stringtranslate.com

Терраформирование

Концепция художника показывает терраформированный Марс на четырех стадиях развития.

Терраформирование или терраформация («формирование Земли») — это гипотетический процесс преднамеренного изменения атмосферы , температуры , топографии поверхности или экологии планеты , Луны или другого тела, чтобы они были похожи на окружающую среду Земли , чтобы сделать ее пригодной для жизни людей. живи дальше.

Концепция терраформирования возникла как из научной фантастики , так и из реальной науки . Карл Саган , астроном, предложил планетарную инженерию Венеры в 1961 году , что считается одним из первых описаний этой концепции. [1] Этот термин был придуман Джеком Уильямсоном в научно-фантастическом рассказе (« Орбита столкновения »), опубликованном в 1942 году в журнале Astounding Science Fiction . [2]

Даже если окружающую среду планеты можно было бы изменить намеренно, возможность создания неограниченной планетарной среды, имитирующей Землю на другой планете, еще предстоит проверить. Хотя Венера, Земля , Марс и даже Луна изучались в связи с этим предметом, Марс обычно считается наиболее вероятным кандидатом на терраформирование. Было проведено много исследований относительно возможности нагрева планеты и изменения ее атмосферы, и НАСА даже проводило дебаты на эту тему. Несколько потенциальных методов терраформирования Марса могут находиться в пределах технологических возможностей человечества, но, по словам Мартина Бича, экономическая установка, предпочитающая краткосрочную прибыль долгосрочным инвестициям, не будет поддерживать проект терраформирования. [3]

Длительные сроки и практичность терраформирования также являются предметом споров. По мере того, как эта тема набирала обороты, исследования расширились до других возможностей, включая биологическое терраформирование, паратерраформирование и модификацию людей, чтобы они лучше соответствовали окружающей среде планет и лун . Несмотря на это, все еще остаются вопросы в областях, касающихся этики , логистики , экономики , политики и методологии изменения окружающей среды внеземного мира, что создает проблемы для реализации концепции.

История научных исследований

Астроном Карл Саган предложил планетарную инженерию Венеры в статье, опубликованной в журнале Science в 1961 году. [1] Саган представил себе засеивание атмосферы Венеры водорослями , которые преобразовывали бы воду , азот и углекислый газ в органические соединения . Поскольку этот процесс удаляет углекислый газ из атмосферы, парниковый эффект будет уменьшаться до тех пор, пока температура поверхности не упадет до «комфортного» уровня. Полученное растительное вещество, как предположил Саган, будет пиролизоваться под воздействием высоких температур поверхности Венеры и, таким образом, будет изолироваться в форме «графита или какой-либо нелетучей формы углерода» на поверхности планеты. [4] Однако более поздние открытия об условиях на Венере сделали этот конкретный подход невозможным. Одна из проблем заключается в том, что облака Венеры состоят из высококонцентрированного раствора серной кислоты . Даже если бы атмосферные водоросли могли процветать во враждебной среде верхних слоев атмосферы Венеры, еще более непреодолимой проблемой является то, что ее атмосфера слишком плотная: высокое атмосферное давление привело бы к образованию «атмосферы почти чистого молекулярного кислорода» [4] при высокое давление. Эта нестабильная комбинация не могла сохраняться во времени. Любой углерод, восстановленный в результате фотосинтеза, будет быстро окисляться в этой атмосфере в результате сгорания, «замыкая» процесс терраформирования. [4]

Саган также представил идею сделать Марс пригодным для жизни человека в статье «Планетарная инженерия на Марсе», опубликованной в журнале « Икар » (1973). [5] Три года спустя НАСА официально рассмотрело проблему планетарной инженерии в своем исследовании, но вместо этого использовало термин «планетарный экосинтез». [6] Исследование пришло к выводу, что на Марсе возможно поддерживать жизнь и превратить его в обитаемую планету . В том же году была организована первая сессия конференции по терраформированию, которая тогда называлась «Планетарное моделирование».

В марте 1979 года инженер и писатель НАСА Джеймс Оберг организовал Первый коллоквиум по терраформированию — специальную сессию на Лунной и планетарной научной конференции в Хьюстоне. Оберг популяризировал концепции терраформирования, обсуждавшиеся на коллоквиуме, среди широкой публики в своей книге «Новые Земли» (1981). [7] Лишь в 1982 году слово «терраформирование» появилось в названии опубликованной журнальной статьи. Планетолог Кристофер Маккей написал статью «Терраформирование Марса» для журнала Британского межпланетного общества . [8] В документе обсуждались перспективы саморегулирующейся марсианской биосферы, и слово «терраформирование» с тех пор стало предпочтительным термином. [ нужна цитата ]

В 1984 году Джеймс Лавлок и Майкл Аллаби опубликовали книгу «Озеленение Марса» . [9] Книга Лавлока была одной из первых, описывающих новый метод потепления Марса, при котором в атмосферу добавляются хлорфторуглероды (ХФУ), вызывающие сильный парниковый эффект.

Вдохновленный книгой Лавлока, биофизик Роберт Хейнс работал за кулисами [ нужна ссылка ] для продвижения терраформирования и внес неологизм Ecopoiesis , [10] образовав слово от греческого οἶκος , oikos , «дом», [11] и ποίησις , poiesis . , "производство". [12] Экопоэзис относится к происхождению экосистемы . В контексте освоения космоса Хейнс описывает экопоэзис как «создание устойчивой экосистемы на безжизненной, стерильной планете». Фогг определяет экопоэзис как тип планетарной инженерии и является одним из первых этапов терраформации. Этот первичный этап создания экосистемы обычно ограничивается начальным зарождением микробной жизни. [13] В статье Лопеса, Пейшото и Росадо, опубликованной в 2019 году, микробиология вновь рассматривается как необходимый компонент любой возможной стратегии колонизации, основанной на принципах микробного симбиоза и их полезных экосистемных услугах . [14] По мере того, как условия приближаются к земным, на планете может появиться растительная жизнь, и это ускорит выработку кислорода, теоретически делая планету в конечном итоге способной поддерживать животную жизнь.

