Vaizdo kreditas: NASA
Vietos atžvilgiu Žemė turi savo gyvenimo kraštutinumus: Antarktidą, Sacharos dykumą, Negyvąją jūrą, Etnos kalną. Pasaulyje mūsų mėlynoji planeta yra Saulės sistemos gyvenamojoje zonoje arba „Goldilocks“ regione, kur temperatūra ir slėgis yra tinkami palaikyti skystą vandenį ir gyvybę. Kryžkelėse iš šios aukso kaklo zonos orbitos skrieja dvi mūsų kaimynės: išbėgusi šiltnamio planeta Venera, kuri aukso kaklo dėka yra „per karšta“, ir šalta raudona planeta Marsas, kuri yra „per šalta“.
Marso vidutinė temperatūra -55 C yra labai šalta planeta. Standartiniai Marso atšilimo modeliai pirmiausia padidina šią vidutinę temperatūrą šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis, tada pasodina šaltai pritaikytus augalus ir fotosintetinius mikrobus. Šis reljefo formavimo modelis apima įvairius patobulinimus, tokius kaip orbitaliniai veidrodžiai ir chemijos gamyklos, išpildančios fluoro angliavandenilius. Galiausiai, pasitelkiant biologiją, industrializaciją ir laiką, atmosfera pradės tirštėti (dabartinė Marso atmosfera yra 99% plonesnė nei Žemės). Marso reljefas, atsižvelgiant į naudojamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų pasirinkimą ir koncentraciją, gali užtrukti daugelį dešimtmečių ar šimtmečių, kol astronautas gali pradėti kelti skydelį ir pirmą kartą įkvėpti Marso oro. Tokie pasiūlymai inicijuotų pirmąsias sąmoningas pastangas kurti planetų inžineriją ir jais būtų siekiama pakeisti globalią aplinką į tokią, kuri mažiau priešiška gyvybei, kaip mes ją žinome žemės paviršiuje.
Kita šių globalių pokyčių versija yra vietinė, pažįstama tiems, kurie apžiūrėjo Sacharą. Retkarčiais gyvenimas pražysta dykumos oazėje. Vietos strategija pakeisti Marsą, pasak biologo Omaro Pensado Diazo, projekto „Mex-Areohab“ direktoriaus, geriausiai gali būti palyginta su Marso pertvarkymu viena oazė vienu metu. Mažiausias oazės dydis tęsiasi iki kupolo formos plastikinio dangtelio skersmens, panašiai kaip šiltnamyje su kosminiu šildytuvu. Tokiu būdu mikrotrauminis formavimas yra mažesnė alternatyva planetai, kuri kitaip yra atvira sistema, nutekinti į kosmosą. Diazas prieštarauja tam, kaip fizikas gali pakeisti Marsą pramoninėmis priemonėmis iki biologo šiltnamio metodų.
Diazas kalbėjosi su žurnale „Astrobiology“ apie tai, ką gali reikšti Marso pertvarkymas mažais stadionais, kol jie išaugs į vešlias dykumų oazes.
Astrobiologijos žurnalas (AM) : Ar būtų teisinga daryti išvadą, kad jūs tiriate globalios ir vietinės teritorijų formavimo strategijos skirtumus?
Omaras Pensado Diazas (OPD): Aš laukiu modelių integravimo, o daugiau dėmesio skiriu jų skirtumams. Visuotinis reljefo formavimas arba planetos pašildymas ypač šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis yra strategija ar modelis, sugalvotas iš fizikos perspektyvos; tuo tarpu į mano siūlomą modelį žiūrima biologiniu požiūriu.
Aš kalbu apie modelį, vadinamą mikrotrauminiu formavimu, kuris bus įmanomas naudojant įrankį, pavadintą Minimalus Terraforming Unit (MUT). Minimalaus teritorijos formavimo vieneto sąvoka paaiškinama kaip ekosistema, veikianti kaip pagrindinis gamtos vienetas. MUT apima gyvų organizmų grupę ir jų fizinę bei cheminę aplinką ten, kur jie gyvena, tačiau taikoma vykstant Marso biologinės kolonizacijos ir rekonstravimo procesui.
