Кредит зображення: NASA
Місцево для Землі є свої межі для життя: Антарктида, пустеля Сахара, Мертве море, гора Етна. В усьому світі наша блакитна планета розташована в зоні проживання Сонячної системи, або в районі «Золотих Золотих», де температура та тиск є правильними для підтримки рідкої води та життя. За межами цієї золотої золотої орбіти перебувають навколо наших двох сусідів: згублена парникова планета, Венера, яка, з точки зору золотокрилих, є "занадто гарячою" - і крижана червона планета Марс, яка "занадто холодна".
Маючи середню глобальну температуру -55 градусів, Марс - дуже холодна планета. Стандартні моделі для утеплення Марса підвищують цю середню температуру спочатку парниковими газами, потім садять похолоджені культури та фотосинтетичні мікроби. Ця модель термоформування включає різні вдосконалення, такі як орбітальні дзеркала та хімічні заводи, які викидають фторуглеводні. Врешті-решт за допомогою біології, індустріалізації та часу атмосфера почне густішати (нинішня марсіанська атмосфера на 99% тонша від земної). Для терасового Марса, залежно від вибору та концентрації використовуваних парникових газів, може пройти багато десятиліть до століть, перш ніж космонавт може почати піднімати козирок і вперше дихати марсіанським повітрям. Такі пропозиції ініціювали б перші свідомі зусилля у планетарному інженерії та мали на меті перетворити глобальне середовище на менш вороже для життя, як ми його знаємо земно.
Інша версія цих глобальних змін - локальна, знайома тим, хто походив на Сахару. Іноді життя зацвітає в пустельний оазис. За словами біолога Омара Пенсадо Діаса, директора проекту "Меш-Ареохаб", локальну стратегію зміни Марса можна найкраще порівняти з трансформацією Марса за один оазис одночасно. Мінімальний розмір оазису поширюється на діаметр пластикової кришки куполоподібної форми, подібно до теплиці з утеплювачем простору. Таким чином, мікроформування є меншою альтернативою для планети, яка в іншому випадку є відкритою системою, що просочується до космосу. Діаз протиставляє спосіб фізик міняти Марс промисловими інструментами на тепличні методи біолога.
Діас поспілкувався з журналом «Астробіологія» про те, що може означати переробляти Марс крихітними стадіонами, поки вони не переростуть у пишні пустельні оазиси.
Журнал з астробіології (AM) : Чи було б правильно зробити висновок, що ви вивчаєте відмінності між глобальною та локальною стратегією формування терміну?
Омар Пенсадо Діас (OPD): Я з нетерпінням чекаю інтеграції моделей, скоріше зосереджуючись на їх відмінностях. Глобальне теракоутворення або нагрівання планети надвуглецевими газами - це стратегія або модель, задумана з точки зору фізики; тоді як модель, яку я пропоную, розглядається з біологічної точки зору.
Я говорю про модель під назвою мікротерформування, яка стане можливою за допомогою інструменту під назвою Minimal Unit of Terraforming (MUT). Поняття мінімальної одиниці терроформування пояснюється як екосистема, яка працює як основна одиниця природи. MUT включає групу живих організмів та їх фізичне та хімічне середовище, де вони живуть, але застосовуються для розвитку біологічного процесу колонізації та реконструкції на Марсі.
Концепція художника про те, як з орбіти може виглядати терасоподібний Марс з океаном, що охоплює більшу частину його північної півкулі. Марс, як його сформував Майкл Керролл. У 1991 році це зображення було використано на лицьовій обкладинці "Природження Марса" випуску Nature.
Технічно кажучи, це парник, що знаходиться під тиском під куполом, який міг би містити та захищати внутрішню екосистему. Цей комплекс не був би ізольований від оточення; навпаки, він би постійно контактував з нею, але контрольовано.
Важливим є обмін газом між підрозділами MUT та марсіанським середовищем, тому сама екосистема відіграє драматичну роль. Мета цього процесу - генерувати фотосинтез. Тут ми повинні розглядати рослини як покривні поверхні та хімічні заводи, що переробляють атмосферу.