Аспекты и определения

В 1985 году Мартин Дж. Фогг начал публиковать несколько статей о терраформировании. Он также был редактором полного выпуска журнала Британского межпланетного общества по терраформированию в 1992 году. В своей книге « Терраформирование: инженерная планетарная среда » (1995) Фогг предложил следующие определения различных аспектов, связанных с терраформированием: [13]

Фогг также разработал определения планет-кандидатов различной степени совместимости с человеком: [15]

Фогг предполагает, что Марс в молодости был биологически совместимой планетой, но сейчас не относится ни к одной из этих трех категорий, поскольку терраформировать его можно лишь с большей трудностью. [16]

Требования к обитаемости

Необходимые условия для обитания, адаптировано из Hoehler (2007). [17]

Обитаемость планет, в широком смысле определяемая как способность астрономического тела поддерживать жизнь, требует соблюдения различных геофизических , геохимических и астрофизических критериев, прежде чем поверхность такого тела будет считаться обитаемой. Изменение поверхности планеты таким образом, чтобы на ней могла поддерживаться жизнь, особенно для людей, обычно является конечной целью гипотетического процесса терраформирования. Особый интерес в контексте терраформирования представляет набор факторов, благодаря которым на Земле появились сложные многоклеточные животные в дополнение к более простым организмам. Исследования и теории в этом отношении являются компонентом планетарной науки и новой дисциплины астробиологии .

Классификации критериев обитаемости могут быть разными, но общепризнано, что наличие воды, неэкстремальные температуры и источник энергии накладывают широкие ограничения на обитаемость. [18] Другие требования для обитаемости определяются как наличие сырья, растворителя и климатических условий, [19] или требований к элементам (таким как углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера), а также разумных физико-химических условий. . [20] Применительно к организмам, присутствующим на Земле, включая человека, эти ограничения могут существенно сузиться.

В своей дорожной карте астробиологии НАСА определило основные критерии обитаемости как «обширные области жидкой воды, условия, благоприятные для сборки сложных органических молекул , и источники энергии для поддержания метаболизма ». [21]

Температура

Общий диапазон температур для всей жизни на Земле составляет от -20°C до 122°C [18] и определяется, главным образом, способностью воды (возможно, соленой или находящейся под высоким давлением на дне океана) быть доступной в жидкой форме. Это может представлять собой ограничивающий диапазон развития жизни на других планетах в контексте терраформирования. Для Земли температура определяется равновесием поглощенного падающего солнечного излучения и исходящего инфракрасного излучения, включая влияние парниковых газов на изменение планетарной равновесной температуры ; концепции терраформирования могут включать изменение температуры с помощью методов, включающих солнечные отражатели, для увеличения или уменьшения количества солнечного освещения и, следовательно, изменения температуры.

Вода

Вся известная жизнь требует воды; [19] таким образом, способность планетарного тела поддерживать воду является важнейшим аспектом обитаемости. « Обитаемая зона » Солнечной системы обычно определяется как область, в которой на поверхности планетарного тела может присутствовать стабильная жидкая вода. [19] [22] Границы обитаемой зоны первоначально определялись потерей воды в результате фотолиза и утечкой водорода, устанавливая предел того, насколько близко планета может находиться к своей звезде на орбите, а также преобладанием облаков CO 2 , которые увеличивали альбедо. , устанавливая внешнюю границу стабильной жидкой воды. [22] Эти ограничения применимы, в частности, к планетам, подобным Земле, и их не так легко применить к таким лунам, как Европа и Энцелад , с покрытыми льдом океанами, где источником энергии для поддержания воды в жидком состоянии является приливное нагревание , а не солнечная энергия. энергия.

Энергия

На самом фундаментальном уровне единственным абсолютным требованием жизни может быть термодинамическое неравновесие или наличие свободной энергии Гиббса . [19] Утверждалось, что обитаемость можно рассматривать как баланс между потребностью жизни в энергии и способностью окружающей среды обеспечивать такую ​​энергию. [19] Для людей энергия поступает в виде сахаров, жиров и белков, получаемых в результате потребления растений и животных, что, в свою очередь, требует, чтобы обитаемая для людей планета могла поддерживать такие организмы. [23]

Большая часть биомассы Земли (~60%) зависит от фотосинтеза как источника энергии, а еще ~40% является хемотропным . [18] Для развития жизни на других планетарных телах химическая энергия могла иметь решающее значение, [18] в то время как для поддержания жизни на другом планетарном теле нашей Солнечной системы фототрофным организмам также может потребоваться достаточно высокая солнечная энергия.

Элементы

На Земле для жизни обычно требуется шесть элементов в большом количестве: углерод , водород , азот , кислород , фосфор и сера . [20] Эти элементы считаются «необходимыми» для всей известной жизни и в изобилии присутствуют в биологических системах. [24] Дополнительные элементы, имеющие решающее значение для жизни, включают катионы Mg 2+ , Ca 2+ , K + и Na + и анион Cl - . [25] Многие из этих элементов могут подвергаться биологически облегченному окислению или восстановлению с получением полезной метаболической энергии. [24] [25]

Предварительные этапы

Терраформирование планеты потребует приведения ее в соответствие с требованиями обитаемости, перечисленными в предыдущем разделе. Например, планета может быть слишком холодной, чтобы на ее поверхности могла существовать жидкая вода. Ее температуру можно повысить, добавив парниковые газы в атмосферу, [26] используя орбитальные зеркала, чтобы отражать больше солнечного света на планету, [27] или снизив альбедо планеты. [5] И наоборот, планету, слишком горячую для жидкой воды, можно охладить, удалив парниковые газы (если они присутствуют), поместив солнцезащитный козырек в точке L 1 , чтобы уменьшить попадание солнечного света на планету, или увеличив альбедо. [28] Атмосферное давление является еще одной проблемой: различные небесные тела, включая Марс, Меркурий и большинство лун, имеют более низкое давление, чем Земля. При давлении ниже тройной точки воды (611,7 Па) вода не может быть жидкой ни при какой температуре. Для выживания человека требуется еще более высокое давление, по крайней мере, 6,3 кПа, предел Армстронга ; ниже этого давления открытые жидкости организма кипят при температуре тела. Кроме того, плотная атмосфера защищает поверхность от космических лучей . [29] Тонкую атмосферу можно было бы уплотнить, используя газы, производимые локально (например, Луна могла бы получить атмосферу кислорода за счет восстановления лунной породы [30] ) или газы могли бы быть импортированы из других мест.