Menininko sumanymas, kaip iš orbitos gali atrodyti reljefinis Marsas su vandenynu, apimančiu didžiąją jo šiaurinio pusrutulio dalį.Mars, kaip Terraformed by Michael Carroll. 1991 m. Šis vaizdas buvo panaudotas ant gamtos leidinio „Padaryti Marsą gyvenamu“ priekiniame viršelyje.
Techniškai kalbant, tai yra suslėgtas kupolo formos šiltnamis, kuriame būtų ir būtų apsaugota vidaus ekosistema. Šis kompleksas nebus izoliuotas nuo apylinkių; priešingai, su ja būtų nuolat kontaktuojama, tačiau kontroliuojamu būdu.
Svarbu yra dujų mainai tarp MUT vienetų ir Marso aplinkos, taigi pati ekosistema vaidina dramatišką vaidmenį. Šio proceso tikslas yra generuoti fotosintezę. Čia reikia manyti, kad augalai dengia paviršiaus ir atmosferą apdorojančias chemijos gamyklas.
ESU: Kokie būtų darbo vietoje pranašumai, naudojant savo oazės dykumoje modelį? Ar pagal biologinę analogiją pagrindiniam reljefą formuojančiam vienetui jūs turite omenyje tai, kaip biologinės ląstelės turi vidinę pusiausvyrą, bet ir keičiasi su išorine, kuri skiriasi visam šeimininkui?
OPD: Šio modelio pranašumai yra tai, kad galime greičiau inicijuoti teritorijos formavimo procesą, tačiau etapais, todėl jis yra mikrotrauminis.
Tačiau pagrindinis ir svarbiausias pranašumas yra tas, kad pasitelkdami technologijas galime priversti augalus pradėti dalyvauti šiame procese. Gyvenimas yra informacija ir ji apdoroja aplink esančią informaciją, pradėdama prisitaikymo prie vidinių vieneto sąlygų procesą. Mes sakome, kad gyvenimas turi plastiškumą ir kad jis ne tik prisitaiko prie aplinkinių sąlygų, bet ir prisitaiko prie savo aplinkų. Genetikos kalba tai reiškia, kad egzistuoja genotipo ir aplinkos sąveika, todėl fenotipinės išraiškos gali būti pritaikytos vyraujančioms sąlygoms.
Dabar mažoje aplinkoje, tokioje kaip blokas, kurio skersmuo yra maždaug 15 ar 20 jardų, aplinka galėtų būti daug šiltesnė nei už bloko ribų.
ESU: Apibūdinkite, kaip gali atrodyti vienetas.
OPD: Skaidrus, plastiko pluošto, dvisluoksnis kupolas. Kupolo viduje atsirastų šiltnamio efektas, kuris dienos metu žymiai padidintų temperatūrą ir apsaugotų vidų nuo žemos temperatūros naktį. Be to, atmosferos slėgis viduje būtų didesnis nuo 60 iki 70 milibarų. To pakaktų augalų fotosintezės procesams ir skystam vandeniui leisti.
Termodinamine prasme dabar mes kalbame apie pusiausvyros trūkumą. Norėdami vėl suaktyvinti Marsą, turime sukurti termodinaminę pusiausvyrą. Įrenginys sugeneruos tai, ko pirmiausia reikia, pavyzdžiui, žemės išmetimą iš temperatūros skirtumų. Toks procesas yra tikslas kartu su pasaulinės strategijos kūrimo procesu.
