Terraforming – Bau einer neuen Erde an einem neuen Ort

Eines Tages kann sich herausstellen, dass es im Falle einer globalen Katastrophe nicht möglich sein wird, die Zivilisation auf der Erde wiederherzustellen oder in den Zustand zurückzuversetzen, in dem sie sich vor der Bedrohung befand. Es lohnt sich, eine neue Welt in Reserve zu haben und dort alles neu zu bauen – besser als auf unserem Heimatplaneten. Wir kennen jedoch keine Himmelskörper, die zur sofortigen Besiedlung bereit wären. Man muss damit rechnen, dass einige Arbeiten erforderlich sind, um einen solchen Platz vorzubereiten.

1. Cover der Geschichte „Collision in Orbit“

Die Terraformung eines Planeten, Mondes oder eines anderen Objekts ist ein hypothetischer, nirgendwo sonst (soweit wir wissen) Prozess, bei dem die Atmosphäre, die Temperatur, die Oberflächentopographie oder die Ökologie eines Planeten oder eines anderen Himmelskörpers so verändert werden, dass sie der Umgebung der Erde ähneln und sie herstellen Es ist für das Leben auf der Erde geeignet.

Das Konzept des Terraforming hat sich sowohl in der Praxis als auch in der tatsächlichen Wissenschaft weiterentwickelt. Der Begriff selbst wurde eingeführt Jack Williamson (Will Stewart) in der 1 veröffentlichten Geschichte „Collision Orbit“ (1942).

Venus ist kühl, Mars ist warm

In einem 1961 in der Zeitschrift Science veröffentlichten Artikel schrieb der Astronom Karl Sagan vorgeschlagen. Er stellte sich vor, in seiner Atmosphäre Algen zu pflanzen, die Wasser, Stickstoff und Kohlendioxid in organische Verbindungen umwandeln würden. Durch diesen Prozess wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt und der Treibhauseffekt verringert, bis die Temperaturen auf angenehme Werte sinken. Überschüssiger Kohlenstoff wird beispielsweise in Form von Graphit auf der Oberfläche des Planeten lokalisiert.

Leider zeigten spätere Entdeckungen über die Bedingungen auf der Venus, dass ein solcher Prozess unmöglich war. Schon allein deshalb, weil die Wolken dort aus einer hochkonzentrierten Schwefelsäurelösung bestehen. Selbst wenn Algen theoretisch in der lebensfeindlichen Umgebung der oberen Atmosphäre wachsen könnten, ist die Atmosphäre selbst einfach zu dicht – hoher Atmosphärendruck würde nahezu reinen molekularen Sauerstoff erzeugen und Kohlenstoff würde verbrennen und dabei wieder CO freisetzen.₂.

Am häufigsten sprechen wir jedoch über Terraforming im Zusammenhang mit der möglichen Anpassung des Mars. (2). In dem 1973 in der Zeitschrift Icarus veröffentlichten Artikel „Planetary Engineering on Mars“ betrachtete Sagan den Roten Planeten als potenziell bewohnbaren Ort für Menschen.

2. Vision für die nächsten Stufen der Terraformierung des Mars

Drei Jahre später befasste sich die NASA offiziell mit dem Problem der Planetentechnik unter dem Begriff „Planetare Ökosynthese". Die veröffentlichte Studie kam zu dem Schluss, dass der Mars Leben ermöglichen und ein bewohnbarer Planet werden könnte. Im selben Jahr wurde die erste Sitzung einer Konferenz zum Thema Terraforming, damals auch als „Planetenmodellierung“ bekannt, organisiert.

Allerdings begann man erst 1982, das Wort „Terraforming“ im modernen Sinne zu verwenden. Planetologe Christopher McKay (7) schrieb den Artikel „Terraforming Mars“, der im Journal der British Interplanetary Society erschien. In dem Artikel wurden die Aussichten für eine Selbstregulierung der Marsbiosphäre erörtert, und das von Mackay verwendete Wort ist seitdem das bevorzugte Wort. Im Jahr 1984 James Lovelock i Michael Allaby veröffentlichte das Buch Greening Mars, eines der ersten, das eine neue Methode zur Erwärmung des Mars mithilfe von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) beschrieb, die der Atmosphäre zugesetzt wurden.

