla luce solare, dovrebbe essere sufficiente per consentire alla vegetazione di effettuare la fotosintesi.

Terraformazione ecologica

Se l'idea di ricreare Marte in modo che assomigli alla Terra sembra fantastica, allora la potenziale terraformazione di altri corpi cosmici eleva il livello del fantastico all'ennesima potenza.

Venere è già stato menzionato. Meno note sono le considerazioni terraformare la luna. Geoffrey A. Landis dalla NASA ha calcolato nel 2011 che creare un'atmosfera attorno al nostro satellite con una pressione di 0,07 atm da ossigeno puro richiederebbe una fornitura di 200 miliardi di tonnellate di ossigeno da qualche parte. Il ricercatore ha suggerito che ciò potrebbe essere fatto utilizzando le reazioni di riduzione dell'ossigeno dalle rocce lunari. Il problema è che a causa della bassa gravità, lo perderà rapidamente. Per quanto riguarda l'acqua, i piani precedenti per bombardare la superficie lunare con le comete potrebbero non funzionare. Si scopre che c'è molta H locale nel suolo lunare₂0, soprattutto intorno al Polo Sud.

Altri possibili candidati per la terraformazione - forse solo parziale - o la paraterraformazione, che consiste nel creare su spazi alieni corpi habitat chiusi per gli esseri umani (6) questi sono: Titano, Callisto, Ganimede, Europa e persino Mercurio, la luna di Saturno Encelado e il pianeta nano Cerere.

6. Visione artistica del terraformazione parziale

Se andiamo oltre, agli esopianeti, tra i quali incontriamo sempre più mondi con grande somiglianza con la Terra, allora entriamo improvvisamente in un livello di discussione completamente nuovo. Possiamo identificare pianeti come ETP, BP e forse anche HP lì a distanza, ad es. quelli che non abbiamo nel sistema solare. Quindi il raggiungimento di un tale mondo diventa un problema più grande della tecnologia e dei costi della terraformazione.

Molte proposte di ingegneria planetaria prevedono l'uso di batteri geneticamente modificati. Gary King, un microbiologo della Louisiana State University che studia gli organismi più estremi sulla Terra, osserva che:

"La biologia sintetica ci ha fornito un meraviglioso set di strumenti che possiamo utilizzare per creare nuovi tipi di organismi specificamente adattati ai sistemi che vogliamo pianificare".

Lo scienziato delinea le prospettive per la terraformazione, spiegando:

"Vogliamo studiare microbi selezionati, trovare geni responsabili della sopravvivenza e dell'utilità per la terraformazione (come la resistenza alle radiazioni e la mancanza di acqua) e quindi applicare questa conoscenza per ingegnerizzare geneticamente microbi appositamente progettati".

Lo scienziato vede le maggiori sfide nella capacità di selezionare geneticamente e adattare microbi adatti, credendo che potrebbero volerci "dieci anni o più" per superare questo ostacolo. Osserva anche che la soluzione migliore sarebbe quella di sviluppare "non solo un tipo di microbo, ma diversi che funzionano insieme".

Invece di terraformare o in aggiunta a terraformare l'ambiente alieno, gli esperti hanno suggerito che gli esseri umani potrebbero adattarsi a questi luoghi attraverso l'ingegneria genetica, la biotecnologia e i miglioramenti cibernetici.

Lisa Nipp del MIT Media Lab Molecular Machines Team, ha affermato che la biologia sintetica potrebbe consentire agli scienziati di modificare geneticamente esseri umani, piante e batteri per adattare gli organismi alle condizioni di un altro pianeta.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Roberto Zubrin i Richard L.S. TiloCredo che rendere abitabili altri mondi - come continuazione della storia della vita dell'ambiente in trasformazione sulla Terra - sia del tutto inaccettabile. dovere morale dell'uomo. Indicano anche che il nostro pianeta alla fine cesserà comunque di essere vitale. A lungo termine, devi considerare la necessità di trasferirti.

Sebbene i sostenitori credano che non ci sia nulla a che fare con la terraformazione di pianeti aridi. problemi etici, ci sono opinioni che in ogni caso non sarebbe etico interferire con la natura.

Data la precedente gestione della Terra da parte dell'umanità, è meglio non esporre altri pianeti alle attività umane. Christopher McKay sostiene che la terraformazione è eticamente corretta solo quando siamo assolutamente sicuri che il pianeta alieno non stia nascondendo la vita nativa. E anche se riusciamo a trovarlo, non dovremmo cercare di trasformarlo per il nostro uso, ma agire in modo tale che adattarsi a questa vita aliena. Non il contrario.

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