Η ιδέα του terraforming Mars - γνωστός και ως "Earth's Twin" - είναι μια συναρπαστική ιδέα. Μεταξύ της τήξης των πολικών πάγων, της δημιουργίας σιγά-σιγά μιας ατμόσφαιρας και, στη συνέχεια, της δημιουργίας του περιβάλλοντος ώστε να υπάρχει φύλλωμα, ποτάμια και όρθια νερά, υπάρχουν αρκετά για να εμπνεύσουν σχεδόν κανέναν! Αλλά πόσο καιρό θα χρειαζόταν μια τέτοια προσπάθεια, τι θα μας κοστίσει και είναι πραγματικά μια αποτελεσματική χρήση του χρόνου και της ενέργειας μας;
Αυτές ήταν οι ερωτήσεις που εξετάστηκαν από δύο δημοσιεύσεις που παρουσιάστηκαν στο εργαστήριο «Planetary Science Vision 2050» της NASA την περασμένη εβδομάδα (Δευ. 27 Φεβρουαρίου - Τετάρτη 1 Μαρτίου). Το πρώτο, με τίτλο "The Terraforming Timeline", παρουσιάζει ένα αφηρημένο σχέδιο για τη μετατροπή του Κόκκινου Πλανήτη σε κάτι πράσινο και κατοικήσιμο. Ο δεύτερος, με τίτλο «Άρτιος εξωσχηματισμός - ο λανθασμένος τρόπος», απορρίπτει εντελώς την ιδέα του τερανόμορφου και παρουσιάζει μια εναλλακτική λύση.
Το προηγούμενο έγγραφο δημιουργήθηκε από τον Aaron Berliner από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και τον Chris McKay από το τμήμα Επιστημών Διαστήματος στο Κέντρο Έρευνας της NASA Ames. Στην εργασία τους, οι δύο ερευνητές παρουσιάζουν ένα χρονοδιάγραμμα για την εξόρυξη του Άρη που περιλαμβάνει μια φάση θέρμανσης και μια φάση οξυγόνωσης, καθώς και όλα τα απαραίτητα βήματα που θα προηγηθούν και θα ακολουθήσουν.
Όπως αναφέρουν στην Εισαγωγή της εφημερίδας τους:
«Ο Terraforming Mars μπορεί να χωριστεί σε δύο φάσεις. Η πρώτη φάση θερμαίνει τον πλανήτη από τη σημερινή μέση θερμοκρασία επιφάνειας -60 ° C σε μια τιμή κοντά στη μέση θερμοκρασία της Γης έως + 15 ° C και αναδημιουργεί μια παχιά ατμόσφαιρα CO 2. Αυτή η φάση θέρμανσης είναι σχετικά εύκολη και γρήγορη και μπορεί να διαρκέσει ~ 100 χρόνια. Η δεύτερη φάση παράγει επίπεδα O2 στην ατμόσφαιρα που θα επέτρεπαν στον άνθρωπο και σε άλλα μεγάλα θηλαστικά να αναπνέουν κανονικά. Αυτή η φάση οξυγόνωσης είναι σχετικά δύσκολη και θα διαρκέσει 100.000 χρόνια ή περισσότερο, εκτός αν κάποιος υποδηλώνει μια τεχνολογική πρόοδο. "
Προτού μπορέσουν να ξεκινήσουν, οι Berliner και McKay αναγνωρίζουν ότι πρέπει να ληφθούν ορισμένα βήματα «προ-τεραφοροποίησης». Αυτά περιλαμβάνουν τη διερεύνηση του περιβάλλοντος του Άρη για τον προσδιορισμό των επιπέδων νερού στην επιφάνεια, του επιπέδου διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και σε μορφή πάγου στις πολικές περιοχές και την ποσότητα νιτρικών αλάτων στο έδαφος του Άρη. Όπως εξηγούν, όλα αυτά είναι βασικά για την πρακτικότητα της δημιουργίας μιας βιόσφαιρας στον Άρη.