AM: Які б були переваги роботи на місцях, використовуючи свою модель оазису в пустелі? Ви маєте на увазі біологічну аналогію з фундаментальною одиницею для формування форми, як біологічні клітини мають внутрішню рівновагу, а також обмінюються із зовнішньою, що відрізняється для всього господаря?
OPD: Переваги, які я знаходжу в цій моделі, полягають у тому, що ми можемо ініціювати процес термоформування швидше, але поетапно, тому це мікротерформування.
Але головна і найважливіша перевага полягає в тому, що ми можемо змусити життя рослин почати брати участь у цьому процесі за допомогою технології. Життя - це інформація, і вона обробляє інформацію навколо неї, починаючи процес адаптації до внутрішніх умов підрозділу. Тут ми стверджуємо, що життя має пластичність і що вона не тільки пристосовується до навколишніх умов, але й пристосовує оточення до власних обставин. Мовою генетики це означає, що існує взаємодія між генотипом та навколишнім середовищем, виробляючи пристосування фенотипічних виразів до домінуючих умов.
Тепер у невеликому середовищі, наприклад, підрозділ діаметром приблизно 15 або 20 ярдів, у нас може бути набагато тепліше середовище, ніж поза підрозділом.
AM: Опишіть, як може виглядати одиниця.
OPD: Двошаровий купол з прозорого пластикового волокна. Купол створив би парниковий ефект всередині, який значно підвищив би температуру вдень та захистив би внутрішню частину від низьких температур вночі. Крім того, тиск атмосфери всередині буде вище на 60-70 мілібар. Цього було б достатньо, щоб рослини дали фотосинтетичні процеси, а також рідку воду.
У термодинамічному плані ми зараз говоримо про відсутність рівноваги. Щоб реактивувати Марс, нам потрібно створити термодинамічну нерівновагу. Агрегат виробляє те, що потрібно спочатку, як дегазацію ґрунту від перепадів температур. Такий процес є ціллю разом із шляхом до глобальної стратегії.
Строго кажучи, одиниці будуть схожі на пастки вуглекислого газу; вони виділяли б кисень і генерували біомасу. Потім кисень періодично викидається в атмосферу. Клапанна система виділятиме гази назовні, і як тільки внутрішній атмосферний тиск знизиться до 40 або 35 мілібар, клапани закриються автоматично. А інші відкриються, і всмоктуючи, газ потрапить всередину Агрегату, і початковий атмосферний тиск знизиться. Ця система дозволила б не тільки виділяти кисень, але й виділяти інші гази.
AM: У такій моделі оазису це відкрита система, але чи не впливала б вона на регіональні умови. Іншими словами, чи не буде локальний витік розведений, і в тих випадках, чим відрізняється мікротермінг від просто працюючих теплиць?
OPD: Вважається, що теплиці - в даному випадку мінімальна одиниця термоформування - почнуть поступово змінюватися на Марсі. Різниця залежить від його дії, оскільки саме тут починається процес мікроформування. Крім того, це залежить від того, як ви на це дивитесь, тому що за допомогою цього методу ми намагаємось повторити схему еволюції, яка колись була успішною на Землі, щоб перетворити атмосферу планети в іншу і змусити Марса вступити в стадію термодинамічної нерівноваги. .
Основна перевага полягає в тому, що ми можемо контролювати процес термоформування в мікромасштабі; ми можемо швидше перетворити Марс у подібне до Землі місце і одночасно змусити його взаємодіяти з навколишнім середовищем. Це найважливіший його аспект: випереджати швидші процеси. Як я вже говорив раніше, ідея полягає в тому, щоб дотримуватися тієї ж еволюційної картини, що розвинулася на Землі незабаром після появи фотосинтезу. Були наземні рослини, які переробляли та тераформували Землю, генеруючи діоксид вуглецю з поверхні та розподіляючи його в атмосферу, що існувала на той час.