Insgesamt wurden bereits viele Untersuchungen und wissenschaftliche Diskussionen über die Möglichkeit einer Erwärmung dieses Planeten und einer Veränderung seiner Atmosphäre geführt. Interessanterweise liegen einige hypothetische Methoden zur Transformation des Mars möglicherweise bereits innerhalb der technologischen Möglichkeiten der Menschheit. Die hierfür erforderlichen wirtschaftlichen Ressourcen werden jedoch weitaus größer sein als die, die eine Regierung oder Gesellschaft derzeit bereit ist, für einen solchen Zweck aufzuwenden.

Methodischer Ansatz

Nachdem Terraforming in eine breitere Verbreitung von Konzepten gelangte, begann man, seinen Anwendungsbereich zu systematisieren. Im Jahr 1995 Martyn J. Fogg (3) In seinem Buch Terraforming: Engineering Planetary Environments schlug er die folgenden Definitionen für verschiedene Aspekte dieses Bereichs vor:

• Planetentechnik - der Einsatz von Technologie zur Beeinflussung der globalen Eigenschaften des Planeten;
• Geoengineering - Planetentechnik, die speziell auf die Erde angewendet wird. Es deckt nur die makrotechnischen Konzepte ab, die die Änderung bestimmter globaler Parameter wie Treibhauseffekt, atmosphärische Zusammensetzung, Sonneneinstrahlung oder Schockfluss beinhalten;
• Terraforming - ein Prozess der Planetentechnik, der insbesondere darauf abzielt, die Fähigkeit einer außerirdischen planetarischen Umgebung zu erhöhen, Leben in einem bekannten Zustand zu unterstützen. Die letzte Errungenschaft in diesem Bereich wird die Schaffung eines offenen planetarischen Ökosystems sein, das alle Funktionen der terrestrischen Biosphäre nachahmt und vollständig an die menschliche Besiedlung angepasst ist.

Fogg entwickelte auch Definitionen von Planeten mit unterschiedlichem Grad der Kompatibilität im Hinblick auf das menschliche Überleben auf ihnen. Er unterschied die Planeten:

• bewohnt () - eine Welt mit einer Umgebung, die der Erde ähnlich genug ist, dass die Menschen bequem und frei darin leben können;
• biokompatibel (BP) - Planeten mit physikalischen Parametern, die Leben auf ihrer Oberfläche gedeihen lassen. Selbst wenn sie anfangs keine davon haben, können sie eine sehr komplexe Biosphäre enthalten, ohne dass Terraforming erforderlich ist.
• leicht terraformierbar (ETP) – Planeten, die biokompatibel oder bewohnbar werden können und durch eine relativ bescheidene Menge planetarer Ingenieurtechnologien und Ressourcen unterstützt werden können, die auf einem nahe gelegenen Raumfahrzeug oder einer Robotervorläufermission gespeichert sind.

Fogg vermutet, dass der Mars in seiner Jugend ein biologisch kompatibler Planet war, obwohl er derzeit in keine der drei Kategorien fällt – sein Terraforming geht über ETP hinaus, zu schwierig und zu teuer.

Das Vorhandensein einer Energiequelle ist eine absolute Voraussetzung für Leben, aber die Vorstellung von der unmittelbaren oder potenziellen Lebensfähigkeit eines Planeten basiert auf vielen anderen geophysikalischen, geochemischen und astrophysikalischen Kriterien.

Von besonderem Interesse ist die Reihe von Faktoren, die zusätzlich zu den einfacheren Organismen auf der Erde komplexe vielzellige Organismen unterstützen. Tiere. Forschung und Theorien auf diesem Gebiet sind Teil der Planetenwissenschaft und Astrobiologie.

