Credit de imagine: NASA
Pe plan local, Pământul are extremele sale locuibile: Antarctica, deșertul Sahara, Marea Moartă, Muntele Etna. La nivel global, planeta noastră albastră este poziționată în zona locuibilă a sistemului solar sau în regiunea „Goldilocks”, unde temperatura și presiunea sunt potrivite pentru a sprijini apa și viața lichidă. Peste granițele din această zonă goldilocks orbitează cei doi vecini ai noștri: planeta cu efect de seră, Venus, care în termeni goldilocks este „prea caldă” și planeta roșie friguroasă, Marte, care este „prea rece”.
Cu o temperatură globală medie de -55 C, Marte este o planetă foarte rece. Modelele standard pentru încălzirea Marte ridică mai întâi această temperatură medie cu gaze cu efect de seră, apoi plantează culturi adaptate la rece și microbi fotosintetici. Acest model de terasament include diverse rafinamente, cum ar fi oglinzile orbitale și fabricile de produse chimice care revarsă fluorocarburi. În cele din urmă, cu ajutorul biologiei, industrializării și timpului, atmosfera ar începe să se îngroașe (atmosfera actuală marțiană este cu 99% mai subțire decât a Pământului). Pentru a forma Terra pe Marte, în funcție de alegerea și concentrația gazelor de seră utilizate, poate dura multe decenii până la secole înainte ca un astronaut să înceapă să ridice o vizieră și pentru prima dată să respire aer marțian. Astfel de propuneri ar iniția primul efort conștient pentru inginerie planetară și au ca scop schimbarea mediului global într-unul mai puțin ostil vieții așa cum îl cunoaștem terestru.
O altă versiune a acestor schimbări globale este una locală familiară celor care au călcat Sahara. Ocazional viața înflorește într-o oază de deșert. O strategie locală pentru a schimba Marte, potrivit biologului Omar Pensado Diaz, directorul proiectului Mex-Areohab, poate fi comparată cel mai bine cu transformarea lui Marte într-o oază deodată. Mărimea minimă a oazei se extinde până la diametrul unei acoperiri din plastic în formă de cupolă, la fel ca o seră cu încălzitor spațial. În acest fel, microterraformarea este alternativa mai mică pentru o planetă care altfel este un sistem deschis care se scurge în spațiu. Diaz contrastează modul în care un fizician ar putea schimba Marte cu unelte industriale cu metodele de casă ale unui biolog.
Diaz a discutat cu Astrobiology Magazine despre ce ar putea însemna remodelarea lui Marte cu stadioane minuscule, până când vor crește în oaze luxuriante și deșertice.
Revista Astrobiologie (AM) : Ar fi corect să concluzionăm că studiați diferențele dintre o strategie de terraformare globală și locală?
Omar Pensado Diaz (OPD): Aștept cu nerăbdare să integrez modelele, mai degrabă concentrându-mă pe diferențele lor. Terraformarea globală sau încălzirea unei planete cu gaze super efect de seră este o strategie sau model conceput din perspectiva fizicii; în timp ce modelul pe care îl propun este văzut din punct de vedere biologic.
Vorbesc despre un model numit microterraforming, care va fi posibil cu un instrument denumit Minimal Unit of Terraforming (MUT). Conceptul de unitate minimă de Terraformare este explicat ca un ecosistem care funcționează ca unitate fundamentală a naturii. Un MUT cuprinde un grup de organisme vii și mediul lor fizic și chimic în care trăiesc, dar aplicat la dezvoltarea unui proces de colonizare biologică și remodelare pe Marte.
Concepția unui artist despre cum un planeta Marte, cu un ocean care se întinde pe cea mai mare parte a emisferei sale nordice, ar putea arăta de pe orbită. În 1991, această imagine a fost folosită pe coperta frontală a emisiunii „Făcând Marte Habitat” din Natura.
Tehnic vorbind, este o seră sub formă de cupolă presurizată care ar conține și proteja un ecosistem interior. Acest complex nu ar fi izolat de împrejurimi; dimpotrivă, ar fi în permanență în contact cu ea, dar într-un mod controlat.
Ceea ce este important este schimbul de gaze între unitățile MUT și mediul marțian, astfel încât ecosistemul în sine are un rol dramatic. Obiectivul acestui proces este generarea fotosintezei. Aici este locul în care trebuie să considerăm plantele ca acoperă suprafața și fabricile chimice care prelucrează atmosfera.