Др. Кріс Маккей та Роберт Зубрін представили цікаву модель, яка пропонує скласти три великих орбітальних дзеркала. Дзеркала віддзеркалюють світло Сонця до південного полюса Марса і сублімують шар сухого льоду (сніг діоксиду вуглецю) з метою посилення парникового ефекту, а потім прискорення глобального потепління планети.
Такі дзеркала були б розміром Техасу.
Я думаю, що якби ту саму інфраструктуру, яку використовували в цих дзеркалах, замість цього використовувались для побудови куполів для мінімальної одиниці тераформінгу над поверхнею Марса, ми б генерували більш високі показники дегазації та швидше кисню атмосфери. Крім того, частина поверхні в будь-якому разі буде прогріта, оскільки Блоки будуть утримувати сонячне тепло, а не відбивати його від поверхні.
Нестача рідкої води для екосистем всередині Одиниць є дискусійною; однак, може бути використаний варіант пропозиції доктора Адама Брукнера з Вашингтонського університету. Він полягає у використанні конденсатора цеоліт (мінеральний каталізатор); потім, витягаючи воду з вологи надходить повітря. Вода буде наливатися всередину щодня. Знову ми б активували деякі етапи гідрологічного циклу, захоплюючи вуглекислий газ, викидаючи в атмосферу гази і роблячи поверхню більш родючою землею. Ми б робили прискорене тераформування на дуже невеликій частині Марса, але якщо ми помістимо сотні цих Одиниць, дегазаційний вплив на поверхню та атмосферу матиме планетарні наслідки.
AM: Коли на Землі діяли закриті біосфери, як Біосфера 2, виникли проблеми з - наприклад, втратою кисню через поєднання з гірською породою з утворенням карбонатів. Чи є сьогодні приклади широкомасштабних, самоокупних систем на Землі?
OPD: Масштабні, самоокупні системи, побудовані людиною? Я не знаю жодного, але саме життя - це система, що підтримує себе, яка забирає у навколишнього середовища те, що потрібно для роботи.
Це була проблема закритих біосфер, вони не змогли скласти ланцюг зворотного зв'язку, як це відбувається на Землі. Крім того, система, яку я пропоную, не була б закритою; вона буде взаємодіяти з довкіллям Марса з інтервалом, вивільняючи частину того, що було б оброблено дією фотосинтезу, включаючи нові гази. Мінімальна одиниця тераформування не буде закритою системою.
Якщо взяти до уваги "теорію Геї" Джеймса Ловелока, ми могли б розглядати Землю як масштабну, самоокупну систему, оскільки біогеохімічні цикли активні - ситуація, яка сьогодні не відбувається на Марсі. Велика частина його кисню поєднується з його поверхнею, надаючи планеті окислений характер. У цьому сенсі всередині мінімальної одиниці термоформування біогеохімічні цикли будуть реактивовані. Ці куполи вивільняли б кисень та карбонати, серед іншого, тому викиди почнуть поступово надходити до атмосфери планети.
AM: Найшвидший метод, який часто цитується для глобального тераформування, - це введення фторуглеводнів в марсіанську атмосферу. З невеликими процентними змінами слідують великі зміни температури та тиску. Це спирається на сонячну взаємодію. Чи може закритий міхур мати цей механізм, наприклад, якщо ультрафіолетове світло не проникає в куполи?
OPD: Ми говоримо про інший спосіб - не використовувати фторуглеводні та інші парникові гази. Метод, який ми пропонуємо, захоплює вуглекислий газ для збільшення біомаси, звільняє кисень та внутрішній запас тепла, і все це створює дегазацію вуглекислого газу всередині блоку. Інші гази, захоплені сьогодні в землі, будуть потрапляти в марсіанську атмосферу, щоб поступово ущільнити її. Власне, пряме потрапляння екосистеми до ультрафіолетових променів було б контрпродуктивним для збору вуглекислого газу, утворення біомаси та утворення наземного газу. Саме купол функціонує для захисту екосистеми від холоду та ультрафіолетового випромінювання, а також підтримання її внутрішнього тиску.
