Kontynuując nasz „Definitive Guide to Terraforming”, Space Magazine z przyjemnością przedstawia nasz przewodnik po terraformowaniu Wenus. Być może uda się to zrobić pewnego dnia, gdy nasza technologia rozwinie się wystarczająco daleko. Wyzwania są jednak liczne i dość specyficzne.
Planeta Wenus jest często określana jako „planeta siostrzana” Ziemi, i słusznie. Poza tym, że są prawie tego samego rozmiaru, Wenus i Ziemia mają podobną masę i mają bardzo podobny skład (obie są planetami ziemskimi). Jako planeta sąsiadująca z Ziemią, Wenus krąży również wokół Słońca w swojej „Strefie Złotowłosa” (zwanej także strefą mieszkalną). Ale oczywiście istnieje wiele kluczowych różnic między planetami, które sprawiają, że Wenus nie nadaje się do zamieszkania.
Po pierwsze, atmosfera jest ponad 90 razy grubsza niż na Ziemi, jej średnia temperatura powierzchni jest wystarczająco wysoka, aby stopić ołów, a powietrze jest toksycznym dymem składającym się z dwutlenku węgla i kwasu siarkowego. Jako taki, jeśli ludzie chcą tam mieszkać, poważna inżynieria ekologiczna - inaczej. terraformowanie - jest potrzebne najpierw. Biorąc pod uwagę podobieństwo do Ziemi, wielu naukowców uważa, że Wenus byłaby głównym kandydatem do terraformowania, nawet bardziej niż Mars!
W ciągu ostatniego stulecia koncepcja terraformującej Wenus pojawiła się wiele razy, zarówno w kategoriach science fiction, jak i jako przedmiot badań naukowych. Podczas gdy leczenie tego tematu było w dużej mierze fantastyczne na początku XX wieku, nastąpiło przejście z początkiem Ery Kosmicznej. Wraz z poprawą naszej wiedzy na temat Wenus, zmieniły się również propozycje zmiany krajobrazu, aby lepiej pasował do zamieszkiwania przez ludzi.
Przykłady w fikcji:
Od początku XX wieku pomysł ekologicznej transformacji Wenus był badany w fikcji. Najwcześniejszym znanym przykładem jest Olaf Stapleton Ostatni i pierwszy człowiek (1930), z których dwa rozdziały poświęcone są opisowi, w jaki sposób potomkowie ludzkości terraformują Wenus po tym, jak Ziemia staje się niezdatna do zamieszkania; i podczas tego popełniają ludobójstwo na rodzimym życiu wodnym.
W latach 50. i 60., dzięki początkowi Ery Kosmicznej, terraformowanie zaczęło pojawiać się w wielu dziełach science fiction. Poul Anderson pisał także obszernie o terraformowaniu w latach 50. W swojej powieści z 1954 r. Wielki deszcz, Wenus jest zmieniana za pomocą technik inżynierii planetarnej przez bardzo długi okres czasu. Książka miała tak duży wpływ, że termin „wielki deszcz” stał się odtąd synonimem terraformacji Wenus.
W 1991 r. Autor G. David Nordley zasugerował w swojej krótkiej historii („Śniegi Wenus”), że Wenus może zostać rozpędzona do 30 dni ziemskich przez eksport atmosfery Wenus za pośrednictwem masowych kierowców. Autor Kim Stanley Robinson zasłynął z realistycznego przedstawienia terraformowania w Mars Trilogy - który zawierał Czerwony Mars, Zielony Mars i Blue Mars.
W 2012 roku kontynuował tę serię wydając 2312, powieść science fiction zajmująca się kolonizacją całego Układu Słonecznego - w tym Wenus. W powieści zbadano także wiele sposobów terraformacji Wenus, od globalnego chłodzenia do sekwestracji węgla, z których wszystkie oparte były na badaniach naukowych i propozycjach.
