Kép jóváírása: NASA
Helyileg a Föld lakható szélsőségei vannak: Antarktisz, a Szahara sivatag, a Holt-tenger, az Etna-hegy. Globális értelemben kék bolygónkat a Naprendszer lakóövezetében vagy „Goldilocks” régióban helyezzük el, ahol a hőmérséklet és a nyomás pontosan megfelelő a folyékony víz és az élet támogatásához. A határon átnyúlóan ezen aranylóck-övezet körüli pályán keringünk két szomszédunk: a kiszabadult üvegház, a Vénusz - amely aranykagylóban kifejezve „túl forró” - és a merev vörös bolygó, a Mars, amely „túl hideg”.
A Mars átlagos hőmérséklete -55 C, a Mars nagyon hideg bolygó. A Mars felmelegedésére szolgáló szokásos modellek ezt az átlaghőmérsékletet először az üvegházhatású gázokkal növelik, majd hidegen adaptált növényeket és fotoszintézisű mikrobákat ültetnek be. Ez a terepformáló modell különféle finomításokat tartalmaz, például orbitális tükröket és kémiai gyárakat, amelyek kiöntik a szénhidrogéneket. Végül a biológia, az iparosodás és az idő segítségével a légkör egyre vastagabb lesz (a jelenlegi marsi légkör 99% -kal vékonyabb, mint a Földé). A Mars terepképzéséhez - az alkalmazott üvegházhatású gázok választásától és koncentrációjától függően - évtizedekig évszázadokig eltarthat, mire az űrhajós elkezdené felvenni a látványtervét és először lélegezni a marsi levegőt. Az ilyen javaslatok kezdeményeznék az első tudatos erőfeszítéseket a bolygómérnöki tervezésnél, és célja, hogy a globális környezetet az életre kevésbé ellenséges állapotba változtassák, ahogy azt földrészről ismerjük.
Ezeknek a globális változásoknak egy másik változata egy helyi változat, amely ismeri azokat, akik a Szaharát támogatták. Az élet esetenként sivatagi oázisba virul. Omar Pensado Diaz biológus, a Mex-Areohab projekt igazgatója szerint a Mars megváltoztatásának helyi stratégiája legjobban összevethető azzal, hogy a Marsot egyszerre átalakítják. Az oázis minimális mérete a kupola alakú műanyag burkolat átmérőjéig terjed, hasonlóan a helyiségfűtővel rendelkező üvegházhoz. Ilyen módon a mikrotranszformáció a kisebb alternatíva egy bolygó számára, amely egyébként egy űrbe szivárgó nyitott rendszer. Diaz ellentétben áll azzal, ahogyan a fizikus ipari szerszámokkal változtathatja meg a Marsot a biológus melegház módszereivel szemben.
Diaz beszélt az Astrobiology Magazine-lal arról, hogy mit jelenthet a Mars aprócska stadionokkal való átalakítása mindaddig, amíg buja sivatagi oázisokká alakulnak.
Astrobiology Magazine (AM) : Helyes lenne azt a következtetést levonni, hogy a globális és a helyi területi kialakítási stratégia közötti különbségeket vizsgálja?
Omar Pensado Diaz (OPD): Alig várom a modellek integrálását, inkább a különbségekre összpontosítva. A globális terepformálás, vagy a bolygó felmelegedése szuper üvegházhatású gázokkal, a fizika szempontjából kidolgozott stratégia vagy modell; míg az általam javasolt modell biológiai szempontból tekinthető meg.
Egy mikrotraformálásnak nevezett modellről beszélek, amely egy Minimal Unit of Terraforming (MUT) eszközzel lehetséges. A Terraforming Minimális Egysége fogalmát úgy magyarázzák, hogy az ökoszisztéma működik, mint a természet alapvető egysége. A MUT az élő szervezetek egy csoportját tartalmazza, valamint azok fizikai és kémiai környezetét, ahol élnek, de alkalmazzák a biológiai kolonizációs és újjáépítési folyamat fejlesztésére a Marson.
A művész elképzelése, hogy az északi féltekéjének legnagyobb részét felölelő óceánnal kialakított Mars hogyan nézhet ki az orbitáról. Márkák, ahogyan Michael Carroll terepítette. Ezt a képet 1991-ben használták a Nature „Mars életképessé tételének” előlapján.
Technikai szempontból nyomás alatt álló kupola alakú üvegház, amely a belső ökoszisztémát tartalmazza és megóvja. Ez a komplexum nem lesz elszigetelve a környezetről; éppen ellenkezőleg, állandó kapcsolatban állna vele, de ellenőrzött módon.