Как только условия станут более подходящими для жизни интродуцированных видов , может начаться завоз микробной жизни. [13] Когда условия будут приближаться к земным, на планете может появиться и растительная жизнь . Это ускорит выработку кислорода, что теоретически сделает планету в конечном итоге способной поддерживать животную жизнь.

Перспективные цели

Марс

Представление художника о терраформированном Марсе

Во многих отношениях Марс — самая похожая на Землю планета Солнечной системы. [31] [32] Считается, что в начале своей истории Марс когда-то имел более земную среду, с более плотной атмосферой и обильным количеством воды, которая была потеряна в течение сотен миллионов лет. [33]

Точный механизм этой потери до сих пор неясен, хотя три механизма, в частности, кажутся вероятными: во-первых, всякий раз, когда присутствуют поверхностные воды, углекислый газ ( CO
2) реагирует с горными породами с образованием карбонатов , тем самым вытягивая атмосферу и связывая ее с поверхностью планеты. На Земле этому процессу противодействует тектоника плит , вызывающая извержения вулканов, которые выбрасывают углекислый газ обратно в атмосферу. На Марсе отсутствие такой тектонической активности предотвращало рециркуляцию газов, запертых в отложениях. [34]

Во-вторых, отсутствие магнитосферы вокруг Марса могло позволить солнечному ветру постепенно разрушать атмосферу. [34] [35] Конвекция внутри ядра Марса, состоящего в основном из железа , [36] первоначально генерировала магнитное поле . Однако динамо-машина давно перестала функционировать [37] , а магнитное поле Марса в значительной степени исчезло, вероятно, из-за «потери тепла ядра, затвердевания большей части ядра и/или изменения режима мантийной конвекции». [38] Результаты миссии НАСА MAVEN показывают, что атмосфера удаляется в первую очередь из-за событий коронального выброса массы , когда вспышки высокоскоростных протонов Солнца воздействуют на атмосферу. Марс все еще сохраняет ограниченную магнитосферу , которая покрывает примерно 40% его поверхности. Однако вместо того, чтобы равномерно покрывать и защищать атмосферу от солнечного ветра, магнитное поле принимает форму совокупности более мелких полей в форме зонтика, в основном сгруппированных вместе вокруг южного полушария планеты. [39]

Наконец, примерно между 4,1 и 3,8 миллиардами лет назад удары астероидов во время поздней тяжелой бомбардировки вызвали значительные изменения в поверхностной среде объектов Солнечной системы. Низкая гравитация Марса предполагает, что эти удары могли выбросить большую часть марсианской атмосферы в глубокий космос. [40]

Терраформирование Марса повлечет за собой два крупных взаимосвязанных изменения: создание атмосферы и ее нагрев. [41] Более плотная атмосфера, содержащая парниковые газы, такие как углекислый газ , будет улавливать поступающую солнечную радиацию . Поскольку повышение температуры приведет к увеличению количества парниковых газов в атмосфере, эти два процесса будут дополнять друг друга. [42] Одного углекислого газа недостаточно для поддержания температуры выше точки замерзания воды, поэтому можно создать смесь специализированных парниковых молекул. [43]

Венера

Цветное изображение Венеры. Для терраформирования эту плотную атмосферу необходимо будет удалить.

Терраформирование Венеры требует двух основных изменений: удаления большей части плотной атмосферы углекислого газа плотностью 9 МПа (1300 фунтов на квадратный дюйм; 89 атм) и снижения температуры поверхности планеты до 450 ° C (842 ° F). [44] [28] Эти цели тесно взаимосвязаны, поскольку экстремальная температура Венеры может быть результатом парникового эффекта , вызванного ее плотной атмосферой.

Представление художника о терраформированной Венере

Атмосфера Венеры в настоящее время содержит мало кислорода, поэтому дополнительным шагом будет введение в атмосферу пригодного для дыхания O 2 . Раннее предложение о таком процессе поступило от Карла Сагана , который предложил ввести в атмосферу Венеры плавающие фотосинтезирующие бактерии, чтобы восстановить CO 2 до органической формы и увеличить атмосферную концентрацию O 2 в атмосфере. [1] Эта концепция, однако, была основана на ошибочном понимании 1960-х годов атмосферы Венеры как гораздо более низкого давления; на самом деле атмосферное давление Венеры (93 бара) намного выше, чем ранние оценки. Таким образом, идея Сагана несостоятельна, как он позже признал. [45]

Дополнительный шаг, отмеченный Мартином Бичем, включает в себя введение воды и/или водорода в атмосферу планеты; [3] этот шаг следует после секвестрации CO 2 и уменьшения массы атмосферы. Для того чтобы соединить водород с О 2 , полученным другими способами, необходимо примерно 4*10 19 кг водорода; возможно, его придется добыть из другого источника, например, Урана или Нептуна. [3]

Луна

Представление художника о терраформированной Луне , вид с Земли

Хотя гравитация на Луне Земли слишком мала, чтобы удерживать атмосферу в течение геологических промежутков времени, если бы она была у нее, она бы сохраняла ее в течение промежутков времени, больших по сравнению с продолжительностью человеческой жизни. [46] [30] Лэндис [30] и другие [47] [48] таким образом предположили, что терраформирование Луны возможно, хотя не все согласны с этим предложением. [49] Лэндис подсчитал, что атмосфера чистого кислорода на Луне с давлением 1 фунт на квадратный дюйм потребует порядка двухсот триллионов тонн кислорода, и предполагает, что его можно получить путем восстановления кислорода из количества лунной породы, эквивалентного кубу примерно пятьдесят километров на краю. В качестве альтернативы он предполагает, что содержание воды в «пятидесяти-сотне комет» размером с комету Галлея сработало бы, «при условии, что вода не разбрызгивается, когда кометы ударяются о Луну». [30] Точно так же Бенфорд подсчитал, что для терраформирования Луны потребуется «около 100 комет размером с комету Галлея». [47]