Proponowane metody:
Pierwsza zaproponowana metoda terraformowania Wenus została wykonana w 1961 roku przez Carla Sagana. W artykule zatytułowanym „Planeta Wenus” argumentował za wykorzystaniem genetycznie zmodyfikowanych bakterii do przekształcania węgla w atmosferze w cząsteczki organiczne. Jednak stało się to niepraktyczne ze względu na późniejsze odkrycie kwasu siarkowego w chmurach Wenus i wpływ wiatru słonecznego.
W swoim badaniu z 1991 r. „Terraforming Venus Quickly” brytyjski naukowiec Paul Birch zaproponował bombardowanie atmosfery Wenus wodorem. W wyniku reakcji powstaje grafit i woda, z których ta ostatnia spadłaby na powierzchnię i pokryłaby około 80% powierzchni w oceanach. Biorąc pod uwagę potrzebną ilość wodoru, musiałby on zbierać bezpośrednio z jednego z lodowych gigantów gazowych lub ich księżyca.
Propozycja wymagałaby również dodania aerozolu żelaza do atmosfery, który mógłby pochodzić z wielu źródeł (tj. Księżyca, asteroid, Merkurego). Pozostała atmosfera, szacowana na około 3 bary (trzy razy więcej niż Ziemia), składałaby się głównie z azotu, z których część rozpuściłaby się w nowych oceanach, jeszcze bardziej zmniejszając ciśnienie atmosferyczne.
Innym pomysłem jest bombardowanie Wenus rafinowanym magnezem i wapniem, który zatrzymywałby węgiel w postaci węglanu wapnia i magnezu. W swoim artykule z 1996 r. „Stabilność klimatu na Wenus” Mark Bullock i David H. Grinspoon z University of Colorado w Boulder wskazali, że do tego procesu można wykorzystać własne złoża Wenus z tlenków wapnia i magnezu. W wyniku wydobycia minerały te mogłyby być narażone na powierzchnię, działając w ten sposób jako pochłaniacze węgla.
Jednak Bullock i Grinspoon twierdzą również, że miałoby to ograniczony efekt chłodzenia - do około 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) i zmniejszyłoby jedynie ciśnienie atmosferyczne do szacowanych 43 barów. Dlatego potrzebne byłyby dodatkowe dostawy wapnia i magnezu, aby osiągnąć 8 × 1020 kg wapnia lub 5 × 1020 wymagany kilogram magnezu, który najprawdopodobniej musiałby zostać wydobyty z asteroid.
Przeanalizowano również koncepcję cieni słonecznych, która wymagałaby użycia albo serii małych statków kosmicznych, albo pojedynczej dużej soczewki, aby odwrócić światło słoneczne od powierzchni planety, zmniejszając w ten sposób globalne temperatury. W przypadku Wenus, która pochłania dwa razy więcej światła słonecznego niż Ziemię, uważa się, że promieniowanie słoneczne odegrało ważną rolę w niekontrolowanym efekcie cieplarnianym, który sprawił, że jest taki, jaki jest dzisiaj.
Taki cień mógłby być oparty na przestrzeni kosmicznej, umiejscowiony w punkcie Lagrangian L1 Słońce – Wenus, gdzie uniemożliwiałby niektórym promieniom słonecznym docieranie do Wenus. Ponadto cień ten służyłby również do blokowania wiatru słonecznego, zmniejszając w ten sposób ilość promieniowania, na które narażona jest powierzchnia Wenus (kolejny kluczowy problem, jeśli chodzi o zamieszkiwanie). Takie chłodzenie spowodowałoby upłynnienie lub zamrożenie atmosferycznego CO², który następnie byłby depsotowany na powierzchni jako suchy lód (który mógłby być wysyłany poza świat lub sekwestrowany pod ziemią).
Alternatywnie reflektory słoneczne można umieścić w atmosferze lub na powierzchni. Może to składać się z dużych balonów odblaskowych, arkuszy nanorurek węglowych lub grafenu lub materiału o niskiej zawartości albedo. Ta pierwsza możliwość ma dwie zalety: po pierwsze, reflektory atmosferyczne można budować na miejscu, przy użyciu węgla pochodzącego z lokalnych źródeł. Po drugie, atmosfera Wenus jest na tyle gęsta, że takie struktury mogą z łatwością unosić się na chmurach.