Fontos a gázcsere a MUT egységek és a marsi környezet között, tehát maga az ökoszisztéma drámai szerepet játszik. Ennek a folyamatnak a célja a fotoszintézis előállítása. Itt kell figyelembe vennünk a növényeket, amelyek a felszínt takarják, és a légkört feldolgozó vegyi gyárakat.
AM: Mi lenne a helyi munka előnye, ha a sivatagi oázis modelljét használnád? Az alapvető terepformáló egységek biológiai analógiájával azt érted, hogy a biológiai sejtek belső egyensúlya van-e, hanem hogy cserélnek-e egy külső sejttel is, amely az egész gazdaszervezetben különbözik?
OPD: Előnyeim, amelyeket ebben a modellben találok, az, hogy gyorsabban, de fokozatosan indíthatunk el egy terepformáló folyamatot, ezért mikrotraformáló.
A legfontosabb és legfontosabb előny azonban az, hogy a növények életét a technológia segítségével elindíthatjuk ebben a folyamatban. Az élet információ, és feldolgozza a körülötte levő információkat, megkezdve az egység belső körülményeihez való alkalmazkodási folyamatot. Megállapítottuk, hogy az életnek plaszticitása van, és nemcsak alkalmazkodik a környező feltételekhez, hanem a környezetet saját körülményeihez is igazítja. A genetika nyelvén ez azt jelenti, hogy kölcsönhatás van a genotípus és a környezet között, előállítva a fenotípusos kifejezéseknek az uralkodó körülményekhez való alkalmazkodását.
Most egy kicsi környezetben, például egy kb. 15 vagy 20 yard átmérőjű egységnél sokkal melegebb a környezet, mint az egységén kívül.
AM: Mutassa be, hogy hogyan néz ki egy egység.
OPD: Átlátszó, műanyagszálú, kétrétegű kupola. A kupola üvegházhatást idéz elő, amely napközben jelentősen megemeli a hőmérsékletet, és megvédi a belsejét az éjszakai alacsony hőmérséklettől. Ezenkívül a légköri nyomás belsejében 60–70 milliárdal magasabb lenne. Ez elegendő lenne a növények fotoszintézisének folyamatához, valamint a folyékony vízhez.
Termodinamikai szempontból az egyensúly hiányáról beszélünk. A Mars újraaktiválásához termodinamikai egyensúlyt kell létrehoznunk. Az egység előállítja azt, amire először szükség van, például a talaj gáztalanítását a hőmérsékleti különbségektől. Ez a folyamat célkitűzés és a globális stratégia elérésének útja.
Szigorúan véve, az egységek olyanok lennének, mint a szén-dioxid elfogó csapdák; felszabadítják az oxigént és biomasszát generálnak. Ezután az oxigén rendszeresen szabadul fel a légkörbe. A szeleprendszer gázokat bocsát ki a külső részre, és amint a belső légköri nyomás 40 vagy 35 milliárdra csökkent, a szelepek automatikusan bezáródnak. És mások kinyílnak, és szívással gáz jut be az egységbe, és az eredeti légköri nyomás kiegyenlül. Ez a rendszer nemcsak az oxigén, hanem más gázok kibocsátását is lehetővé tenné.
AM: Egy ilyen oázismodellben ez egy nyitott rendszer, de nincs-e hatása a regionális viszonyokra. Más szavakkal, hígulna a helyi szivárgás, és ezekben az esetekben hogyan különbözik a mikroterápia a pusztán üvegházak üzemeltetésétől?
OPD: Úgy gondolják, hogy az üvegházak - ebben az esetben a Terraforming Minimális Egysége - fokozatos változást indítanak a Marson. A különbség a működési tartományától függ, mivel itt kezdődik a mikrotranszformáló folyamat. Ezenkívül attól is függ, hogyan nézzük meg, mert ezzel a módszerrel megpróbáljuk megismételni az evolúciós mintázatot, amely valaha is sikeres volt a Földön, annak érdekében, hogy a bolygó légkörét egy másikvá alakítsuk, és hogy a Mars belépjen a termodinamikai egyensúlytalanság szakaszába. .
A fő előnye az, hogy a terepformáló folyamatot mikroméretben vezérelhetjük; gyorsabban át tudjuk alakítani a Marsot a Földhez hasonló helyré, és ezzel egyidejűleg kölcsönhatásba léphet a környező környezettel. Ez a legfontosabb szempont: hogy gyorsabban haladjunk előre. Mint már említettem, az ötlet az, hogy ugyanazt az evolúciós mintát kövessük, amely a Földön hamarosan a fotoszintézis megjelenése után alakult ki. Volt olyan szárazföldi növények, amelyek átalakították és felformálták a Földet, széndioxidot termelve a felszínről és eloszlatva azt az akkoriban létező légkörbe.