Sie können immer thermonuklear verwenden

In ihrer Astrobiology Roadmap definiert die NASA als wichtigste Anpassungskriterien vor allem „ausreichende flüssige Wasserressourcen, Bedingungen, die die Aggregation komplexer organischer Moleküle fördern, und Energiequellen zur Unterstützung des Stoffwechsels“. Wenn die Bedingungen auf dem Planeten für eine bestimmte Lebensart geeignet sind, kann der Import mikrobiellen Lebens beginnen. Wenn sich die Bedingungen denen auf der Erde annähern, kann es vorkommen, dass Pflanzenleben eingeführt wird. Dies würde die Sauerstoffproduktion beschleunigen und den Planeten theoretisch endlich in die Lage versetzen, tierisches Leben zu beherbergen.

Auf dem Mars verhinderte die fehlende tektonische Aktivität die Rückführung von Gasen aus lokalen Sedimenten, was auf der Erde für die Atmosphäre von Vorteil ist. Zweitens kann davon ausgegangen werden, dass das Fehlen einer umfassenden Magnetosphäre um den Roten Planeten zu einer allmählichen Zerstörung der Atmosphäre durch den Sonnenwind führte (4).

4. Eine schwache Magnetosphäre schützt die Marsatmosphäre nicht

Die Konvektion im Marskern, der größtenteils aus Eisen besteht, erzeugte zunächst ein Magnetfeld, aber der Dynamo funktionierte schon lange nicht mehr und das Marsfeld ist weitgehend verschwunden, möglicherweise aufgrund von Wärmeverlust und Erstarrung des Kerns. Heutzutage besteht das Magnetfeld aus einer Ansammlung kleinerer Felder, ähnlich lokalen Regenschirmen, hauptsächlich rund um die südliche Hemisphäre. Die Überreste der Magnetosphäre bedecken etwa 40 % der Planetenoberfläche. Ergebnisse der NASA-Missionsforschung Specialist zeigen, dass die Atmosphäre hauptsächlich durch koronale Massenauswürfe der Sonne gereinigt wird, die den Planeten mit hochenergetischen Protonen bombardieren.

Die Terraformung des Mars müsste zwei große gleichzeitige Prozesse umfassen – die Schaffung einer Atmosphäre und deren Erwärmung.

Eine dickere Atmosphäre aus Treibhausgasen wie Kohlendioxid wird die einfallende Sonnenstrahlung stoppen. Da höhere Temperaturen der Atmosphäre Treibhausgase hinzufügen, verstärken sich die beiden Prozesse gegenseitig. Allerdings würde Kohlendioxid allein nicht ausreichen, um die Temperaturen über dem Gefrierpunkt von Wasser zu halten – es wäre etwas anderes nötig.

Eine weitere Marssonde, die kürzlich einen Namen erhalten hat Ausdauer und wird dieses Jahr auf den Markt kommen, wird dauern Versuchen Sie, Sauerstoff zu erzeugen. Wir wissen, dass die dünne Atmosphäre 95,32 % Kohlendioxid, 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Argon und etwa 0,13 % Sauerstoff sowie viele andere Elemente in noch geringeren Mengen enthält. Das Experiment bekannt als Fröhlichkeit (5) besteht darin, Kohlendioxid zu nutzen und daraus Sauerstoff zu extrahieren. Labortests haben gezeigt, dass dies grundsätzlich möglich und technisch machbar ist. Irgendwo muss man anfangen.

5. Gelbe Module für das MOXIE-Experiment auf dem Rover Perseverance.

Chef SpaceX, Элон Маск, er wäre nicht er selbst, wenn er sich nicht in die Diskussion über die Terraformierung des Mars einbringen würde. Eine von Musks Ideen besteht darin, zu den Marspolen zu gelangen. Wasserstoffbomben. Ein massives Bombardement würde seiner Meinung nach durch das Schmelzen des Eises viel Wärmeenergie erzeugen und dabei Kohlendioxid freisetzen, was einen Treibhauseffekt in der Atmosphäre erzeugen und Wärme einfangen würde.