Naukowiec z NASA, Geoffrey A. Landis, zaproponował również, aby miasta mogły być budowane ponad chmurami Wenus, co z kolei mogłoby działać zarówno jako osłona przeciwsłoneczna, jak i jako stacje przetwarzania. Zapewniłyby początkowe przestrzenie życiowe dla kolonistów i działałyby jak terraformatorzy, stopniowo przekształcając atmosferę Wenus w coś znośnego, aby koloniści mogli migrować na powierzchnię.
Kolejna sugestia dotyczy prędkości obrotowej Wenus. Wenus obraca się raz na 243 dni, co jest zdecydowanie najwolniejszym okresem rotacji którejkolwiek z głównych planet. Jako takie, Wenus przeżywa wyjątkowo długie dni i noce, co może okazać się trudne dla większości znanych gatunków roślin i zwierząt na Ziemi. Powolny obrót prawdopodobnie tłumaczy także brak znaczącego pola magnetycznego.
Aby temu zaradzić, członek Brytyjskiego Towarzystwa Międzyplanetarnego Paul Birch zaproponował utworzenie systemu orbitalnych lusterek słonecznych w pobliżu punktu L1 Lagrange między Wenus a Słońcem. W połączeniu z lustrem Soletta na orbicie polarnej zapewniałyby 24-godzinny cykl światła.
Zasugerowano również, że prędkość obrotową Wenus można zwiększyć poprzez uderzenie w powierzchnię impaktorów lub prowadzenie bliskich przelotów przy użyciu ciał o średnicy większej niż 96,5 km (60 mil). Sugeruje się także użycie sterowników masy i dynamicznych członów ściskających do wygenerowania siły obrotowej potrzebnej do przyspieszenia Wenus do momentu, w którym doświadczył on cyklu dzień-noc identycznego z ziemskim (patrz wyżej).
Następnie istnieje możliwość usunięcia atmosfery Wenus, co można osiągnąć na wiele sposobów. Po pierwsze, impaktory skierowane na powierzchnię zdmuchnęłyby część atmosfery w kosmos. Inne metody obejmują windy kosmiczne i akceleratory masy (idealnie umieszczone na balonach lub platformach ponad chmurami), które mogłyby stopniowo odbierać gaz z atmosfery i wyrzucać go w przestrzeń kosmiczną.
Ewentualne zyski:
Jednym z głównych powodów kolonizacji Wenus i zmiany jej klimatu dla osadnictwa jest perspektywa stworzenia „rezerwowego miejsca” dla ludzkości. Biorąc pod uwagę zakres wyborów - Marsa, Księżyca i Zewnętrznego Układu Słonecznego - Wenus ma na to wiele rzeczy, a inne nie. Wszystko to podkreśla, dlaczego Wenus jest znana jako Ziemska „Planeta Siostry”.
Po pierwsze, Wenus jest planetą lądową, która pod względem wielkości, masy i składu jest podobna do Ziemi. Właśnie dlatego Wenus ma grawitację podobną do Ziemi, co stanowi około 90% (lub 0,904)sol, byc dokładnym. W rezultacie ludzie żyjący na Wenus byliby znacznie mniej narażeni na problemy zdrowotne związane z czasem spędzanym w środowisku nieważkości i mikrograwitacji - takie jak osteoporoza i zwyrodnienie mięśni.
Względna bliskość Wenus do Ziemi ułatwiłaby również transport i komunikację niż w przypadku większości innych miejsc w Układzie Słonecznym. Przy obecnych systemach napędowych okna uruchamiania Wenus pojawiają się co 584 dni, w porównaniu do 780 dni dla Marsa. Czas lotu jest również nieco krótszy, ponieważ Wenus jest najbliższą planetą na Ziemi. Przy najbliższym podejściu odległość wynosi 40 milionów km, w porównaniu do 55 milionów km dla Marsa.