Dr.. Chris McKay és Robert Zubrin egy érdekes modellt mutattak be, amely azt javasolja, hogy három nagy orbitális tükröt helyezkedjenek el. A tükrök visszatükrözik a Nap fényét a Mars déli pólusára, és szublimálják a szárazjég (szén-dioxid-hó) rétegét az üvegházhatás fokozása érdekében, majd felgyorsítva a bolygó globális felmelegedését.
Az ilyen tükrök Texas méretűek lennének.
Úgy gondolom, hogy ha ugyanazt az infrastruktúrát alkalmazzák, mint a tükrökben, hanem a kupolák építéséhez használják a Mars felszínén egy minimális Terraformáló Egységet, akkor nagyobb gáztalanítási sebességet generálunk, és a légkör gyorsabb oxigénellátását eredményezhetjük. Ezenkívül a felület egy része felmelegszik, mivel az egységek napenergiát tartanak, és nem tükrözik azt a felszínről.
Vitatható az egységen belüli ökoszisztémák folyékony vízének hiánya; felhasználható azonban Dr. Adam Bruckner, a Washingtoni Egyetem javaslatának egy változata. Zeolit (ásványi katalizátor) kondenzátor használatából áll; ezután kivonja a vizet a bejövő levegő nedvességéből. Víz ömlött be naponta. Megint aktiválnánk egy hidrológiai ciklus egyes szakaszát, elfognánk a szén-dioxidot, kibocsátanánk gázokat a légkörbe, és a felületet termékenyebb talajré tennénk. Gyorsított tereprendezést hajtunk végre a Mars nagyon kis részén, de ha több száz ilyen egységet helyezünk el, akkor a felület és a légkör gáztalanításának bolygói következményei lesznek.
AM: Amikor egy zárt bioszféra működött a Földön, mint például a 2. bioszféra, problémák merültek fel például - az oxigén veszteséggel, melyet a kőzettel kombináltak, hogy karbonátokat képezzenek. Vannak-e példák nagyszabású, önfenntartó rendszerekre a Földön?
OPD: Az emberek által épített nagyszabású, önfenntartó rendszerek? Nem tudok semmit, de maga az élet egy önfenntartó rendszer, amely a környező környezettől elveszi azt, ami működéséhez szüksége van.
Ez volt a zárt bioszféra problémája, nem tudtak visszajelzést létrehozni, ahogy ez a Földön történik. Ezenkívül az általam javasolt rendszert nem zárták le; időközönként kölcsönhatásba lépne a Mars környezetével, felszabadítva annak részét, amelyet a fotoszintézis során feldolgozott volna, miközben új gázokat tartalmaz. A Terraforming Minimális Egysége nem lesz zárt rendszer.
Ha figyelembe vesszük James Lovelock „Gaia elméletét”, akkor a Földet nagyszabású, önfenntartó rendszernek tekinthetjük, mivel a biogeokémiai ciklusok aktívak - egy olyan helyzet, amely manapság nem fordul elő a Marson. Az oxigén nagy részét a felülettel kombinálják, így a bolygó oxidált karaktert kap. Ebben az értelemben a Terraforming Minimális Egységében a biogeokémiai ciklusok újraaktiválódnának. Ezek a kupola felszabadítaná többek között az oxigént és a karbonátokat, így a kibocsátás fokozatosan megkezdené a bolygó légkörének áramlását.
AM: A globális tereprendezéshez gyakran hivatkozott leggyorsabb módszer az, ha fluoros szénhidrogéneket vezetünk be a marsi légkörbe. Kis százalékos változásokkal nagy hőmérséklet- és nyomásváltozások következnek be. Ez a nap kölcsönhatásán alapul. Rendelkezésre áll-e egy zárt buborék, például ha az ultraibolya fény nem hatol be a kupolákba?
OPD: Erről egy alternatív módszerről beszélünk - ne használjunk fluorozott szénhidrogéneket és más üvegházhatású gázokat. Az általunk javasolt módszer a szén-dioxid elfogására szolgál a biomassza növekedéséhez, felszabadítja az oxigént és a belső hőtárolást, mindezt azért, hogy széndioxid keletkezzen az egység belsejében. A talajba becsapódott egyéb gázok a Mars atmoszférájába kerülnének, hogy fokozatosan sűrűsödjenek. Valójában egy ökoszisztéma ultraibolya sugárzásnak való közvetlen kitettsége nem lenne hatásos a szén-dioxid elkülönítésére, a biomassza képződésére és a földgáztermelésre. Pontosan a kupola védi az ökoszisztémát a hideg és az ultraibolya sugárzás ellen, valamint fenntartja belső nyomását.