Μέχρι στιγμής, τα διαθέσιμα στοιχεία δείχνουν και τα τρία στοιχεία που υπάρχουν σε αφθονία στον Άρη. Ενώ το μεγαλύτερο μέρος του νερού του Άρη είναι αυτή τη στιγμή με τη μορφή πάγου στις πολικές περιοχές και τα πολικά καλύμματα, υπάρχει αρκετό μέρος για να υποστηρίξει έναν κύκλο νερού - πλήρης με σύννεφα, βροχή, ποτάμια και λίμνες. Εν τω μεταξύ, ορισμένες εκτιμήσεις ισχυρίζονται ότι υπάρχει αρκετό CO2 σε μορφή πάγου στις πολικές περιοχές για να δημιουργήσει μια ατμόσφαιρα ίση με την πίεση της στάθμης της θάλασσας στη Γη.
Το άζωτο είναι επίσης μια θεμελιώδης απαίτηση για τη ζωή και απαραίτητο συστατικό μιας αναπνεύσιμης ατμόσφαιρας, και πρόσφατα στοιχεία από το Περιέργεια Rover υποδείξτε ότι τα νιτρικά άλατα αντιστοιχούν σε περίπου 0,03% κατά μάζα του εδάφους στον Άρη, κάτι που είναι ενθαρρυντικό για την εξόρυξη. Επιπλέον, οι επιστήμονες θα πρέπει να αντιμετωπίσουν ορισμένα ηθικά ζητήματα που σχετίζονται με το πώς μπορεί να επηρεαστεί ο Άρης από την τερατοποίηση.
Για παράδειγμα, εάν υπάρχει κάποια ζωή στον Άρη (ή ζωή που θα μπορούσε να αναβιώσει), αυτό θα αποτελούσε αναμφισβήτητο ηθικό δίλημμα για τους αποίκους του ανθρώπου - ειδικά εάν αυτή η ζωή σχετίζεται με τη ζωή στη Γη. Όπως εξηγούν:
«Αν η ζωή του Άρη σχετίζεται με τη ζωή στη Γη - πιθανώς λόγω ανταλλαγής μετεωριτών - τότε η κατάσταση είναι γνωστή και ζητήματα σχετικά με το τι άλλοι τύποι ζωής στη Γη πρέπει να εισαχθούν και πότε πρέπει να αντιμετωπιστούν. Ωστόσο, εάν η ζωή του Άρη δεν σχετίζεται με τη ζωή στη Γη και αντιπροσωπεύει σαφώς μια δεύτερη γένεση της ζωής, τότε τίθενται σημαντικά τεχνικά και ηθικά ζητήματα. "
Για να σπάσει η πρώτη φάση - «Η φάση θέρμανσης» - συνοπτικά, οι συγγραφείς αντιμετωπίζουν ένα ζήτημα που γνωρίζουμε σήμερα. Ουσιαστικά, αλλάζουμε το δικό μας κλίμα εδώ στη Γη, εισάγοντας CO2 και «σούπερ αέρια θερμοκηπίου» στην ατμόσφαιρα, η οποία αυξάνει τη μέση θερμοκρασία της Γης με ρυθμό πολλών βαθμών Κελσίου ανά αιώνα. Και ενώ αυτό ήταν ακούσιο στη Γη, στον Άρη θα μπορούσε να επαναπροσδιοριστεί σκόπιμα να ζεστάνει το περιβάλλον.