Меркурий

Представление художника о терраформированном Меркурии

Меркурий будет сложно терраформировать. Бич [50] заявляет: «Похоже, что существует мало перспектив терраформирования Меркурия, чтобы там могли существовать какие-либо животные или растения», и предполагает, что его основное использование в проекте терраформирования будет в качестве источника добычи полезных ископаемых. Тем не менее, терраформирование рассматривалось. [51] Магнитное поле Меркурия составляет всего 1,1% от магнитного поля Земли, и, поскольку он расположен ближе к Солнцу, любая атмосфера будет быстро разрушена, если ее не защитить от солнечного ветра. Предполагается, что магнитное поле Меркурия должно было быть намного сильнее, до 30% от земного, если бы оно не подавлялось определенными эффектами обратной связи солнечного ветра. [52] Если найти какой-то способ защитить Меркурий от солнечного ветра путем размещения искусственного магнитного щита на линии Меркурий-Солнце L 1 (аналогично предложению для Марса), то магнитное поле Меркурия могло бы вырасти до такой степени, что магнитное поле Меркурия могло бы возрасти. быть самоподдерживающимся при условии, что поле не «остановится» из-за другого солнечного события. [ нужна цитата ]

Несмотря на то, что Меркурий намного меньше Марса, его скорость убегания лишь немного меньше, чем у Марса, из-за его более высокой плотности, и он может, если магнитосфера препятствует удалению атмосферы, удерживать атмосферу азота / кислорода в течение миллионов лет.

Для обеспечения давления в одну атмосферу потребуется примерно 1,1×10 18 кг газа; [51] или несколько меньшее количество, если более низкое давление приемлемо. Воду можно будет доставлять из внешней Солнечной системы. Как только эта вода будет доставлена, она разделит воду на составляющие ее молекулы кислорода и водорода , возможно, с использованием фотокаталитической пыли, при этом водород быстро уйдет в космос. При давлении кислорода 0,2-0,3 бар атмосфера становится пригодной для дыхания, и при необходимости можно добавлять азот , чтобы обеспечить рост растений в присутствии нитратов .

Потребуется регулирование температуры из-за равновесной средней температуры ~ 159 градусов по Цельсию. Однако миллионы квадратных километров на полюсах имеют среднюю температуру 0–50 по Цельсию или 32–122 по Фаренгейту ( т. е. площадь размером с Мексику на каждом полюсе с пригодной для жизни температурой). Общая обитаемая площадь могла бы быть еще больше, если бы альбедо планеты было увеличено с 0,12 до ~0,6, что потенциально увеличило бы обитаемую площадь. Рой предполагает, что температурой можно было бы дополнительно управлять, уменьшив солнечный поток на Меркурии почти до земного значения с помощью солнечных парусов, отражающих солнечный свет. Он подсчитал, что потребуется от 16 до 17 миллионов парусов, каждый площадью в один квадратный километр. [51]

Земля

Недавно было предложено [ когда? ] что из-за последствий изменения климата может быть разработана интервенционная программа, призванная вернуть Землю к доиндустриальным климатическим параметрам. Для достижения этой цели было предложено множество подходов, таких как управление солнечной радиацией , улавливание углекислого газа, а также разработка и выпуск генно-инженерных организмов, изменяющих климат. [53] [54] Их обычно называют геоинженерией или климатической инженерией , а не терраформированием.

Другие тела Солнечной системы

Другие возможные кандидаты на терраформирование (возможно, только частичное или паратерраформирование) включают крупные спутники Юпитера или Сатурна ( Европа , Ганимед , Каллисто , Энцелад , Титан ) и карликовую планету Церера .

Луны покрыты льдом, поэтому при их нагревании часть этого льда сублимируется в атмосферу водяного пара, аммиака и других газов. [55] [56] Для спутников Юпитера интенсивное излучение вокруг Юпитера может вызвать радиолиз водяного пара, расщепляя его на водород и кислород. [55] Первые быстро исчезнут в космосе, оставив после себя кислород (это уже происходит на лунах в незначительной степени, создавая на них разреженную кислородную атмосферу). [55] На спутниках Сатурна водяной пар можно было бы расщепить, используя орбитальные зеркала для фокусировки солнечного света, вызывая фотолиз . [56] Аммиак можно было преобразовать в азот путем внедрения таких бактерий, как Nitrosomonas , Pseudomonas и Clostridium , в результате чего образовалась азотно-кислородная атмосфера, подобная земной. [55] [56] Эта атмосфера защитит поверхность от радиации Юпитера, [29] но также можно будет очистить указанное излучение с помощью орбитальных тросов [57] или радиоволн. [58]

Проблемы терраформирования лун включают большое количество льда и низкую гравитацию. [55] [56] Если бы весь лед полностью растаял, это привело бы к образованию глубоких океанов, охватывающих всю Луну, а это означает, что любые поселения должны были бы плавать (если только часть льда не останется, чтобы служить сушей). [55] [56] Низкая гравитация со временем приведет к утечке атмосферы и может вызвать проблемы для здоровья человека . Однако выход из атмосферы будет происходить в течение промежутков времени, больших по сравнению с продолжительностью человеческой жизни, как в случае с Луной. [30]

Одно из предложений по терраформированию Цереры предполагает ее нагрев (с использованием орбитальных зеркал, взрыв термоядерных устройств или столкновение небольших астероидов с Церерой), создание атмосферы и глубокого океана. [59] Однако, похоже, это основано на неправильном представлении о том, что поверхность Цереры ледяная, как и спутники газовых гигантов. На самом деле поверхность Цереры представляет собой «слой смешанного льда, силикатов и легких сильных фаз, лучше всего сочетающийся с гидратированными солями и клатратами». [60] Неясно, каков будет результат такого разогрева.