Kolejny powód związany jest z niekontrolowanym efektem cieplarnianym Wenus, który jest przyczyną ekstremalnego upału i gęstości atmosferycznej planety. Testując różne techniki inżynierii ekologicznej, nasi naukowcy dowiedzieliby się wiele o ich skuteczności. Te informacje z kolei bardzo się przydadzą w toczącej się walce przeciwko zmianom klimatu na Ziemi.
W nadchodzących dziesięcioleciach ta walka stanie się raczej intensywna. Jak donosi NOAA w marcu 2015 r., Poziomy dwutlenku węgla w atmosferze przekroczyły obecnie 400 ppm, poziom niespotykany od epoki pliocenu - kiedy globalne temperatury i poziom morza były znacznie wyższe. Jak pokazuje seria scenariuszy obliczonych przez NASA, tendencja ta prawdopodobnie utrzyma się do 2100 roku, z poważnymi konsekwencjami.
W jednym scenariuszu emisje dwutlenku węgla ustabilizują się na poziomie około 550 ppm pod koniec wieku, co spowoduje średni wzrost temperatury o 2,5 ° C (4,5 ° F). W drugim scenariuszu emisja dwutlenku węgla wzrasta do około 800 ppm, co powoduje średni wzrost o około 4,5 ° C (8 ° F). Podczas gdy wzrosty przewidywane w pierwszym scenariuszu są trwałe, w drugim scenariuszu życie stanie się niemożliwe do utrzymania na wielu częściach planety.
Oprócz stworzenia drugiego domu dla ludzkości, terraformująca Wenus mogłaby również pomóc zapewnić, że Ziemia pozostanie żywym domem dla naszego gatunku. I oczywiście fakt, że Wenus jest planetą ziemską, oznacza, że ma ona bogate zasoby naturalne, które można zebrać, pomagając ludzkości osiągnąć gospodarkę „post niedoboru”.
Wyzwania:
Poza podobieństwami Wenus z Ziemią (tj. Rozmiarem, masą i kompozycją) istnieją liczne różnice, które sprawiłyby, że terraformowanie i kolonizacja byłoby poważnym wyzwaniem. Po pierwsze, zmniejszenie ciepła i ciśnienia atmosfery Wenus wymagałoby ogromnej ilości energii i zasobów. Wymagałoby to również infrastruktury, która jeszcze nie istnieje i byłaby bardzo droga w budowie.
Na przykład wymagałoby to ogromnych ilości metalu i zaawansowanych materiałów, aby zbudować orbitalny cień wystarczająco duży, aby schłodzić atmosferę Wenus do tego stopnia, że jego efekt cieplarniany zostałby zatrzymany. Taka struktura, jeśli zostanie ustawiona w L1, musiałaby również być czterokrotnie większa od średnicy samej Wenus. Musiałby być montowany w kosmosie, co wymagałoby ogromnej floty monterów robotów.
Przeciwnie, zwiększenie prędkości obrotu Wenus wymagałoby ogromnej energii, nie wspominając już o znacznej liczbie impaktorów, które musiałyby wychodzić z zewnętrznego Układu Słonecznego - głównie z Pasa Kuipera. We wszystkich tych przypadkach potrzebna byłaby duża flota statków kosmicznych do ciągnięcia niezbędnego materiału i musiałyby być wyposażone w zaawansowane systemy napędowe, które mogłyby odbyć podróż w rozsądnym czasie.
Obecnie nie ma takich układów napędowych, a konwencjonalne metody - od silników jonowych po chemiczne paliwa - nie są ani szybkie, ani wystarczająco ekonomiczne. Aby to zilustrować, NASA Nowe Horyzonty misja zajęła ponad 11 lat, aby odbyć historyczne spotkanie z Plutonem w Pasie Kuipera, przy użyciu konwencjonalnych rakiet i metody grawitacji.
Tymczasem Świt misja polegająca na napędzie jonowym zajęła prawie cztery lata dotarcie do Westy w Pasie Asteroid. Żadna z tych metod nie jest praktyczna w przypadku wielokrotnych podróży do Pasa Kuipera i odciągania lodowych komet i asteroid, a ludzkość nie ma zbyt blisko liczby statków, których byśmy potrzebowali.