Griežtai tariant, vienetai būtų tarsi anglies dioksido gaudymo spąstai; jie išleistų deguonį ir generuotų biomasę. Tada deguonis periodiškai būtų išleidžiamas į atmosferą. Vožtuvų sistema išleis dujas į išorę, o vidiniam atmosferos slėgiui sumažėjus iki 40 ar 35 milibarų, vožtuvai užsidarys automatiškai. O kiti atsidarys ir išsiurbdami dujas patektų į įrenginio vidų, o pradinis atmosferos slėgis išlygėtų. Ši sistema ne tik leistų deguonį, bet ir kitas dujas.
ESU: Esant tokiam oazės modeliui, ji yra atvira sistema, tačiau ar ji neturės jokios įtakos regioninėms sąlygoms. Kitaip tariant, ar vietinis nuotėkis sumažėtų, o kaip mikrotrauminis veikimas skiriasi nuo vien tik eksploatuojamų šiltnamių?
OPD: Manoma, kad šiltnamiai - šiuo atveju minimalus formuojantis vienetas - pradeda laipsniškai keistis Marse. Skirtumas priklauso nuo jo veikimo diapazono, nes būtent tada prasideda mikrotraumos formavimo procesas. Be to, tai priklauso nuo to, kaip į tai pažvelgsite, nes šiuo metodu bandome pakartoti evoliucijos modelį, kuris kadaise buvo sėkmingas Žemėje, kad planetos atmosferą būtų galima paversti kita ir priversti Marsą patekti į termodinaminės pusiausvyros stadiją. .
Pagrindinis privalumas yra tai, kad galime valdyti teritorijos formavimo procesą mikrolygiu; mes galime greičiau Marsą paversti panašia į Žemę vieta ir tuo pačiu padaryti ją sąveikaujančią su mus supančia aplinka. Tai yra svarbiausias jo aspektas: žengti į priekį greitesniais procesais. Kaip jau sakiau anksčiau, idėja yra sekti tą patį evoliucijos modelį, kuris susiklostė Žemėje netrukus po fotosintezės. Buvo sausumos augalų, kurie rekonstravo ir formavo žemę, sukurdami anglies diksoidą iš paviršiaus ir paskirstydami jį tuo metu egzistavusiai atmosferai.
Drs. Chrisas McKay ir Robertas Zubrinas pateikė įdomų modelį, kuriame siūloma išdėstyti tris didelius orbitos veidrodžius. Veidrodžiai atspindėtų Saulės šviesą iki Marso pietinio poliaus ir sublimuotų sauso ledo (anglies dioksido sniego) sluoksnį, kad padidintų šiltnamio efektą ir paspartintų globalų planetos atšilimą.
Tokie veidrodžiai būtų Teksaso dydžio.
Aš manau, kad jei ta pati veidrodėliuose naudojama infrastruktūra būtų naudojama kuriant kupolus minimaliam Terraforming vienetui virš Marso paviršiaus, mes sukeltume didesnį degazavimo greitį ir atmosferą greičiau apsunkintume deguonimi. Be to, dalis paviršiaus bet kokiu atveju būtų pašildyta, nes įrenginiai sulaiko saulės šilumą, o ne atspindės ją nuo paviršiaus.
Skystų vandenų trūkumas vienetų ekosistemoms yra diskutuotinas. tačiau galima naudoti daktaro Adamo Brucknerio iš Vašingtono universiteto pasiūlymo variantą. Jis susideda iš ceolito (mineralinio katalizatoriaus) kondensatoriaus naudojimo; tada ištraukia vandenį iš įeinančio oro drėgmės. Vandens užpiltų viduje kasdien. Vėlgi, mes suaktyvintume kai kuriuos hidrologinio ciklo etapus, sugaudami anglies dioksidą, išleisdami dujas į atmosferą ir padarydami paviršių derlingesnę žemę. Mes atliktume pagreitintą reljefinį modeliavimą labai mažoje Marso dalyje, tačiau jei įdėsime šimtus tų vienetų, degazavimo poveikis paviršiui ir atmosferai turės planetų padarinius.