Другие возможности

Биологический терраформинг

Многие предложения по планетарной инженерии предполагают использование генетически модифицированных бактерий. [61] [62]

По мере развития синтетической биологии в ближайшие десятилетия может стать возможным создавать с нуля дизайнерские организмы, которые напрямую эффективно производят желаемые продукты. [63] Лиза Нип, доктор философии. Кандидат группы молекулярных машин MIT Media Lab заявил, что с помощью синтетической биологии ученые смогут генетически сконструировать людей, растения и бактерии, чтобы создать на другой планете условия, подобные земным. [64] [65]

Гэри Кинг, микробиолог из Университета штата Луизиана , изучающий самые экстремальные организмы на Земле, отмечает, что «синтетическая биология дала нам замечательный набор инструментов, который можно использовать для производства новых видов организмов, специально подходящих для систем, которые мы хотим планировать», и обрисовывает в общих чертах перспективы терраформирования, заявив, что «мы хотим исследовать выбранные нами микробы, найти гены, которые кодируют свойства выживания и терраформирования, которые нам нужны (например, устойчивость к радиации и засухе ), а затем использовать эти знания для генетической инженерии конкретно марсианских сконструированные микробы». Он видит самое большое узкое место проекта в способности генетически настраивать и адаптировать нужные микробы, и считает, что для решения этого препятствия может потребоваться «десятилетие или больше». Он также отмечает, что лучше всего было бы разработать «не какой-то один вид микробов, а набор из нескольких, которые будут работать вместе». [66]

DARPA исследует использование фотосинтезирующих растений, бактерий и водорослей, выращенных непосредственно на поверхности Марса, которые могли бы согреть и уплотнить его атмосферу. В 2015 году агентство и некоторые из его исследовательских партнеров создали программное обеспечение под названием DTA GView — « Google Карты геномов » , в котором геномы нескольких организмов могут быть загружены в программу, чтобы немедленно показать список известных генов и их расположение. находится в геноме. По словам Алисии Джексон, заместителя директора Управления биологических технологий DARPA , они разработали «технологический набор инструментов, позволяющий трансформировать не просто враждебные места здесь, на Земле, но и отправляться в космос не просто для посещения, но и для проживания». [67] [68] [69] [70]

Паратерраформирование

Паратерраформирование, также известное как концепция «мирового дома», предполагает строительство обитаемого ограждения на планете, которое охватывает большую часть полезной площади планеты. [71] Ограждение будет состоять из прозрачной крыши, удерживаемой на расстоянии одного или более километров над поверхностью, герметизированной пригодной для дыхания атмосферой и закрепленной натяжными опорами и кабелями через равные промежутки времени. Концепция мирового дома аналогична концепции куполообразной среды обитания , но она охватывает всю (или большую часть) планеты.

Потенциальные цели для паратерраформирования включают Меркурий, Луну, Цереру и спутники газовых гигантов. [72]

Адаптация людей

Было также высказано предположение, что вместо или в дополнение к терраформированию враждебной окружающей среды люди могли бы адаптироваться к этим местам с помощью генной инженерии , биотехнологии и кибернетических усовершенствований . [73] [74] [75] [76] [77] Это известно как пантропия .

Проблемы

Этические вопросы

В биологии и экологии ведутся философские дебаты о том, является ли терраформирование других миров этическим занятием. С точки зрения космоцентрической этики это предполагает баланс между необходимостью сохранения человеческой жизни и внутренней ценностью существующей планетарной экологии. [78] Лусианна Валкович даже назвала терраформирование « операцией по добыче полезных ископаемых планетарного масштаба ». [79]

На стороне сторонников терраформирования есть такие люди, как Роберт Зубрин , Мартин Дж. Фогг , Ричард Л.С. Тейлор и покойный Карл Саган , которые считают, что моральный долг человечества — сделать другие миры пригодными для человеческой жизни , как продолжение истории жизни, преобразующей окружающую среду на Земле. [80] [81] Они также отмечают, что Земля в конечном итоге будет уничтожена, если природа пойдет своим чередом , так что человечество оказывается перед очень долгосрочным выбором между терраформированием других миров или позволить всей земной жизни вымереть . Утверждается, что терраформирование полностью бесплодных планет не является морально неправильным, поскольку оно не влияет ни на какую другую жизнь.

Противоположный аргумент утверждает, что терраформирование было бы неэтичным вмешательством в природу и что, учитывая прошлое отношение человечества к Земле, другим планетам может быть лучше без вмешательства человека. [ нужна цитата ] Третьи занимают золотую середину, например, Кристофер Маккей , который утверждает, что терраформирование является этически обоснованным только тогда, когда мы полностью уверены, что чужая планета не таит в себе собственную жизнь; но если это произойдет, мы не должны пытаться изменить его для своих нужд, а должны спроектировать его среду, чтобы искусственно питать инопланетную жизнь и помогать ей процветать и сосуществовать или даже сосуществовать с людьми. [82] Даже это было бы воспринято как тип терраформирования самыми строгими экоцентристами, которые сказали бы, что вся жизнь имеет право в своей родной биосфере развиваться без вмешательства извне.

Экономические вопросы

Первоначальная стоимость таких проектов, как планетарное терраформирование, будет огромной, а инфраструктуру такого предприятия придется строить с нуля. Такая технология еще не разработана, не говоря уже о финансовой целесообразности на данный момент. Джон Хикман отметил, что почти ни одна из нынешних схем терраформирования не включает в себя экономические стратегии , и большинство их моделей и ожиданий кажутся весьма оптимистичными. [83]

Политические вопросы

Национальная гордость, соперничество между нациями и политика связей с общественностью в прошлом были основными мотивами формирования космических проектов. [84] [85] Разумно предположить, [ кем? ] , что эти факторы также будут присутствовать в усилиях по терраформированию планет. [ нужна цитата ]

В популярной культуре

Терраформирование – распространенная концепция в научной фантастике , начиная от телевидения , фильмов и романов и заканчивая видеоиграми . [86]

Родственной концепцией из научной фантастики является ксеноформирование – процесс, в ходе которого инопланетяне изменяют Землю или другие планеты в соответствии со своими потребностями, уже предложенный в классической « Войне миров» (1898) Герберта Уэллса . [87]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ abc Саган, Карл (1961). «Планета Венера». Наука . 133 (3456): 849–58. Бибкод : 1961Sci...133..849S. дои : 10.1126/science.133.3456.849. ПМИД  17789744.
  2. ^ «Исторический словарь научной фантастики: терраформирование» . Проверено 14 ноября 2022 г.
  3. ^ abc Бич, Мартин (21 апреля 2009 г.). Терраформирование: создание обитаемых миров. Springer Science & Business Media. п. 17. ISBN 978-0-387-09796-1.«Нынешняя экономическая мода, отдающая предпочтение краткосрочной выгоде долгосрочным инвестициям, никогда не сможет поддержать проект терраформирования».
  4. ^ abc Sagan 1997, стр. 276–7.
  5. ^ Аб Саган, Карл (декабрь 1973 г.). «Планетарная инженерия на Марсе». Икар . 20 (4): 513–514. Бибкод : 1973Icar...20..513S. дои : 10.1016/0019-1035(73)90026-2.
  6. ^ Averner & MacElroy 1976, стр. Первая обложка, результаты исследования.
  7. ^ Оберг, Джеймс Эдвард (1981). Новые Земли: Реструктуризация Земли и других планет . Stackpole Books, Гаррисберг, Пенсильвания.
  8. ^ Маккей, Кристофер П. (январь 1982 г.). «О терраформировании Марса». Экстраполяция . 23 (4): 309–314. дои : 10.3828/extr.1982.23.4.309.
  9. ^ Лавлок, Джеймс и Аллаби, Майкл (1984). Озеленение Марса . Книги Уорнера. ISBN 9780446329675.
  10. ^ Хейнс, Р.Х. (1990), «Ecce Ecopoiesis: Играя в Бога на Марсе», в MacNiven, D. (1990-07-13), Моральная экспертиза: исследования в области практической и профессиональной этики, Routledge. стр. 161–163. ISBN 0-415-03576-7 . 
  11. ^ οἶκος. Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей» .
  12. ^ ποίησις у Лидделла и Скотта .
  13. ^ abc Fogg, Мартин Дж. (1995). Терраформирование: проектирование планетарной среды . SAE International, Уоррендейл, Пенсильвания.
  14. ^ Лопес, Хосе В; Пейшото, Ракель С; Росадо, Александр С. (22 августа 2019 г.). «Неизбежное будущее: колонизация космоса за пределами Земли в первую очередь микробами». ФЭМС Микробиология Экология . 95 (10). doi : 10.1093/femsec/fiz127. ПМК 6748721 . ПМИД  31437273. 
  15. ^ Фогг, 1996.
  16. ^ Фогг, Мартин Дж. (1995). Терраформирование: создание планетарной среды . Общество Автомобильных Инженеров. ISBN 1560916095. ОСЛК  32348444.
  17. ^ Хелер, Тори М. (28 декабря 2007 г.). «Концепция энергетического баланса для обитания». Астробиология . 7 (6): 824–838. Бибкод : 2007AsBio...7..824H. дои : 10.1089/ast.2006.0095. ISSN  1531-1074. ПМИД  18163865.
  18. ^ abcd Lineweaver, Чарльз Х.; Чопра, Адитья (30 мая 2012 г.). «Обитаемость нашей Земли и других земель: астрофизические, геохимические, геофизические и биологические ограничения обитаемости планет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 40 (1): 597–623. Бибкод : 2012AREPS..40..597L. doi : 10.1146/annurev-earth-042711-105531. ISSN  0084-6597.
  19. ^ abcde Hoehler, Тори М.; Сом, Санджой М.; Кианг, Нэнси Ю. (2018), Диг, Ханс Дж.; Бельмонте, Хуан Антонио (ред.), «Требования жизни», Справочник по экзопланетам , Cham: Springer International Publishing, стр. 1–22, doi : 10.1007/978-3-319-30648-3_74-1, ISBN 978-3-319-30648-3, получено 14 марта 2023 г.
  20. ^ аб Кокелл, CS; Буш, Т.; Брайс, К.; Дирейто, С.; Фокс-Пауэлл, М.; Харрисон, JP; Ламмер, Х.; Ланденмарк, Х.; Мартин-Торрес, Дж.; Николсон, Н.; Ноак, Л.; О'Мэлли-Джеймс, Дж.; Пэйлер, С.Дж.; Рашби, А.; Сэмюэлс, Т. (20 января 2016 г.). «Обитаемость: обзор». Астробиология . 16 (1): 89–117. Бибкод : 2016AsBio..16...89C. дои : 10.1089/ast.2015.1295. ISSN  1531-1074. ПМИД  26741054.
  21. ^ «Дорожная карта астробиологии». 17 января 2011 г. Архивировано из оригинала 17 января 2011 г. Проверено 17 марта 2023 г.
  22. ^ аб Кастинг, Джеймс Ф.; Уитмир, Дэниел П.; Рейнольдс, Рэй Т. (1 января 1993 г.). «Обитаемые зоны вокруг звезд главной последовательности». Икар . 101 (1): 108–128. Бибкод : 1993Icar..101..108K. дои : 10.1006/icar.1993.1010. ISSN  0019-1035. ПМИД  11536936.
  23. ^ «Энергия клетки, функции клеток | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 13 апреля 2023 г.
  24. ^ аб Фальковски, Пол Г.; Фенчел, Том; Делонг, Эдвард Ф. (23 мая 2008 г.). «Микробные двигатели, управляющие биогеохимическими циклами Земли». Наука . 320 (5879): 1034–1039. Бибкод : 2008Sci...320.1034F. дои : 10.1126/science.1153213. ISSN  0036-8075. PMID  18497287. S2CID  2844984.
  25. ^ аб Фальковски, Пол Г.; Фенчел, Том; Делонг, Эдвард Ф. (23 мая 2008 г.). «Микробные двигатели, управляющие биогеохимическими циклами Земли». Наука . 320 (5879): 1034–1039. Бибкод : 2008Sci...320.1034F. дои : 10.1126/science.1153213. ISSN  0036-8075. PMID  18497287. S2CID  2844984.