A.M: Care ar fi avantajele de a lucra local, folosind modelul dvs. de oază într-un deșert? Prin analogie biologică cu o unitate de terraformare fundamentală, vrei să spui cum ar fi modul în care celulele biologice au un echilibru intern, dar și schimburi cu una externă care diferă pentru întreaga gazdă?
OPD: Avantajele pe care le găsesc în acest model sunt că putem iniția un proces de terraformare mai rapid, dar în etape, de aceea este microterraformant.
Dar avantajul principal și cel mai important este că putem face ca viața plantelor să înceapă să participe la acest proces cu ajutorul tehnologiei. Viața este informație și prelucrează informațiile din jurul ei, începând un proces de adaptare la condițiile interioare ale unității. Aici susținem că viața are plasticitate și că nu numai că se adaptează la condițiile din jur, ci și că adaptează mediul la propriile circumstanțe. În limbajul geneticii, aceasta înseamnă că există o interacțiune între genotip și mediu, producând adaptarea expresiilor fenotipice la condițiile dominante.
Acum, într-un mediu mic, cum ar fi o unitate cu un diametru de aproximativ 15 sau 20 de metri, am putea avea un mediu mult mai cald decât în afara unității.
A.M: Descrieți cum ar putea arăta o unitate.
OPD: O cupolă transparentă, din fibră de plastic, cu două straturi. Cupola ar genera un efect de seră în interior care ar ridica semnificativ temperatura în timpul zilei și ar proteja interiorul de temperaturi scăzute noaptea. Mai mult, presiunea atmosferei ar fi mai mare în interior cu 60 până la 70 de milibari. Acest lucru ar fi suficient pentru a permite procesele fotosintetice ale plantelor, precum și apa lichidă.
În termeni termodinamici, vorbim acum de o lipsă de echilibru. Pentru a reactiva Marte, trebuie să creăm un dezechilibru termodinamic. Unitatea ar genera în primul rând ceea ce este necesar, cum ar fi dezafectarea solului de diferențele de temperatură. Un astfel de proces este un obiectiv împreună cu calea către o strategie globală.
Strict vorbind, unitățile ar fi ca niște capcane de captare a dioxidului de carbon; ele ar elibera oxigen și ar genera biomasă. Oxigenul va fi apoi eliberat în atmosferă periodic. Un sistem de supape va elibera gaze către exterior și odată ce presiunea atmosferică interioară ar fi scăzut până la 40 sau 35 de milibari, supapele se vor închide automat. Și altele s-ar deschide și, prin aspirație, gazul ar intra în unitate și presiunea atmosferică inițială s-ar nivela. Acest sistem nu ar permite numai eliberarea de oxigen, ci și eliberarea altor gaze.
A.M: Într-un astfel de model de oază, este un sistem deschis, dar nu ar avea niciun efect asupra condițiilor regionale. Cu alte cuvinte, scurgerile locale s-ar dilua și, în aceste cazuri, cum se diferențiază microterraformarea față de doar serele care funcționează?
OPD: Serele - în acest caz, Unitatea Minimă de Terraformare - se consideră că vor începe o schimbare treptată pe Marte. Diferența depinde de gama sa de acțiune, deoarece de aici începe procesul de microterraformare. În plus, depinde de modul în care îl priviți, pentru că prin această metodă încercăm să repetăm modelul de evoluție care a fost odată reușit pe Pământ, pentru a transforma atmosfera planetei în alta și pentru a face Marte să intre într-o etapă de dezechilibru termodinamic. .
Avantajul major este că putem controla un proces de terraformare la micro-scară; putem transforma mai repede Marte într-un loc similar cu Pământul și să-l facem să interacționeze cu mediul înconjurător în același timp. Acesta este aspectul cel mai important al acestuia: a merge mai departe cu procese mai rapide. Așa cum am mai spus, ideea este să urmezi același model de evoluție care s-a dezvoltat pe Pământ la scurt timp după apariția fotosintezei. Au existat plante terestre care au remodelat și terraformat Pământul, generand carbonideideide de la suprafață și distribuind-o în atmosfera care exista la acea vreme.