ESU: Kai Žemėje veikė uždaros biosferos, tokios kaip 2-oji biosfera, iškilo problemų dėl, pavyzdžiui, deguonies praradimo dėl to, kad kartu su uoliena susidaro karbonatai. Ar šiandien yra didelio masto, save palaikančių sistemų Žemėje pavyzdžių?
OPD: Didelės apimties, savarankiškas žmonių sukurtas sistemas? Nežinau nieko, bet pats gyvenimas yra savarankiška sistema, kuri iš supančios aplinkos pasiima tai, ko reikia darbui.
Tai buvo uždarų biosferų problema, jie negalėjo sudaryti grįžtamojo ryšio grandinės, kaip tai atsitinka Žemėje. Be to, mano siūloma sistema nebus uždaryta; jis sąveikautų su Marso aplinka tam tikrais laiko tarpais, išleisdamas dalį to, kas būtų perdirbta fotosintezės metu, įtraukiant naujas dujas. Minimalus Terraforming vienetas nebus uždara sistema.
Jei atsižvelgtume į Džeimso Lovelocko „Gaios teoriją“, galėtume Žemę laikyti didelės apimties, save palaikančia sistema, nes biogeocheminiai ciklai yra aktyvūs - tokios situacijos šiandien Marse nėra. Didelė jo deguonies dalis yra sujungta su jo paviršiumi, planetai suteikiant oksiduotą pobūdį. Šia prasme, minimalaus Terraforming vieneto viduje, biogeocheminiai ciklai būtų suaktyvinti iš naujo. Šie kupolai, be kita ko, išlaisvintų deguonį ir karbonatus, todėl išmetimas pamažu pradės tekėti planetos atmosferoje.
ESU: Greičiausias būdas, dažnai cituojamas atliekant globalų reljefo formavimą, yra fluorintų angliavandenilių įvedimas į Marso atmosferą. Esant nedideliems procentiniams pokyčiams, keičiasi dideli temperatūros ir slėgio pokyčiai. Tai priklauso nuo saulės sąveikos. Ar uždarą burbulą turėtų šis mechanizmas, pavyzdžiui, jei ultravioletinė šviesa neprasiskverbtų į kupolus?
OPD: Kalbame apie alternatyvų metodą, nenaudojantį fluorintų angliavandenilių ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Mūsų siūlomas metodas surenka anglies dioksidą, kad padidėtų biomasė, išlaisvina deguonį ir vidinį šilumos kaupimąsi - visa tai sukuria anglies dioksido degazavimą bloko viduje. Kitos šiandien į žemę įstrigusios dujos būtų išleistos į Marso atmosferą, kad ji pamažu tanktų. Tiesą sakant, tiesioginis ekosistemos veikimas ultravioletiniais spinduliais turėtų neigiamos įtakos anglies dioksido surinkimui, biomasės susidarymui ir žemės dujų susidarymui. Tiksliau, kupolas veikia, kad apsaugotų ekosistemą nuo šalčio ir ultravioletinės spinduliuotės, taip pat palaikytų vidinį slėgį.
Dabar kupolas būtų svarbi šilumos gaudyklė ir šilumos izoliatorius. Atlikdamas ankstesnę ląstelės analogiją, kupolas yra tarsi biologinė membrana, kuri vietinę ekosistemą varo į termodinaminę pusiausvyrą. Tas pusiausvyra leistų gyvybei vystytis.
ESU: Ar didelė vietinė šiltnamio efektą sukeliančių dujų (pvz., Metano, anglies dioksido ar CFC) koncentracija būtų toksiška vietoje prieš darant poveikį visame pasaulyje?
OPD: Gyvenimas gali prisitaikyti prie sąlygų, kurios mums yra toksiškos; padidėjusi anglies dioksido koncentracija gali būti naudinga augalams ir netgi padidinti jų gamybą, arba, kaip ir metano atveju, yra keletas metanogeninių organizmų, kuriems pragyventi reikalingos šios dujos.
Tokios dujos yra tinkamos pakelti pasaulinę temperatūrą; kita vertus, anglies dioksidas yra tinkamiausios dujos augalų gyvenimui. Tikslas yra atkurti evoliucijos modelius, lemiančius laipsnišką šių organizmų adaptaciją naujoje aplinkoje, ir aplinkos pritaikymą šiems organizmams.
ESU: Visuotinis Marso reljefo formavimasis svyruoja nuo vieno amžiaus iki ilgo. Ar yra būdų, kaip įvertinti jūsų siūlomą oazės modelį, jei vietos pastangos galėtų paspartinti apgyvendinimą?
OPD: Tai priklausys nuo augalų fotosintezės efektyvumo ir jų sugebėjimo prisitaikyti prie aplinkos pritaikant aplinką. Tačiau galime apsvarstyti du vertinimus: vieną vietinį ir vieną globalų.
Aiškiau tariant, šiuos įvertinimus pirmiausia galima išmatuoti kiekviename minimaliame Terraform vienete atsižvelgiant į jo fotosintezės efektyvumą, deguonies prisotinimo greitį, anglies dioksido surinkimą ir kupolo paviršiaus degazavimą. Ši norma priklausys nuo saulės kaitros ir šiltnamio efekto. Pasauliniu mastu planetos atstatymo greitis priklausys nuo to, kiek minimalių vienetų būtų galima įrengti visame Marso paviršiuje. T. y., Jei egzistuoja daugiau minimalių Terraforming vienetų, planetos transformacija būtų baigta greičiau.
Norėčiau paaiškinti tai, kas šiuo metu man atrodo svarbu. Svarbiausias laimėjimas būtų Marsą paversti žaliąja planeta, kad žmonės galėtų gyventi taip, kaip mes šiandien darome Žemėje. Būtų nepaprasta pamatyti, kaip reaguoja augalų gyvenimas, pirmiausia minimaliojo Terraforming vieneto viduje, o paskui, kai tos mašinos baigė savo ciklą ir gyvybė atsiranda kaip sprogimas į išorę, pamatyti nesustabdomą specialybę, kuri įvyks, nes gyvenimas reaguotų į aplinką, o aplinka reaguotų į gyvenimą.
Taigi mes galime stebėti medžius, tokius kaip pušys, kurie Žemėje turi didelę ir tiesią medieną. Marse gali būti lankstesnių rūšių, pakankamai stiprių, kad atsispirtų žemai temperatūrai ir pučiantiems vėjams. Pušys, būdamos fotosintetinėmis mašinomis, atliks savo, kaip planetų transformatorių, vaidmenį, saugant vandenį, mineralus ir anglies dioksidą biomasės kaupimuisi.
ESU: Kokius turite ateities planus tyrimams?
OPD: Noriu inicijuoti dalinį Marso sąlygų modeliavimą. Tai reikalinga norint nustatyti ir patobulinti minimalaus teritorijos formavimo vieneto veikimą, taip pat augalų fiziologinę reakciją tokiomis sąlygomis. Kitaip tariant, repeticijos.
Tai yra daugiadisciplininis ir tarpinstitucinis tyrimas, todėl būtinas inžinierių, biologų ir genetikos specialistų, taip pat kitų šia tema besidominčių mokslo organizacijų dalyvavimas. Turiu pasakyti, kad tai tik pirmas bandymas; Tai teorija, ką būtų galima padaryti, ir tą, kurį galėtume išbandyti savo pačių planetoje, pavyzdžiui, kovodami su agresyviu dykumų plitimu, reabilitacijos pagrindais ir sukurdami kliūtis sustabdyti jos laipsnišką progresą.
Originalus šaltinis: žurnalas „Astrobiology“
Štai straipsnis apie panašų projektą. Prisimeni „Biosferą 2“?