Das Magnetfeld um den Mars wird Marsonauten vor kosmischer Strahlung schützen und ein mildes Klima auf der Planetenoberfläche schaffen. Aber ein riesiges Stück flüssiges Eisen wird man definitiv nicht hineinlegen können. Daher bieten Experten eine andere Lösung an – w einfügen Punktlibrationen L1 im Mars-Sonne-System toller Generator, wodurch ein ziemlich starkes Magnetfeld entsteht.

Das Konzept wurde auf dem Planetary Science Vision 2050-Workshop von Dr. vorgestellt. Jim Green, Direktor der Planetary Science Division, der Abteilung für Planetenerkundung der NASA. Mit der Zeit würde das Magnetfeld dazu führen, dass der Luftdruck und die Durchschnittstemperaturen ansteigen. Ein Anstieg von nur 4 °C würde das Eis in den Polarregionen schmelzen und gespeichertes COXNUMX freisetzen.₂Dies wird einen starken Treibhauseffekt verursachen. Dort wird wieder Wasser fließen. Nach Angaben der Macher beträgt die tatsächliche Umsetzungszeit des Projekts 2050.

Die im vergangenen Juli von Forschern der Harvard University vorgeschlagene Lösung wiederum verspricht nicht, den gesamten Planeten auf einmal zu terraformieren, sondern könnte eine schrittweise Methode sein. Wissenschaftler haben es sich ausgedacht Bau von „Kuppeln“ aus dünnen Schichten Silica-Aerogel, die transparent sind und gleichzeitig UV-Schutz bieten und die Oberfläche erwärmen.

Bei der Simulation stellte sich heraus, dass eine dünne, 2-3 cm dicke Schicht Aerogel ausreicht, um die Oberfläche um bis zu 50 °C zu erhitzen. Wenn wir die richtigen Orte wählen, bedeutet dies, dass die Temperatur der Marsfragmente auf -10°C ansteigt. Es wird immer noch niedrig sein, aber in einem Bereich, den wir bewältigen können. Darüber hinaus würde es das Wasser in diesen Regionen wahrscheinlich das ganze Jahr über in flüssigem Zustand halten, was in Kombination mit ständigem Zugang zu Sonnenlicht ausreichen sollte, damit die Vegetation Photosynthese betreiben kann.

Ökologisches Terraforming

Wenn Ideen, den Mars so nachzubilden, dass er der Erde ähnelt, fantastisch klingen, dann hebt die mögliche Terraformierung anderer kosmischer Körper die Fantasieebene auf die n-te Ebene.

Venus wurde bereits erwähnt. Weniger bekannt sind Überlegungen bzgl Terraforming des Mondes. Jeffrey A. Landis Die NASA hat 2011 berechnet, dass die Schaffung einer Atmosphäre um unseren Satelliten mit einem Druck von 0,07 atm aus reinem Sauerstoff eine Zufuhr von 200 Milliarden Tonnen Sauerstoff von irgendwoher erfordern würde. Der Forscher schlug vor, dass dies mithilfe von Sauerstoffreduktionsreaktionen aus Mondgesteinen geschehen könnte. Das Problem ist, dass er aufgrund der geringen Schwerkraft schnell die Kontrolle verliert. Was Wasser betrifft, funktionieren frühere Pläne, die Mondoberfläche mit Kometen zu bombardieren, möglicherweise nicht. Es stellt sich heraus, dass es im Mondboden viel lokales H gibt₂0, insbesondere rund um den Südpol.

Andere mögliche Kandidaten für Terraforming – möglicherweise nur teilweise – oder Paraterraforming, bestehend aus der Schaffung auf außerirdischen Weltraumkörpern geschlossene Lebensräume Für Menschen (6) sind dies: Titan, Callisto, Ganymed, Europa und sogar Merkur, Saturnmond Enceladus und der Zwergplanet Ceres.