A kupola fontos hőcsapda és hőszigetelő eszköz lenne. A sejtek korábbi analógiájával a kupola olyan, mint egy biológiai membrán, amely a helyi ökoszisztémát a termodinamikai egyensúlyi állapotba vezet. Ez az egyensúly lehetővé tenné az élet fejlődését.
AM: Az üvegházhatást okozó gázok magas helyi koncentrációi (például metán, szén-dioxid vagy CFC-k) lokálisan mérgezőek-e, mielőtt globálisan befolyásolnák?
OPD: Az élet alkalmazkodhat a nekünk mérgező körülményekhez; a megnövekedett szén-dioxid-koncentráció hasznos lehet a növények számára, és még növeli a termelésüket, vagy a metánhoz hasonlóan vannak olyan metanogenikus szervezetek is, amelyek megélhetésükhöz szükségesek erre a gázra.
Az ilyen gázok alkalmasak a globális hőmérséklet emelésére; másrészt a széndioxid a legmegfelelőbb gáz a növény életében. A cél az evolúciós minták reprodukálása, amelyek ezen organizmusok fokozatos adaptálódását egy új környezethez, valamint a környezet alkalmazkodását ehhez a szervezethez képezik.
AM: A globális tereprendezés a Marson olyan időtartományban van, amely egy évszázad vagy akár hosszú időtartamok között változik. Van módja annak becslésére, hogy a helyi erőfeszítések felgyorsíthatják-e az alkalmazhatóságot, az Ön által javasolt oázis-modell segítségével?
OPD: Ez függ a növények fotoszintézis hatékonyságától és képességétől, hogy alkalmazkodjanak a környezethez, miközben a környezetet alkalmazzák. Két értékelést azonban figyelembe lehet venni: egy helyi és egy globális.
Pontosabban fogalmazva, ezeket az értékeléseket először meg lehet mérni a Terraform minden egyes minimális egységén, a fotoszintézis hatékonysága, az oxigénellátás sebessége, a szén-dioxid elkülönítése és a kupola felületének gáztalanítása révén. Ez az arány a napsugárzástól és az üvegházhatástól függ. Globális szinten a bolygó átalakulásának sebessége attól függ, hogy hány minimális egységet lehessen telepíteni az egész Mars felszínére. Vagyis ha létezik még több minimális egység a Terraforming-ban, akkor a bolygó átalakulása gyorsabban befejeződik.
Szeretnék tisztázni valamit, amelyet fontosnak gondolok ezen a ponton. A legfontosabb eredmény az lenne, ha a Marsot zöld bolygássá változtatnák, mielőtt az emberek úgy élnének el, ahogyan a mai Földön tesszük. Rendkívüli lenne azt látni, hogy hogyan reagál a növényi élet, először a Terraforming Minimális Egységében, majd amikor ezek a gépek befejezték a ciklusukat, és az élet robbanásnak tűnik a külső felületre, megnézheti a megállíthatatlan kitöltést, amelyre az élet óta kerül sor. reagálna a környezetre, és a környezet reagálna az életre.
És így figyelhetjük azokat a fákat is, mint például a fenyők, amelyeknek a Földön nagy és egyenes fája van. A Marson sokkal rugalmasabb fajok lehetnek, amelyek olyan erősek, hogy ellenálljanak az alacsony hőmérsékleteknek és a fújó szélnek. Fotoszintetikus gépekként a fenyők teljesítik bolygó-transzformátorok szerepét, fenntartva a vizet, az ásványokat és a szén-dioxidot a biomassza felhalmozódásához.
AM: Milyen jövőbeli tervei vannak a kutatáshoz?
OPD: Részleges szimulációkat akarok indítani a marsi körülményekről. Erre azért van szükség, hogy megvizsgáljuk és javítsuk a Terraforming Minimális Egysége működését, valamint a növények fiziológiai reakcióját ilyen körülmények között. Más szavakkal, próbák.
Ez multidiszciplináris és intézményközi vizsgálat, tehát mérnökök, biológusok és genetikus szakemberek, valamint a témában érdekelt más tudományos szervezetek részvételére lesz szükség. Azt kell mondanom, hogy ez csak az első kísérlet; ez egy elmélet arról, hogy mit lehet tenni, és amelyet kipróbálhatnánk a saját bolygónkon, például az agresszív sivatagi terjedés elleni küzdelemmel, rehabilitációs alapok létrehozásával és akadályok létrehozásával a fokozatos előrehaladásának megállításához.
Eredeti forrás: Astrobiology Magazine
Itt egy cikk egy hasonló projektről. Emlékszel a Biosphere 2-re?