Ten sam problem zasobów dotyczy koncepcji umieszczania odbłyśników słonecznych nad chmurami. Ilość materiału musiałaby być duża i pozostać na miejscu długo po modyfikacji atmosfery, ponieważ powierzchnia Wenus jest obecnie całkowicie zasłonięta przez chmury. Ponadto Wenus ma już wysoce odblaskowe chmury, więc każde podejście musiałoby znacznie przekroczyć swoje obecne albedo (0,65), aby coś zmienić.
A jeśli chodzi o usunięcie atmosfery Wenus, sprawy są równie trudne. W 1994 r. James B. Pollack i Carl Sagan przeprowadzili obliczenia wskazujące, że impaktor o średnicy 700 km uderzający w Wenus z dużą prędkością stanowiłby mniej niż jedną tysięczną całej atmosfery. Co więcej, spadałyby zwroty wraz ze spadkiem gęstości atmosfery, co oznacza, że potrzebne byłyby tysiące gigantycznych impaktorów.
Ponadto większość wyrzuconej atmosfery trafiłaby na orbitę słoneczną w pobliżu Wenus i - bez dalszej interwencji - mogła zostać przechwycona przez pole grawitacyjne Wenus i ponownie stać się częścią atmosfery. Usunięcie gazu atmosferycznego za pomocą wind kosmicznych byłoby trudne, ponieważ orbita geostacjonarna planety leży w niepraktycznej odległości nad powierzchnią, a usunięcie za pomocą akceleratorów masy byłoby czasochłonne i bardzo kosztowne.
Wniosek:
Podsumowując, potencjalne korzyści z terraformowania Wenus są jasne. Ludzkość miałaby drugi dom, moglibyśmy dodać jej zasoby do własnych i uczyć się cennych technik, które mogłyby pomóc w zapobieganiu kataklizmicznym zmianom tutaj na Ziemi. Dotarcie do punktu, w którym korzyści te mogłyby zostać zrealizowane, jest najtrudniejsze.
Podobnie jak większość proponowanych przedsięwzięć terraformacyjnych, wiele przeszkód wymaga wcześniejszego rozwiązania. Najważniejsze z nich to transport i logistyka, mobilizujące ogromną flotę robotów i ciągnące jednostki w celu wykorzystania niezbędnych zasobów. Następnie należałoby podjąć wielopokoleniowe zobowiązanie, zapewniające środki finansowe na wykonanie zadania do końca. Niełatwe zadanie w najbardziej idealnych warunkach.
Wystarczy powiedzieć, że ludzkość nie może tego zrobić w krótkim okresie. Patrząc jednak w przyszłość, pomysł, by Wenus stała się naszą „Siostrzaną Planetą” pod każdym względem, jaki można sobie wyobrazić - z oceanami, gruntami ornymi, dziką przyrodą i miastami - z pewnością wydaje się pięknym i wykonalnym celem. Jedyne pytanie brzmi: jak długo będziemy musieli czekać?
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat terraformowania. Oto ostateczny przewodnik po terraformowaniu, czy moglibyśmy Terraformować Księżyc ?, Czy powinniśmy Terraformować Marsa ?, W jaki sposób Terraformować Marsa? i zespół studentów chce terraformować Marsa za pomocą sinic.
Mamy też artykuły, które eksplorują bardziej radykalną stronę terraformowania, takie jak Could We Terraform Jupiter ?, Could We Terraform The Sun? I Could We Terraform A Black Hole?
Aby uzyskać więcej informacji, sprawdź Terraforming Mars w NASA Quest! oraz NASA's Journey to Mars.
A jeśli podobał Ci się film zamieszczony powyżej, odwiedź naszą stronę Patreon i dowiedz się, jak można uzyskać te filmy wcześniej, pomagając nam przynieść więcej świetnych treści!
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 3:58 - 3,6 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (47,0 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