6. Künstlerische Vision des partiellen Terraformings

Gehen wir weiter zu den Exoplaneten, unter denen wir zunehmend auf Welten mit großer Ähnlichkeit zur Erde stoßen, dann erreichen wir plötzlich eine völlig neue Diskussionsebene. Wir können dort in der Ferne Planeten wie ETP, BP und vielleicht sogar HP identifizieren, d. h. diejenigen, die wir im Sonnensystem nicht haben. Dann wird die Verwirklichung einer solchen Welt zu einem größeren Problem als die Technologie und die Kosten des Terraformings.

Viele Vorschläge zur Planetentechnik beinhalten den Einsatz gentechnisch veränderter Bakterien. Gary King, ein Mikrobiologe an der Louisiana State University, der die extremsten Organismen auf der Erde untersucht, stellt fest, dass:

„Die synthetische Biologie hat uns einen bemerkenswerten Satz an Werkzeugen an die Hand gegeben, mit denen wir neue Arten von Organismen erschaffen können, die speziell an die Systeme angepasst sind, die wir entwickeln wollen.“

Der Wissenschaftler skizziert die Aussichten für Terraforming und erklärt:

„Wir wollen ausgewählte Mikroben untersuchen, Gene finden, die für das Überleben und die Nützlichkeit beim Terraforming verantwortlich sind (z. B. Strahlungsresistenz und Wassermangel), und dieses Wissen dann anwenden, um speziell entwickelte Mikroben gentechnisch zu verändern.“

Die größten Herausforderungen sieht der Wissenschaftler in der Fähigkeit, geeignete Mikroben genetisch auszuwählen und anzupassen. Bis zur Überwindung dieser Hürde könne es „zehn Jahre oder länger“ dauern, glaubt er. Er weist auch darauf hin, dass der beste Weg darin bestünde, „nicht nur eine Art von Mikroben zu entwickeln, sondern mehrere, die zusammenarbeiten“.

Experten haben vorgeschlagen, dass sich Menschen anstelle oder zusätzlich zur Terraformierung fremder Umgebungen durch Gentechnik, Biotechnologie und kybernetische Verbesserungen an diese Orte anpassen könnten.

Lisa Nipp vom Molekularmaschinen-Team des MIT Media Lab sagte, die synthetische Biologie könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, Menschen, Pflanzen und Bakterien genetisch zu verändern und die Organismen an die Bedingungen auf einem anderen Planeten anzupassen.

Martin J. Fogg, Carl Sagan oraz Robert Zubrin i Richard L.S. TyloIch glaube, dass es völlig inakzeptabel ist, andere Welten bewohnbar zu machen – als Fortsetzung der Lebensgeschichte der sich verändernden Umwelt auf der Erde. moralische Pflicht der Menschheit. Sie deuten auch darauf hin, dass unser Planet irgendwann sowieso nicht mehr lebensfähig sein wird. Langfristig muss man die Notwendigkeit eines Umzugs berücksichtigen.

Obwohl Befürworter glauben, dass es nichts mit der Terraformierung unfruchtbarer Planeten zu tun hat. ethische FragenEs gibt Meinungen, dass es auf jeden Fall unethisch wäre, in die Natur einzugreifen.

In Anbetracht des früheren Umgangs der Menschheit mit der Erde sollten andere Planeten am besten von menschlichen Aktivitäten verschont bleiben. Christopher McKay argumentiert, dass Terraforming nur dann ethisch korrekt ist, wenn wir absolut sicher sind, dass der fremde Planet kein einheimisches Leben verbirgt. Und selbst wenn es uns gelingt, es zu finden, sollten wir nicht versuchen, es für unseren eigenen Gebrauch umzuwandeln, sondern so handeln, dass es funktioniert Passen Sie sich diesem fremden Leben an. Auf keinen Fall ist es umgekehrt.

Siehe auch: