Het idee om Mars te terravormen - ook bekend als "Earth's Twin" - is een fascinerend idee. Tussen het smelten van de poolkappen, langzaam sfeer scheppen, en dan de omgeving zo ontwerpen dat ze gebladerte hebben, rivieren, en staande watermassa's, er is genoeg om zowat iedereen te inspireren! Maar hoe lang zou zo'n poging duren, wat zou het ons kosten, en is het echt een effectief gebruik van onze tijd en energie?

Dat waren de vragen die werden behandeld door twee papers die vorige week werden gepresenteerd op NASA's "Planetary Science Vision 2050 Workshop" (ma. 27 februari – wo. 1 maart). De eerste, getiteld "The Terraforming Timeline", presenteert een abstract plan om van de Rode Planeet iets groens en bewoonbaars te maken. De seconde, getiteld "Mars Terraforming - de verkeerde manier", verwerpt het idee van terraforming helemaal en presenteert een alternatief.

Het voormalige papier werd geproduceerd door Aaron Berliner van de Universiteit van Californië, Berkeley, en Chris McKay van de Space Sciences Division van het NASA Ames Research Center. In hun krant de twee onderzoekers presenteren een tijdlijn voor de terravorming van Mars met een opwarmingsfase en een zuurstoffase, evenals alle noodzakelijke stappen die eraan voorafgaan en volgen.

Zoals ze stellen in de inleiding van hun paper:

"Terravormend Mars kan in twee fasen worden verdeeld. De eerste fase is het opwarmen van de planeet van de huidige gemiddelde oppervlaktetemperatuur van -60 ° C tot een waarde die dicht bij de gemiddelde temperatuur van de aarde ligt tot +15 ° C, en het creëren van een dikke CO²-atmosfeer. Deze opwarmfase is relatief eenvoudig en snel, en kan ~ 100 jaar duren. De tweede fase is het produceren van O²-niveaus in de atmosfeer waardoor mensen en andere grote zoogdieren normaal kunnen ademen. Deze zuurstoffase is relatief moeilijk en zou 100, 000 jaar of meer, tenzij men een technologische doorbraak postuleert."

Voordat deze kunnen beginnen, Berliner en McKay erkennen dat bepaalde "pre-terraforming" stappen moeten worden genomen. Deze omvatten het onderzoeken van de omgeving van Mars om de waterniveaus op het oppervlak te bepalen, het gehalte aan koolstofdioxide in de atmosfeer en in ijsvorm in de poolgebieden, en de hoeveelheid nitraten in de bodem van Mars. Zoals ze uitleggen, al deze zijn de sleutel tot de uitvoerbaarheid van het maken van een biosfeer op Mars.

Tot dusver, het beschikbare bewijsmateriaal wijst in de richting van alle drie de elementen die in overvloed op Mars voorkomen. Terwijl het meeste Marswater momenteel in de vorm van ijs is in de poolgebieden en poolkappen, er is genoeg om een ​​waterkringloop te ondersteunen – compleet met wolken, regenen, rivieren en meren. In de tussentijd, volgens sommige schattingen is er in de poolgebieden voldoende CO² in ijsvorm om een ​​atmosfeer te creëren die gelijk is aan de druk op zeeniveau op aarde.

Stikstof is ook een fundamentele levensbehoefte en een noodzakelijk bestanddeel van een ademende atmosfeer, en recente gegevens van de Curiosity Rover geven aan dat nitraten ~0,03% van de massa van de bodem op Mars uitmaken, wat bemoedigend is voor terravorming. Daarbovenop, wetenschappers zullen bepaalde ethische vragen moeten aanpakken met betrekking tot hoe terraforming Mars kan beïnvloeden.

Bijvoorbeeld, of er momenteel leven op Mars is (of leven dat nieuw leven kan worden ingeblazen), dit zou een onmiskenbaar ethisch dilemma vormen voor menselijke kolonisten - vooral als dit leven gerelateerd is aan het leven op aarde. Zoals ze uitleggen:

"Als het leven op Mars gerelateerd is aan het leven op aarde - mogelijk als gevolg van meteorietuitwisseling - dan is de situatie bekend, en kwesties van welke andere soorten leven op aarde moeten worden geïntroduceerd en wanneer moeten worden aangepakt. Echter, als het leven op Mars geen verband houdt met het leven op aarde en duidelijk een tweede ontstaan ​​van leven vertegenwoordigt, dan worden belangrijke technische en ethische kwesties aan de orde gesteld."