Doctorii. Chris McKay și Robert Zubrin au prezentat un model interesant care propune să colocueze trei oglinzi orbitale mari. Oglinzile ar reflecta lumina Soarelui până la polul sud al planetei Marte și sublimarea stratului de gheață uscată (zăpadă cu dioxid de carbon) pentru a crește efectul de seră și apoi pentru a accelera încălzirea globală a planetei.
Astfel de oglinzi ar fi de mărimea Texasului.
Cred că dacă aceeași infrastructură folosită în acele oglinzi ar fi fost utilizată în schimb pentru a construi cupole pentru o unitate minimă de Terraformare pe suprafața marțiană, am genera rate mai mari de degazare și oxigenarea mai rapidă a atmosferei. În plus, o parte a suprafeței s-ar încălzi oricum, deoarece unitățile ar ține căldura solară, nu o reflectă de la suprafață.
Lipsa apei lichide pentru ecosistemele din unități este discutabilă; cu toate acestea, poate fi utilizată o variantă a unei propuneri a Dr. Adam Bruckner de la Universitatea din Washington. Acesta constă în utilizarea unui condensator de zeolit (catalizator mineral); apoi, extragând apa din umiditatea aerului care intră. Apa se va turna în fiecare zi. Din nou, am activa anumite etape ale unui ciclu hidrologic, captarea dioxidului de carbon, eliberarea gazelor în atmosferă și transformarea suprafeței într-un teren mai fertil. Am face o terraformare accelerată pe o parte foarte mică a planetei Marte, dar dacă am pune sute de unități, efectele de degazare pe suprafață și atmosferă vor avea repercusiuni planetare.
A.M: Când biosferele închise au funcționat pe Pământ, cum este Biosfera 2, au apărut probleme cu - de exemplu - pierderea de oxigen din cauza combinației cu roca pentru a forma carbonatele. Există astăzi exemple de sisteme pe scară largă, care se auto-susțin pe Pământ?
OPD: Sisteme pe scară largă, auto-susținute, construite de oameni? Nu știu nimic, dar viața în sine este un sistem de auto-susținere care ia din mediul înconjurător ceea ce trebuie să funcționeze.
Aceasta a fost problema biosferelor închise, nu au reușit să facă un circuit de feedback așa cum se întâmplă pe Pământ. În plus, sistemul pe care îl propun nu ar fi închis; acesta ar interacționa cu mediul Marte la intervale de timp, eliberând o parte din ceea ce ar fi fost procesat prin acțiunea fotosintezei în timp ce încorporează noi gaze. Unitatea minimă de terasament nu va fi un sistem închis.
Dacă luăm în considerare „teoria Gaiei” a lui James Lovelock, am putea considera Pământul ca un sistem de auto-susținere la scară largă, deoarece ciclurile biogeochimice sunt active - situație care nu se întâmplă astăzi pe Marte. O mare parte din oxigenul său este combinat cu suprafața sa, oferind planetei un caracter oxidat. În acest sens, în interiorul unității minime de Terraformare, ciclurile biogeochimice ar fi reactivate. Aceste cupole ar elibera oxigen și carbonați, printre altele, astfel încât eliberarea ar începe să curgă treptat către atmosfera planetei.
A.M: Cea mai rapidă metodă citată adesea pentru terraformarea globală este introducerea de fluorocarburi în atmosfera marțiană. Cu modificări procentuale mici, urmează schimbări mari de temperatură și presiune. Aceasta se bazează pe interacțiunea solară. Ar putea avea un mecanism închis acest balon, de exemplu, dacă lumina ultravioletă nu pătrunde în cupole?
OPD: Vorbim despre o cale alternativă de la asta - nefolosind fluorocarburi și alte gaze cu efect de seră. Metoda pe care o propunem captează dioxidul de carbon pentru creșterea biomasei, eliberează oxigen și depozitarea căldurii interioare, toate pentru a genera o degazare a dioxidului de carbon în interiorul unității. Alte gaze prinse în pământ astăzi vor fi eliberate în atmosfera marțiană pentru a-l densifica treptat. De fapt, expunerea directă a unui ecosistem la razele ultraviolete ar fi contraproductivă pentru captarea dioxidului de carbon, formarea biomasei și generarea gazelor subterane. Tocmai, cupola funcționează pentru a proteja un ecosistem de radiațiile reci și ultraviolete, precum și de a menține presiunea interioară.