«Το χρονοδιάγραμμα για τη θέρμανση του Άρη μετά από μια εστιασμένη προσπάθεια παραγωγής σούπερ θερμοκηπίου είναι σύντομο, μόνο 100 χρόνια περίπου», ισχυρίζονται. «Εάν όλα τα ηλιακά περιστατικά στον Άρη επρόκειτο να συλληφθούν με 100% απόδοση, τότε ο Άρης θα θερμαινόταν σε θερμοκρασίες σαν τη Γη σε περίπου 10 χρόνια. Ωστόσο, η απόδοση του φαινομένου του θερμοκηπίου είναι εύλογα περίπου 10%, επομένως ο χρόνος που θα χρειαζόταν για να ζεσταθεί ο Άρης θα ήταν ~ 100 χρόνια. "
Μόλις δημιουργηθεί αυτή η παχιά ατμόσφαιρα, το επόμενο βήμα περιλαμβάνει τη μετατροπή της σε κάτι που αναπνέει για τον άνθρωπο - όπου τα επίπεδα O2 θα ισοδυναμούν με περίπου 13% της πίεσης αέρα της στάθμης της θάλασσας εδώ στη Γη και τα επίπεδα CO2 θα είναι μικρότερα από 1%. Αυτή η φάση, γνωστή ως «Φάση οξυγόνωσης», θα διαρκέσει πολύ περισσότερο. Για άλλη μια φορά, στρέφονται προς ένα επίγειο παράδειγμα για να δείξουν πώς μια τέτοια διαδικασία θα μπορούσε να λειτουργήσει.
Εδώ στη Γη, ισχυρίζονται ότι τα υψηλά επίπεδα αερίου οξυγόνου (O2) και τα χαμηλά επίπεδα CO2 οφείλονται στη φωτοσύνθεση. Αυτές οι αντιδράσεις βασίζονται στην ενέργεια του ήλιου για τη μετατροπή του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα σε βιομάζα - η οποία αντιπροσωπεύεται από την εξίσωση H2O + CO2 = CH2O + O². Όπως δείχνουν, αυτή η διαδικασία θα διαρκέσει από 100.000 έως 170.000 χρόνια:
«Εάν όλο το περιστατικό του ηλιακού φωτός στον Άρη χρησιμοποιήθηκε με 100% αποδοτικότητα για να εκτελέσει αυτόν τον χημικό μετασχηματισμό, θα χρειαστούν μόνο 17 χρόνια για την παραγωγή υψηλών επιπέδων O². Ωστόσο, η πιθανή αποτελεσματικότητα οποιασδήποτε διαδικασίας που μπορεί να μετατρέψει H2O και CO2 σε βιομάζα και O2 είναι πολύ μικρότερη από 100%. Το μόνο παράδειγμα που έχουμε για μια διαδικασία που μπορεί να αλλάξει παγκοσμίως τα CO2 και O2 ενός ολόκληρου φυτού είναι η παγκόσμια βιολογία. Στη Γη, η αποδοτικότητα της παγκόσμιας βιόσφαιρας στη χρήση ηλιακού φωτός για την παραγωγή βιομάζας και Ο2 είναι 0,01%. Έτσι, το χρονοδιάγραμμα για την παραγωγή μιας πλούσιας ατμόσφαιρας O² στον Άρη είναι 10.000 x 17 χρόνια, ή ~ 170.000 χρόνια. "
Ωστόσο, λαμβάνουν δικαιώματα για τη συνθετική βιολογία και άλλες βιοτεχνολογίες, τις οποίες ισχυρίζονται ότι θα μπορούσαν να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα και να μειώσουν το χρονοδιάγραμμα σε σταθερά 100.000 χρόνια. Επιπλέον, εάν τα ανθρώπινα όντα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τη φυσική φωτοσύνθεση (η οποία έχει συγκριτικά υψηλή απόδοση 5%) σε ολόκληρο τον πλανήτη - δηλ. Φύτευση φυλλώματος σε όλο τον Άρη - τότε το χρονοδιάγραμμα θα μπορούσε να μειωθεί σε ακόμη και μερικούς αιώνες.
Τέλος, περιγράφουν τα βήματα που πρέπει να ληφθούν για να κυλήσει η μπάλα. Αυτά τα βήματα περιλαμβάνουν την προσαρμογή τρεχουσών και μελλοντικών ρομποτικών αποστολών για την αξιολόγηση πόρων του Άρη, μαθηματικών και υπολογιστικών μοντέλων που θα μπορούσαν να εξετάσουν τις σχετικές διαδικασίες, μια πρωτοβουλία για τη δημιουργία συνθετικών οργανισμών για τον Άρη, ένα μέσο για τη δοκιμή τεχνικών τερατοποίησης σε ένα περιορισμένο περιβάλλον και μια πλανητική συμφωνία που θα καθιερώσει περιορισμούς και προστασίες.