Тепер купол буде важливою тепловою пасткою та теплоізолятором. Здійснюючи попередню аналогію клітин, купол - це як біологічна мембрана, яка приводить місцеву екосистему до термодинамічної нерівноваги. Така нерівновага дозволила б розвиватися життю.
AM: Чи будуть високі локальні концентрації парникових газів (наприклад, метану, вуглекислого газу або CFC) місцево токсичні, перш ніж мати якісь ефекти в усьому світі?
OPD: Життя може адаптуватися до токсичних для нас умов; підвищена концентрація вуглекислого газу може бути корисною для рослин і навіть збільшити їх виробництво, або, як і метан, є деякі метаногенні організми, які потребують цього газу для існування.
Такі гази підходять для підвищення глобальної температури; з іншого боку, вуглекислий газ є найбільш відповідним газом для життя рослин. Метою є відтворення еволюційних закономірностей, що призводять до поступової адаптації цих організмів до нового середовища та адаптації середовища до цих організмів.
AM: Глобальна тераформа на Марсі має часові діапазони, які змінюються між століттям і навіть довгими часом. Чи є способи оцінити, чи можуть місцеві зусилля прискорити заселення, використовуючи запропоновану вами модель оазису?
OPD: Це буде залежати від фотосинтетичної ефективності рослин та їх здатності адаптуватися до навколишнього середовища при адаптації до навколишнього середовища. Однак ми можемо розглянути дві оцінки: одну локальну та одну глобальну.
Більш чітко, ці оцінки можна спочатку виміряти на кожній мінімальній одиниці тераформінгу завдяки її фотосинтетичній ефективності, швидкості оксигенації, захопленню вуглекислого газу та дегазації поверхні купола. Ця швидкість залежатиме від сонячної частоти та парникового ефекту. На глобальному рівні швидкість реконструкції планети залежатиме від того, скільки мінімальних одиниць може бути встановлено по всій поверхні Марсія. Тобто, якщо існує більше мінімальних одиниць тераформізації, трансформація планети буде завершена швидше.
Я хотів би уточнити щось, що, на мою думку, є важливим на даний момент. Основним досягненням було б перетворити Марс на зелену планету, перш ніж люди змогли б заселити його так, як ми це робимо на Землі сьогодні. Було б неординарно побачити, як реагує життя рослин спочатку всередині мінімальної одиниці термоформування, а потім, коли ці машини закінчили свій цикл, і життя постає як вибух на зовнішній вигляд, щоб побачити невпинну специфікацію, яка відбуватиметься, оскільки життя відповів би на навколишнє середовище, а довкілля відповіло б на життя.
І тому ми можемо спостерігати за деревами, такими як сосни, які на Землі мають велику і пряму деревину. На Марсі у нас може бути більш податливий вид, один досить сильний, щоб протистояти низьким температурам і дмухаючим вітру. Як фотосинтетичні машини, сосни виконували б свою роль як планетарних трансформаторів, зберігаючи воду, мінерали та вуглекислий газ для накопичення біомаси.
AM: Які плани на майбутнє у вас є для дослідження?
OPD: Я хочу ініціювати часткове моделювання марсіанських умов. Це потрібно для зондування та вдосконалення роботи Мінімальної одиниці терроформування, а також фізіологічної реакції рослин у таких умовах. Іншими словами, репетиції.
Це мультидисциплінарне та міжінституціональне дослідження, тому необхідна участь інженерів, біологів та генетичних фахівців, а також інших наукових організацій, зацікавлених у цьому питанні. Треба сказати, що це лише перша спроба; це теорія того, що можна зробити, і те, що ми могли б спробувати на власній планеті, наприклад, бореться проти агресивного розповсюдження пустелі, реабілітуючи майданчики та створюючи перешкоди для зупинки її поступового просування.
Оригінальне джерело: Журнал з астробіології
Ось стаття про подібний проект. Пам'ятаєте Біосфера 2?