Om Fase Een – “De Opwarmfase” – kort te doorbreken, de auteurs behandelen een probleem dat ons vandaag de dag bekend is. Eigenlijk, we veranderen ons eigen klimaat hier op aarde door CO² en "superbroeikasgassen" in de atmosfeer te brengen, die de gemiddelde temperatuur van de aarde doet stijgen met een snelheid van vele graden Celsius per eeuw. En terwijl dit op aarde onbedoeld was, op Mars zou het opnieuw kunnen worden gebruikt om het milieu opzettelijk te verwarmen.

"Het tijdschema voor het opwarmen van Mars na een gerichte inspanning van de productie van superbroeikasgas is kort, slechts 100 jaar of zo, ' beweren ze. 'Als alle zonne-incidenten op Mars met 100% efficiëntie zouden worden vastgelegd, dan zou Mars in ongeveer 10 jaar opwarmen tot aardse temperaturen. Echter, de efficiëntie van het broeikaseffect is aannemelijk ongeveer 10%, dus de tijd die nodig is om Mars op te warmen zou ~ 100 jaar zijn."

Zodra deze dikke atmosfeer is gecreëerd, de volgende stap is om het om te zetten in iets ademends voor mensen - waar de O²-niveaus het equivalent zouden zijn van ongeveer 13% van de luchtdruk op zeeniveau hier op aarde en de CO²-niveaus zouden minder zijn dan 1%. Deze fase, bekend als de "zuurstoffase", aanzienlijk langer zou duren. Alweer, ze wenden zich tot een aards voorbeeld om te laten zien hoe een dergelijk proces zou kunnen werken.

Hier op aarde, zij beweren, de hoge niveaus van zuurstofgas (O²) en lage niveaus van CO² zijn te wijten aan fotosynthese. Deze reacties zijn afhankelijk van de energie van de zon om water en koolstofdioxide om te zetten in biomassa – wat wordt weergegeven door de vergelijking H²O + CO² =CH²O + O². Zoals ze illustreren, dit proces zou tussen de 100, 000 en 170, 000 jaar:

"Als al het zonlicht dat op Mars valt, met 100% efficiëntie zou worden benut om deze chemische transformatie uit te voeren, zou het slechts 17 jaar duren om hoge niveaus van O² te produceren. de waarschijnlijke efficiëntie van elk proces dat H²O en CO² kan omzetten in biomassa en O² is veel minder dan 100%. Het enige voorbeeld dat we hebben van een proces dat de CO² en O² van een hele plant wereldwijd kan veranderen, is wereldwijde biologie. Op aarde is de efficiëntie van de wereldwijde biosfeer bij het gebruik van zonlicht voor de geproduceerde biomassa en O2 0,01%. Dus de tijdschaal voor het produceren van een O²-rijke atmosfeer op Mars is 10, 000 x 17 jaar, of ~ 170, 000 jaar."

Echter, ze houden rekening met synthetische biologie en andere biotechnologieën, waarvan ze beweren dat het de efficiëntie zou kunnen verhogen en de tijdschaal zou kunnen verkorten tot een solide 100, 000 jaar. In aanvulling, als mensen natuurlijke fotosynthese (die een relatief hoog rendement van 5% heeft) over de hele planeet zouden kunnen gebruiken - d.w.z. gebladerte over heel Mars planten - dan zou de tijdschaal kunnen worden teruggebracht tot zelfs een paar eeuwen.

Eindelijk, ze schetsen de stappen die moeten worden genomen om de bal aan het rollen te krijgen. Deze stappen omvatten het aanpassen van huidige en toekomstige robotmissies om de hulpbronnen van Mars te beoordelen, wiskundige en computermodellen die de betrokken processen kunnen onderzoeken, een initiatief om synthetische organismen voor Mars te creëren, een middel om terravormingstechnieken in een beperkte omgeving te testen, en een planetaire overeenkomst die beperkingen en bescherming zou bieden.