Αναφέροντας τον Kim Stanley Robinson, συγγραφέα του Red Mars Trilogy, (το τελικό έργο της επιστημονικής φαντασίας για τον τετράμορφο Άρη), εκδίδουν μια έκκληση για δράση. Αντιμετωπίζοντας πόσο καιρό θα διαρκέσει η διαδικασία του εξωσχηματισμού του Άρη, ισχυρίζονται ότι «θα μπορούσαμε να ξεκινήσουμε τώρα».
Σε αυτό, ο Valeriy Yakovlev - ένας αστροφυσικός και υδρογεωλόγος από το Εργαστήριο Ποιότητας του Νερού στο Χάρκοβο της Ουκρανίας - προσφέρει μια αντίθετη άποψη. Στην εφημερίδα του, “Mars Terraforming - the Wrong Way”, κάνει την υπόθεση για τη δημιουργία διαστημικών βιόσφαιρων σε τροχιά χαμηλής γης που θα βασίζονταν στην τεχνητή βαρύτητα (όπως ένας κύλινδρος O'Neill) για να επιτρέψουν στους ανθρώπους να συνηθίσουν τη ζωή στο χώρος.
Κοιτάζοντας μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις του διαστημικού αποικισμού, ο Γιακόβλεφ επισημαίνει πώς η ζωή σε σώματα όπως η Σελήνη ή ο Άρης θα μπορούσε να είναι επικίνδυνη για τους εποίκους. Εκτός από το γεγονός ότι είναι ευάλωτοι στην ηλιακή και κοσμική ακτινοβολία, οι αποικιστές θα πρέπει να αντιμετωπίσουν σημαντικά χαμηλότερη βαρύτητα. Στην περίπτωση της Σελήνης, αυτό θα ήταν περίπου 0,165 φορές αυτό που οι άνθρωποι βιώνουν εδώ στη Γη (γνωστός και ως 1 g), ενώ στον Άρη θα ήταν περίπου 0,376 φορές.
Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις αυτού του είδους δεν είναι γνωστές, αλλά είναι σαφές ότι θα περιλαμβάνει εκφυλισμό μυών και απώλεια οστών. Κοιτώντας μακρύτερα, είναι απολύτως ασαφές ποιες θα είναι οι επιπτώσεις σε εκείνα τα παιδιά που γεννήθηκαν και στα δύο περιβάλλοντα. Αντιμετωπίζοντας τους τρόπους με τους οποίους θα μπορούσαν να μετριαστούν (που περιλαμβάνουν φάρμακα και φυγοκεντρικές ουσίες), ο Γιακόβλεφ επισημαίνει πώς πιθανότατα θα ήταν αναποτελεσματικοί:
«Η ελπίδα για την ανάπτυξη του φαρμάκου δεν θα ακυρώσει τη φυσική υποβάθμιση των μυών, των οστών και ολόκληρου του οργανισμού. Η αποκατάσταση σε φυγοκεντρικές συσκευές είναι λιγότερο πρόσφορη λύση σε σύγκριση με τη βιόσφαιρα του πλοίου, όπου είναι δυνατόν να παρέχεται μια ουσιαστικά σταθερή απομίμηση της φυσιολογικής βαρύτητας και του συμπλέγματος προστασίας από τυχόν επιβλαβείς επιδράσεις του διαστημικού περιβάλλοντος. Εάν η πορεία της εξερεύνησης του διαστήματος είναι να δημιουργήσει μια αποικία στον Άρη και επιπλέον τις επακόλουθες προσπάθειες τερατοποίησης του πλανήτη, θα οδηγήσει στην αδικαιολόγητη απώλεια χρόνου και χρήματος και θα αυξήσει τους γνωστούς κινδύνους του ανθρώπινου πολιτισμού. "
Επιπλέον, επισημαίνει τις προκλήσεις της δημιουργίας του ιδανικού περιβάλλοντος για άτομα που ζουν στο διάστημα. Πέρα από την απλή δημιουργία καλύτερων οχημάτων και την ανάπτυξη των μέσων για την απόκτηση των απαραίτητων πόρων, υπάρχει επίσης η ανάγκη δημιουργίας του ιδανικού διαστημικού περιβάλλοντος για τις οικογένειες. Ουσιαστικά, αυτό απαιτεί την ανάπτυξη στέγασης που είναι βέλτιστη από άποψη μεγέθους, σταθερότητας και άνεσης.