  26. ^ Герстелл, МФ; Франциско, Дж. С.; Юнг, Ю.Л.; Бокс, К.; Аалтони, ET (27 февраля 2001 г.). «Сохранение тепла на Марсе с помощью новых суперпарниковых газов». Труды Национальной академии наук . 98 (5): 2154–2157. Бибкод : 2001PNAS...98.2154G. дои : 10.1073/pnas.051511598 . ПМК 30108 . ПМИД  11226208. 
  27. ^ Макиннес, Колин Р. (2009), Бадеску, Виорел (редактор), «Климатическая инженерия Марса с использованием орбитальных солнечных отражателей», Марс , Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg, стр. 645–659, doi : 10.1007/978- 3-642-03629-3_25, ISBN 978-3-642-03628-6, получено 7 декабря 2023 г.
  28. ^ Аб Лэндис, Джеффри (2011). «Терраформирование Венеры: сложный проект будущей колонизации». Конференция и выставка AIAA SPACE 2011 . дои : 10.2514/6.2011-7215. ISBN 978-1-60086-953-2.
  29. ^ аб «Космическое излучение». epa.gov . 27 ноября 2018 года . Проверено 8 декабря 2023 г.
  30. ^ abcde Лэндис, Джеффри (июнь 1990 г.). «Загрязнение воздуха на Луне». Аналог .
  31. ^ Рид и Льюис 2004, стр.16.
  32. ^ Каргель 2004, стр. 185–6.
  33. ^ Каргель 2004, 99 и далее.
  34. ^ ab Forget, Costard & Lognonné 2007, стр. 80–2.
  35. ^ «Солнечный ветер отрывает куски от Марса». Космос . 25 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала 27 апреля 2012 г. Проверено 18 июня 2009 г.
  36. ^ Дэйв Жак (26 сентября 2003 г.). «Рентгеновские лучи APS раскрывают тайны ядра Марса». Аргоннская национальная лаборатория . Проверено 10 июня 2009 г.
  37. ^ Шуберт, Тюркотт и Олсон 2001, стр. 692
  38. ^ Карр, Майкл Х.; Белл, Джеймс Ф. (2014). "Марс". Энциклопедия Солнечной системы . стр. 359–377. дои : 10.1016/B978-0-12-415845-0.00017-7. ISBN 978-0-12-415845-0.
  39. ^ Солнечный ветер, 2008 г.
  40. ↑ Forget, Costard & Lognonné, 2007, стр. 80.
  41. ^ Фор и Менсинг 2007, с. 252.
  42. ^ Зубрин, Роберт; Маккей, Кристофер (1993). «Технологические требования терраформирования Марса». 29-я совместная конференция и выставка по двигательной технике . дои : 10.2514/6.1993-2005.
  43. ^ Герстелл, МФ; Франциско, Дж. С.; Юнг, Ю.Л.; Бокс, К.; Аалтони, ET (27 февраля 2001 г.). «Сохранение тепла на Марсе с помощью новых суперпарниковых газов». Труды Национальной академии наук . 98 (5): 2154–2157. Бибкод : 2001PNAS...98.2154G. дои : 10.1073/pnas.051511598 . ПМК 30108 . ПМИД  11226208. 
  44. ^ Фогг, MJ (1987). «Терраформирование Венеры». Журнал Британского межпланетного общества . 40 : 551. Бибкод : 1987JBIS...40..551F.
  45. ^ Саган, Карл (1994). Бледно-голубая точка: видение будущего человечества в космосе (Первое изд.). Нью-Йорк. ISBN 0-679-76486-0. ОСЛК  30736355.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  46. ^ Оберг, Джеймс. «Новые Земли». jamesoberg.com .
  47. ↑ Аб Бенфорд, Грег (14 июля 2014 г.). «Как терраформировать Луну». Сланец . Проверено 30 января 2017 г.
  48. ↑ Уильямс, Мэтт (31 марта 2016 г.). «Как мы терраформируем Луну?». Вселенная сегодня . Проверено 30 января 2017 г.
  49. ↑ Дормини, Брюс (27 июля 2016 г.). «Почему Луну никогда не следует терраформировать». Форбс . Проверено 30 января 2017 г.
  50. ^ Бич, Мартин. Терраформирование: создание обитаемых миров, стр. 217–219. Спрингер. Проверено 29 декабря 2023 г.
  51. ^ abc Рой, Кеннет (2015). «Терраформирование Меркурия». Во Внутренней Солнечной системе: Перспективные энергетические и материальные ресурсы, стр. 421-435. Международное издательство Спрингер. pdf получено 29 декабря 2023 г.
  52. ^ Гомес-Перес, Наталья; Соломон, Шон К. (2010). «Слабое магнитное поле Меркурия: результат магнитосферной обратной связи?». Письма о геофизических исследованиях . 37 (20): н/д. Бибкод : 2010GeoRL..3720204G. дои : 10.1029/2010GL044533 . ISSN  1944-8007.
  53. ^ Соле, Рикар В.; Монтаньес, Рауль; Дюран-Небреда, Сальва (18 июля 2015 г.). «Синтетические схемы терраформирования Земли». Биология Директ . 10 (1): 37. arXiv : 1503.05043 . Бибкод : 2015arXiv150305043S. дои : 10.1186/s13062-015-0064-7 . ПМК 4506446 . ПМИД  26187273. 
  54. ^ Соле, Рикар В.; Монтаньес, Рауль; Дюран-Небреда, Сальва; Родригес-Амор, Даниэль; Видиелла, Блай; Сарданьес, Хосеп (4 июля 2018 г.). «Популяционная динамика мотивов синтетической терраформации». Королевское общество открытой науки . 5 (7): 180121. Бибкод : 2018RSOS....580121S. дои : 10.1098/rsos.180121. ПМК 6083676 . ПМИД  30109068. 
  55. ^ abcdef Уильямс, Мэтт (22 апреля 2016 г.). «Как мы терраформируем спутники Юпитера?». Вселенная сегодня . Проверено 8 декабря 2023 г.
  56. ^ abcde Уильямс, Мэтт (27 апреля 2016 г.). «Как мы терраформируем спутники Сатурна?». Вселенная сегодня . Проверено 12 декабря 2023 г.
  57. ^ Мирнов, Владимир; Учер, Дефне; Данилов Валентин (10–15 ноября 1996 г.). «Высоковольтные тросы для усиленного рассеяния частиц в ремнях Ван Аллена». Тезисы докладов заседания Отделения физики плазмы АФН . 38 : 7. Бибкод : 1996APS..DPP..7E06M. OCLC  205379064. Реферат №7Е.06.