Ik citeer Kim Stanley Robinson, auteur van de Rode Mars-trilogie, (het baanbrekende werk van sciencefiction over het terraformeren van Mars) roepen ze op tot actie. Nagaan hoe lang het proces van terravorming van Mars zal duren, ze beweren dat we "net zo goed nu kunnen beginnen".

hieraan, Valeriy Yakovlev – een astrofysicus en hydrogeoloog van het Laboratorium voor Waterkwaliteit in Kharkov, Oekraïne – biedt een afwijkende mening. In zijn krant, "Mars Terraforming - de verkeerde manier", hij pleit voor het creëren van ruimtebiosferen in een lage baan om de aarde die afhankelijk zijn van kunstmatige zwaartekracht (zoals een O'Neill-cilinder) om mensen te laten wennen aan het leven in de ruimte.

Kijkend naar een van de grootste uitdagingen van ruimtekolonisatie, Yakovlev wijst erop hoe het leven op lichamen zoals de maan of Mars gevaarlijk kan zijn voor menselijke kolonisten. Naast kwetsbaar voor zonne- en kosmische straling, kolonisten zouden te maken krijgen met een aanzienlijk lagere zwaartekracht. In het geval van de maan, dit zou ongeveer 0,165 keer zijn wat mensen hier op aarde ervaren (ook bekend als 1 g), terwijl het op Mars ongeveer 0,376 keer zou zijn.

De langetermijneffecten hiervan zijn niet bekend, maar het is duidelijk dat het spierdegeneratie en botverlies zou omvatten. Verder kijken, het is volkomen onduidelijk wat de effecten zouden zijn voor de kinderen die in beide omgevingen zijn geboren. Het aanpakken van de manieren waarop deze kunnen worden verzacht (waaronder medicijnen en centrifuges), Yakovlev wijst erop hoe ze hoogstwaarschijnlijk ineffectief zouden zijn:

"De hoop op de ontwikkeling van medicijnen zal de fysieke afbraak van de spieren niet teniet doen, botten en het hele organisme. De rehabilitatie in centrifuges is een minder geschikte oplossing in vergelijking met de scheepsbiosfeer, waar het mogelijk is om een ​​vrijwel constante imitatie van de normale zwaartekracht en het beschermingscomplex tegen eventuele schadelijke invloeden van de ruimteomgeving te bieden. Als het pad van ruimteverkenning is om een ​​kolonie op Mars te creëren en verder de daaropvolgende pogingen om de planeet te terravormen, het zal leiden tot ongerechtvaardigd verlies van tijd en geld en de bekende risico's van de menselijke beschaving vergroten."

In aanvulling, hij wijst op de uitdagingen van het creëren van de ideale omgeving voor individuen die in de ruimte leven. Naast het eenvoudigweg creëren van betere voertuigen en het ontwikkelen van de middelen om de nodige middelen aan te schaffen, er is ook de behoefte om de ideale ruimteomgeving voor gezinnen te creëren. Eigenlijk, dit vraagt ​​om de ontwikkeling van woningen die qua grootte optimaal zijn, stabiliteit, en troost.

In het licht hiervan, Yakolev presenteert wat hij beschouwt als de meest waarschijnlijke vooruitzichten voor het vertrek van de mensheid naar de ruimte tussen nu en 2030. Dit omvat de creatie van de eerste ruimtebiosferen met kunstmatige zwaartekracht, die zal leiden tot belangrijke ontwikkelingen op het gebied van materiaaltechnologie, levensondersteunende systemen, en de robotsystemen en infrastructuur die nodig zijn om habitats in Low Earth Orbit (LEO) te installeren en te onderhouden.

Deze habitats kunnen worden onderhouden dankzij de creatie van robotruimtevaartuigen die hulpbronnen kunnen oogsten van nabijgelegen lichamen - zoals de maan en Near-Earth Objects (NEO's). Dit concept zou niet alleen de noodzaak voor planetaire bescherming wegnemen - d.w.z. zorgen over de besmetting van de biosfeer van Mars (uitgaande van de aanwezigheid van bacterieel leven), het zou mensen ook in staat stellen geleidelijker aan de ruimte te wennen.

