الاستصلاح - بناء أرض جديدة في مكان جديد

قد يتضح يومًا ما أنه في حالة وقوع كارثة عالمية ، لن يكون من الممكن استعادة الحضارة على الأرض أو العودة إلى الحالة التي كانت عليها قبل التهديد. يستحق الأمر وجود عالم جديد في المحمية وبناء كل شيء هناك من جديد - أفضل مما فعلناه على كوكبنا. ومع ذلك ، لا نعلم بوجود أجرام سماوية جاهزة للاستقرار الفوري. على المرء أن يحسب حسابًا بحقيقة أن هناك حاجة إلى بعض الأعمال لإعداد مثل هذا المكان.

1. غلاف قصة "الاصطدام في المدار"

إعادة تشكيل كوكب أو قمر أو أي جسم آخر هو عملية افتراضية ، وليس في أي مكان آخر (على حد علمنا) لتغيير الغلاف الجوي أو درجة الحرارة أو التضاريس السطحية أو البيئة لكوكب أو أي جرم سماوي آخر لتشبه بيئة الأرض وجعلها مناسبة للأرض. الحياة.

تطور مفهوم الاستصلاح في كل من المجال والعلم الحقيقي. تم تقديم المصطلح نفسه جاك ويليامسون (ويل ستيوارت) في القصة القصيرة "مدار الاصطدام" (1) ، التي نُشرت عام 1942.

كوكب الزهرة بارد والمريخ دافئ

في مقال نشر في مجلة Science عام 1961 ، عالم الفلك كارل ساجان مقترح. لقد تصور زراعة الطحالب في غلافه الجوي التي من شأنها تحويل الماء والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية. ستعمل هذه العملية على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، مما سيقلل من تأثير الاحتباس الحراري حتى تنخفض درجة الحرارة إلى مستوى مريح. سيتم توطين الكربون الزائد على سطح الكوكب ، على سبيل المثال ، في شكل جرافيت.

لسوء الحظ ، أظهرت الاكتشافات اللاحقة حول ظروف كوكب الزهرة أن مثل هذه العملية مستحيلة. فقط لأن السحب هناك تتكون من محلول عالي التركيز من حامض الكبريتيك. حتى لو تمكنت الطحالب من الناحية النظرية من الازدهار في البيئة المعادية للغلاف الجوي العلوي ، فإن الغلاف الجوي نفسه ببساطة شديد الكثافة - فالضغط الجوي المرتفع سينتج أكسجين جزيئي نقي تقريبًا ، وسيحترق الكربون ، مُطلقًا ثاني أكسيد الكربون.₂.

ومع ذلك ، غالبًا ما نتحدث عن الاستصلاح في سياق التكيف المحتمل للمريخ. (2). في مقال بعنوان "هندسة الكواكب على المريخ" نُشر في مجلة إيكاروس عام 1973 ، اعتبر ساجان أن الكوكب الأحمر مكان يمكن أن يسكنه البشر.

2. رؤية للمراحل القادمة لاستصلاح المريخ

بعد ثلاث سنوات ، عالجت وكالة ناسا رسميًا مشكلة هندسة الكواكب ، باستخدام المصطلح "التركيب البيئي الكوكبي". خلصت دراسة منشورة إلى أن المريخ يمكن أن يدعم الحياة ويصبح كوكبًا صالحًا للسكن. في نفس العام ، تم تنظيم الجلسة الأولى للمؤتمر حول الاستصلاح ، الذي عُرف أيضًا باسم "نمذجة الكواكب".

ومع ذلك ، لم يبدأ استخدام كلمة "الاستصلاح" بمعناها الحديث حتى عام 1982. عالم الكواكب كريستوفر مكاي [7) كتب "Terraforming Mars" ، الذي ظهر في مجلة الجمعية البريطانية بين الكواكب. ناقشت الورقة آفاق التنظيم الذاتي للمحيط الحيوي للمريخ ، وأصبحت الكلمة التي يستخدمها مكاي منذ ذلك الحين هي المفضلة. في عام 1984 جيمس لوفلوك i مايكل اللبي نشر كتاب Greening Mars ، وهو من أوائل الكتابات التي وصفت طريقة جديدة لتسخين المريخ باستخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية المضافة إلى الغلاف الجوي.