Υπό το πρίσμα αυτό, ο Γιακόλεφ παρουσιάζει τις πιθανές προοπτικές εξόδου της ανθρωπότητας από το διάστημα έως το 2030. Αυτό θα περιλαμβάνει τη δημιουργία των πρώτων διαστημικών βιόσφαιρων με τεχνητή βαρύτητα, η οποία θα οδηγήσει σε βασικές εξελίξεις όσον αφορά τα υλικά τεχνολογία, συστήματα υποστήριξης ζωής, και τα ρομποτικά συστήματα και υποδομές που απαιτούνται για την εγκατάσταση και την εξυπηρέτηση οικοτόπων στο Low Earth Orbit (LEO).
Αυτοί οι βιότοποι θα μπορούσαν να εξυπηρετηθούν χάρη στη δημιουργία ρομποτικού διαστημικού σκάφους που θα μπορούσε να συλλέξει πόρους από κοντινά σώματα - όπως τα αντικείμενα της Σελήνης και της Κοντινής Γης (NEO). Αυτή η ιδέα δεν θα αφαιρούσε μόνο την ανάγκη για πλανητικές προστασίες - δηλαδή ανησυχίες σχετικά με τη μόλυνση της βιόσφαιρας του Άρη (υποθέτοντας την παρουσία βακτηριακής ζωής), θα επέτρεπε επίσης στα ανθρώπινα όντα να εξοικειωθούν με το διάστημα πιο σταδιακά.
Όπως είπε ο Yakovlev στο Space Magazine μέσω email, τα πλεονεκτήματα των διαστημικών οικοτόπων μπορούν να χωριστούν σε τέσσερα σημεία:
«1. Αυτός είναι ένας καθολικός τρόπος για να κυριαρχήσετε τους άπειρους χώρους του Κόσμου, τόσο στο Ηλιακό Σύστημα όσο και έξω από αυτό. Δεν χρειαζόμαστε επιφάνειες για την εγκατάσταση σπιτιών, αλλά πόρους που τα ρομπότ θα παραδώσουν από πλανήτες και δορυφόρους. 2. Η δυνατότητα δημιουργίας ενός βιότοπου όσο το δυνατόν πιο κοντά στο λίκνο της γης επιτρέπει σε κάποιον να ξεφύγει από την αναπόφευκτη φυσική υποβάθμιση υπό διαφορετική βαρύτητα. Είναι πιο εύκολο να δημιουργήσετε ένα προστατευτικό μαγνητικό πεδίο.
«3. Η μεταφορά μεταξύ κόσμων και πηγών πόρων δεν θα είναι μια επικίνδυνη αποστολή, αλλά μια φυσιολογική ζωή. Είναι καλό για τους ναυτικούς χωρίς τις οικογένειές τους; 4. Η πιθανότητα θανάτου ή υποβάθμισης της ανθρωπότητας ως αποτέλεσμα της παγκόσμιας καταστροφής μειώνεται σημαντικά, καθώς ο αποικισμός των πλανητών περιλαμβάνει αναγνώριση, παράδοση αγαθών, μεταφορά ατόμων με λεωφορείο - και αυτό είναι πολύ μεγαλύτερο από την κατασκευή της βιόσφαιρας στην τροχιά της Σελήνης. Ο Δρ Stephen William Hawking έχει δίκιο, ένα άτομο δεν έχει πολύ χρόνο. "
Και με τους διαστημικούς βιότοπους στη θέση τους, θα μπορούσε να ξεκινήσει κάποια πολύ κρίσιμη έρευνα, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής και βιολογικής έρευνας που θα περιελάμβανε τα πρώτα παιδιά που γεννήθηκαν στο διάστημα. Θα διευκόλυνε επίσης την ανάπτυξη αξιόπιστων διαστημικών λεωφορείων και τεχνολογιών εξόρυξης πόρων, οι οποίες θα είναι χρήσιμες για την εγκατάσταση άλλων σωμάτων - όπως η Σελήνη, ο Άρης, ακόμη και οι εξωπλανήτες.