Zoals Yakovlev via e-mail aan Universe Today vertelde, de voordelen voor ruimtehabitats kunnen worden onderverdeeld in vier punten:

"1. Dit is een universele manier om de oneindige ruimtes van de kosmos te beheersen, zowel in het zonnestelsel als daarbuiten. We hebben geen oppervlakken nodig voor het plaatsen van huizen, maar middelen die robots zullen leveren van planeten en satellieten. 2. De mogelijkheid om een ​​leefgebied zo dicht mogelijk bij de wieg van de aarde te creëren, maakt het mogelijk om onder een andere zwaartekracht te ontsnappen aan de onvermijdelijke fysieke degradatie. Het is gemakkelijker om een ​​beschermend magnetisch veld te creëren.

"3. De overdracht tussen werelden en bronnen van hulpbronnen zal geen gevaarlijke expeditie zijn, maar een normaal leven. Is het goed voor zeilers zonder hun gezin? 4. De kans op overlijden of degradatie van de mensheid als gevolg van de wereldwijde catastrofe is aanzienlijk verminderd, aangezien de kolonisatie van de planeten verkenning omvat, levering van goederen, shuttlevervoer van mensen - en dit is veel langer dan de constructie van de biosfeer in de baan van de maan. Dr. Stephen William Hawking heeft gelijk, een mens heeft niet veel tijd."

En met ruimtehabitats op hun plaats, een zeer cruciaal onderzoek zou kunnen beginnen, inclusief medisch en biologisch onderzoek waarbij de eerste kinderen die in de ruimte worden geboren, betrokken zijn. Het zou ook de ontwikkeling van betrouwbare spaceshuttles en technologieën voor de winning van hulpbronnen vergemakkelijken, die van pas zal komen voor de vestiging van andere lichamen – zoals de maan, Mars, en zelfs exoplaneten.

uiteindelijk, Yakolev denkt dat ruimtebiosferen ook binnen een redelijk tijdsbestek kunnen worden bereikt - dat wil zeggen tussen 2030 en 2050 - wat gewoon niet mogelijk is met terraforming. Onder verwijzing naar de groeiende aanwezigheid en macht van de commerciële ruimtesector, Yakolev geloofde ook dat veel van de benodigde infrastructuur al aanwezig is (of in ontwikkeling is).

"Nadat we de traagheid van het denken +20 jaar hebben overwonnen, de experimentele biosfeer (zoals de nederzetting op Antarctica met horloges), over 50 jaar zal de eerste generatie kinderen geboren in de kosmos groeien en zal de aarde afnemen, omdat het de legendes als geheel zal binnengaan ... Als resultaat, terraforming wordt geannuleerd. En de daaropvolgende conferentie zal de weg openen voor een echte verkenning van de kosmos. Ik ben er trots op op dezelfde planeet te zijn als Elon Reeve Musk. Zijn raketten zullen nuttig zijn om ontwerpen voor de eerste biosfeer uit de maanfabrieken te tillen. Dit is een directe en directe manier om de kosmos te veroveren."

Met NASA-wetenschappers en ondernemers zoals Elon Musk en Bas Landorp die Mars in de nabije toekomst willen koloniseren, en andere commerciële ruimtevaartbedrijven die LEO ontwikkelen, de omvang en vorm van de toekomst van de mensheid in de ruimte is moeilijk te voorspellen. Misschien zullen we samen beslissen over een pad dat ons naar de maan brengt, Mars, en verder. Misschien zullen we zien dat onze inspanningen gericht zijn op de ruimte nabij de aarde.

Of misschien zien we onszelf in meerdere richtingen tegelijk gaan. Terwijl sommige groepen pleiten voor het creëren van ruimtehabitats in LEO (en later, elders in het zonnestelsel) die afhankelijk zijn van kunstmatige zwaartekracht en robotachtige ruimteschepen die asteroïden voor materialen delven, anderen zullen zich richten op het vestigen van buitenposten op planetaire lichamen, met als doel ze in "nieuwe aardes" te veranderen.

Tussen hen, we kunnen verwachten dat mensen in deze eeuw een zekere mate van 'ruimtevaartexpertise' zullen ontwikkelen, wat zeker van pas zal komen als we de grenzen van exploratie en kolonisatie nog verder gaan verleggen.