  58. ^ «НАСА обнаружило, что молния покинула безопасную зону в радиационном поясе Земли - НАСА» . Проверено 11 декабря 2023 г.
  59. ^ Уильямс, Мэтт (5 мая 2016 г.). «Как нам терраформировать Цереру?». Вселенная сегодня . Проверено 12 декабря 2023 г.
  60. ^ Раймонд, К.; Кастильо-Рогез, Х.К.; Парк, РС; Ермаков А.; и другие. (сентябрь 2018 г.). «Данные Dawn раскрывают сложную эволюцию земной коры Цереры» (PDF) . Европейский планетарный научный конгресс . Том. 12. Архивировано (PDF) из оригинала 30 января 2020 г. Проверено 19 июля 2020 г.
  61. ^ Хискокс, Джулиана А.; Томас, Дэвид Дж. (октябрь 1995 г.). «Генетическая модификация и селекция микроорганизмов для выращивания на Марсе». Журнал Британского межпланетного общества . 48 (10): 419–26. ПМИД  11541203.
  62. ^ "Меркурий". Общество . 29 . 2000 . Проверено 10 января 2017 г.
  63. ^ Менезес, Амор А.; Камберс, Джон; Хоган, Джон А.; Аркин, Адам П. (6 января 2015 г.). «К синтетическим биологическим подходам к использованию ресурсов в космических полетах». Журнал интерфейса Королевского общества . 12 (102): 20140715. doi :10.1098/rsif.2014.0715. ПМК 4277073 . ПМИД  25376875. 
  64. ^ «Видео: Люди могли бы спроектировать себя для долгосрочных космических путешествий» . Живая наука. 7 апреля 2016 года . Проверено 10 января 2017 г.
  65. ↑ Браун, Кристен В. (29 марта 2016 г.). «Теперь вы можете играть в Бога, не выходя из своего гаража». Слияние. Архивировано из оригинала 02 апреля 2016 г. Проверено 10 января 2017 г.
  66. ↑ Херкевиц, Уильям (7 мая 2015 г.). «Вот как мы терраформируем Марс с помощью микробов». Популярная механика . Проверено 10 января 2017 г.
  67. ^ «Сделают ли измененные микробы Марс похожим на Землю?» Таймс оф Индия . 29 июня 2015 года . Проверено 10 января 2017 г.
  68. ↑ Кеблер, Джейсон (24 июня 2015 г.). «DARPA: Мы создаем организмы, которые терраформируют Марс». Вице-материнская плата . Проверено 10 января 2017 г.
  69. ↑ Смит, Крис (25 июня 2015 г.). «Мы определенно хотим жить на Марсе – вот как мы планируем приручить Красную планету». БГР . Проверено 10 января 2017 г.
  70. ↑ Депра, Дайанна (27 июня 2015 г.). «DARPA хочет использовать генетически модифицированные организмы, чтобы сделать Марс более похожим на Землю». Тех Таймс . Проверено 10 января 2017 г.
  71. ^ Тейлор, 1992
  72. ^ Уильямс, Мэтью С. (9 августа 2019 г.). «Создание теплицы в другом мире: паратерраформирование в нашей Солнечной системе». Интересный инжиниринг.com . Проверено 12 декабря 2023 г.
  73. ^ Гронсталь, Аарон; Перес, Хулио Апреа; Биттнер, Тобиас; Клейси, Эрик; Грубишич, Анджело; Роджерс, Дамиан (2005). Биоформирование и терраформирование: баланс методов возможной космической колонизации. 56-й Международный астронавтический конгресс.
  74. ^ Лунан, Дункан (январь 1983 г.). Человек и планеты: ресурсы Солнечной системы. Эшгроув Пресс. ISBN 9780906798171. Проверено 10 января 2017 г.[ нужна страница ]
  75. ^ Шпицмиллер, Тед (2007). Космонавтика: историческая перспектива усилий человечества по покорению космоса. Книги Апогея. ISBN 9781894959667. Проверено 10 января 2017 г.[ нужна страница ]
  76. ↑ Каин, Фрейзер (10 января 2017 г.). «Можем ли мы марсиформироваться?». Вселенная сегодня . Проверено 10 января 2017 г.
  77. ↑ Феррейра, Бекки (29 июля 2013 г.). «Будьте своим собственным космическим кораблем: как мы можем адаптировать человеческие тела для инопланетных миров». Вице-материнская плата. Архивировано из оригинала 13 января 2017 года . Проверено 10 января 2017 г.
  78. ^ МакНивен 1995
  79. ↑ Мандельбаум, Райан Ф. (20 ноября 2018 г.). «Деколонизация Марса: неужели мы неправильно думаем об освоении космоса?». Гизмодо . Проверено 31 октября 2021 г.
  80. ^ Роберт Зубрин, Аргументы в пользу Марса: план заселения Красной планеты и почему мы должны это сделать , стр. 248–249, Simon & Schuster/Touchstone, 1996, ISBN 0-684-83550-9 
  81. ^ Фогг 2000
  82. ^ Кристофер Маккей и Роберт Зубрин, «Имеют ли местные марсианские бактерии преимущество перед исследованиями человека?», стр. 177–182, в книге « На Марсе: колонизация нового мира» , серия Apogee Books Space, 2002, ISBN 1-896522-90- 4 
  83. ^ Хикман, Джон (ноябрь 1999 г.). «Политическая экономия очень крупных космических проектов». Журнал эволюции и технологий . 4 : 1–14 . Проверено 28 апреля 2006 г.
  84. ^ «Китайские поиски Луны заставили американских законодателей искать новую космическую гонку» . Блумберг . 19 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. Проверено 28 апреля 2006 г.
  85. ^ Томпсон 2001 с. 108
  86. ^ "SFE: Терраформирование" . sf-энциклопедия.com . Проверено 28 июля 2022 г.
  87. ^ «Темы: Ксеноформирование: SFE: Энциклопедия научной фантастики». www.sf-энциклопедия.com . Проверено 24 августа 2021 г.

Рекомендации

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме терраформирования .