Τελικά, ο Γιακόλεφ πιστεύει ότι τα διαστημικά βιόσφαιρα θα μπορούσαν επίσης να επιτευχθούν εντός ενός λογικού χρονικού πλαισίου - δηλαδή μεταξύ του 2030 και του 2050 - κάτι που απλά δεν είναι δυνατό με το terraforming. Αναφερόμενος στην αυξανόμενη παρουσία και δύναμη του εμπορικού διαστημικού τομέα, ο Γιακόλεφ πίστευε επίσης ότι πολλές από τις υποδομές που είναι απαραίτητες είναι ήδη στη διάθεσή τους (ή υπό ανάπτυξη).
«Αφού ξεπεράσουμε την αδράνεια της σκέψης +20 χρόνια, η πειραματική βιόσφαιρα (όπως ο οικισμός στην Ανταρκτική με ρολόγια), σε 50 χρόνια η πρώτη γενιά παιδιών που γεννήθηκαν στον Κόσμο θα μεγαλώσει και η Γη θα μειωθεί, επειδή θα εισέλθει στο μύθοι στο σύνολό του… Ως αποτέλεσμα, το terraforming θα ακυρωθεί. Και το επόμενο συνέδριο θα ανοίξει το δρόμο για πραγματική εξερεύνηση του Κόσμου. Είμαι περήφανος που βρίσκομαι στον ίδιο πλανήτη με τον Elon Reeve Musk. Τα βλήματά του θα είναι χρήσιμα για την ανύψωση σχεδίων για την πρώτη βιόσφαιρα από τα σεληνιακά εργοστάσια. Αυτός είναι ένας στενός και άμεσος τρόπος για να κατακτήσετε τον Κόσμο. "
Με τους επιστήμονες και τους επιχειρηματίες της NASA όπως ο Elon Musk και ο Bas Landorp να προσπαθούν να αποικίσουν τον Άρη στο εγγύς μέλλον και άλλες εμπορικές αεροδιαστημικές εταιρείες που αναπτύσσουν LEO, είναι δύσκολο να προβλεφθεί το μέγεθος και το σχήμα του μέλλοντος της ανθρωπότητας στο διάστημα. Ίσως θα αποφασίσουμε από κοινού για ένα μονοπάτι που μας οδηγεί στη Σελήνη, στον Άρη και πέρα. Ίσως θα δούμε τις καλύτερες προσπάθειές μας να κατευθύνονται στο διάστημα κοντά στη Γη.
Ή ίσως θα δούμε τον εαυτό μας να πηγαίνει σε πολλές κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Ενώ ορισμένες ομάδες θα υποστηρίξουν τη δημιουργία διαστημικών οικοτόπων στο LEO (και αργότερα, αλλού στο Ηλιακό Σύστημα) που βασίζονται σε τεχνητή βαρύτητα και ρομποτικά διαστημόπλοια εξόρυξης αστεροειδών για υλικά, άλλες θα επικεντρωθούν στη δημιουργία φυλάκων σε πλανητικά σώματα, με στόχο τη μετατροπή τους σε «Νέες Γη».
Ανάμεσά τους, μπορούμε να περιμένουμε ότι οι άνθρωποι θα αρχίσουν να αναπτύσσουν έναν βαθμό «εμπειρογνωμοσύνης στο διάστημα» αυτόν τον αιώνα, ο οποίος σίγουρα θα είναι χρήσιμος όταν αρχίσουμε να πιέζουμε ακόμη περισσότερο τα όρια της εξερεύνησης και του αποικισμού!