Acum, cupola ar fi o capcană importantă și un izolator termic. Realizând analogia celulară anterioară, cupola este ca o membrană biologică care conduce ecosistemul local la dezechilibrul termodinamic. Acest dezechilibru ar permite vieții să se dezvolte.
A.M: Concentrațiile locale mari de gaze cu efect de seră (cum ar fi metanul, dioxidul de carbon sau CFC) ar fi toxice local înainte de a avea efecte la nivel global?
OPD: Viața se poate adapta la condițiile care sunt toxice pentru noi; o concentrație crescută de dioxid de carbon poate fi benefică pentru plante și chiar poate crește producția lor, sau, la fel ca în cazul metanului, există unele organisme metanogene care necesită acest gaz pentru subzistența lor.
Astfel de gaze sunt adecvate pentru creșterea temperaturii globale; pe de altă parte, dioxidul de carbon este cel mai potrivit gaz pentru viața plantelor. Scopul este de a reproduce tipare evolutive care să conducă la o adaptare treptată a acestor organisme la un nou mediu și la adaptarea mediului la acestea.
A.M: Terraformarea globală pe Marte are intervale de timp care variază între un secol și chiar perioade lungi. Există modalități de a estima dacă eforturile locale ar putea accelera locuința, folosind modelul de oază pe care îl sugerați?
OPD: Acest lucru va depinde de eficiența fotosintetică a plantelor și de capacitatea acestora de a se adapta la mediul în timp ce se adaptează. Cu toate acestea, putem lua în considerare două aprecieri: una locală și una globală.
Într-un mod mai explicit, aceste evaluări pot fi măsurate pentru prima dată pe fiecare unitate minimă de Terraformare prin eficiența fotosintetică, viteza de oxigenare, captarea dioxidului de carbon și degazarea suprafeței cupolei. Această rată ar depinde de incidența solară și de efectul de seră. La nivel global, viteza de remodelare a planetei ar depinde de câte unități minime ar putea fi instalate pe toată suprafața marțiană. Adică, dacă ar exista mai multe unități minime de Terraformare, transformarea planetei ar fi finalizată mai repede.
Aș dori să clarific ceva ce cred că este important în acest moment. Realizarea majoră ar fi transformarea lui Marte într-o planetă verde, înainte ca oamenii să o poată popula așa cum o facem noi pe Pământ. Ar fi extraordinar să vedem cum răspunde viața plantelor, mai întâi în Unitatea Minimală de Terraformare și apoi, atunci când aceste mașini și-au terminat ciclul și viața apare ca o explozie spre exterior, să vedem speciația de neoprit care ar avea loc, deoarece viața ar răspunde mediului și mediul ar răspunde la viață.
Și astfel, este posibil să privim copaci, cum ar fi pinii care pe Pământ au un lemn mare și drept. Pe Marte este posibil să avem o specie mai flexibilă, una suficient de puternică pentru a rezista la temperaturi scăzute și vânturi suflante. Ca mașini fotosintetice, pinii și-ar îndeplini rolul lor de transformatoare planetare, păstrând apa, mineralele și dioxidul de carbon pentru acumularea biomasei.
A.M: Ce planuri de viitor aveți pentru cercetare?
OPD: Vreau să inițiez simulări parțiale ale condițiilor marțiene. Acest lucru este necesar pentru sondarea și îmbunătățirea funcționării Unității Minime de Terraformare, precum și a răspunsului fiziologic al plantelor în astfel de condiții. Cu alte cuvinte, repetiții.
Aceasta este o investigație multidisciplinară și interinstituțională, astfel încât participarea inginerilor, biologilor și specialiștilor în genetică va fi necesară, precum și a altor organizații științifice interesate de acest subiect. Trebuie să spun că aceasta este doar prima încercare; este o teorie a ceea ce s-ar putea face și una pe care am putea încerca pe propria noastră planetă, de exemplu, luptând împotriva răspândirii agresive a deșertului, prin reabilitarea terenurilor și creând obstacole pentru a opri progresul său treptat.
Sursa originală: Revista Astrobiologie
Iată un articol despre un proiect similar. Vă amintiți de Biosfera 2?