إجمالاً ، تم بالفعل إجراء الكثير من الأبحاث والمناقشات العلمية حول إمكانية تسخين هذا الكوكب وتغيير غلافه الجوي. ومن المثير للاهتمام أن بعض الأساليب الافتراضية لتحويل المريخ قد تكون بالفعل ضمن القدرات التكنولوجية للبشرية. ومع ذلك ، فإن الموارد الاقتصادية المطلوبة لهذا الغرض ستكون أكبر بكثير مما ترغب أي حكومة أو مجتمع في الوقت الحالي في تخصيصه لهذا الغرض.

نهج منهجي

بعد أن دخل الاستصلاح في تداول أوسع للمفاهيم ، بدأ نطاقه في التنظيم. في عام 1995 مارتن ج. فوج (3) قدم في كتابه "الاستصلاح: هندسة البيئة الكوكبية" التعريفات التالية لمختلف الجوانب المتعلقة بهذا المجال:

• هندسة الكواكب - استخدام التكنولوجيا للتأثير على الخصائص العالمية للكوكب ؛
• الهندسة الجيولوجية - هندسة الكواكب المطبقة على وجه التحديد على الأرض. يغطي فقط مفاهيم الهندسة الكلية التي تنطوي على تغيير بعض المعايير العالمية مثل تأثير الاحتباس الحراري ، وتكوين الغلاف الجوي ، والإشعاع الشمسي ، أو تدفق الصدمة ؛
• الاستصلاح - عملية هندسة كوكبية ، تهدف ، على وجه الخصوص ، إلى زيادة قدرة بيئة كوكبية خارج كوكب الأرض على دعم الحياة في حالة معروفة. سيكون الإنجاز الأخير في هذا المجال هو إنشاء نظام بيئي كوكبي مفتوح يحاكي جميع وظائف المحيط الحيوي الأرضي ، ويتكيف تمامًا مع سكن الإنسان.

طور فوغ أيضًا تعريفات للكواكب بدرجات متفاوتة من التوافق من حيث بقاء الإنسان عليها. ميز الكواكب:

• يسكنها () - عالم به بيئة مشابهة بدرجة كافية للأرض بحيث يمكن للناس العيش فيها براحة وحرية ؛
• متوافق حيويا (BP) - كواكب ذات معايير فيزيائية تسمح للحياة بالازدهار على سطحها. حتى لو كانت خالية منه في البداية ، فإنها يمكن أن تحتوي على محيط حيوي شديد التعقيد دون الحاجة إلى الاستصلاح ؛
• استصلاحها بسهولة (ETP) - كواكب يمكن أن تصبح متوافقة حيويًا أو صالحة للسكن ويمكن دعمها من خلال مجموعة متواضعة نسبيًا من تقنيات هندسة الكواكب والموارد المخزنة في مركبة فضائية قريبة أو مهمة طليعية آلية.

يقترح فوغ أن المريخ في شبابه كان كوكبًا متوافقًا بيولوجيًا ، على الرغم من أنه لا يتناسب حاليًا مع أي من الفئات الثلاث - فإصلاحه يتجاوز ETP ، وهو صعب للغاية ومكلف للغاية.

يعد الحصول على مصدر للطاقة مطلبًا مطلقًا للحياة ، ولكن فكرة وجود كوكب ما على الفور أو المحتملة تعتمد على العديد من المعايير الجيوفيزيائية والجيوكيميائية والفيزياء الفلكية.

مجموعة العوامل ذات الأهمية الخاصة ، بالإضافة إلى الكائنات الحية الأبسط على الأرض ، تدعم الكائنات الحية المعقدة متعددة الخلايا. الحيوانات. تعد الأبحاث والنظريات في هذا المجال جزءًا من علم الكواكب وعلم الأحياء الفلكي.

يمكنك دائمًا استخدام النووية الحرارية

في خارطة طريقها لعلم الأحياء الفلكي ، تحدد وكالة ناسا المعايير الرئيسية للتكيف على أنها "موارد مائية سائلة كافية ، وظروف تساعد على تجميع الجزيئات العضوية المعقدة ، ومصادر الطاقة لدعم عملية التمثيل الغذائي." عندما تصبح الظروف على الكوكب مناسبة لحياة نوع معين ، يمكن أن يبدأ استيراد الحياة الميكروبية. عندما تصبح الظروف أقرب إلى الأرض ، يمكن أيضًا إدخال الحياة النباتية هناك. سيؤدي ذلك إلى تسريع إنتاج الأكسجين ، والذي سيجعل الكوكب ، من الناحية النظرية ، قادرًا أخيرًا على دعم الحياة الحيوانية.

على كوكب المريخ ، منع نقص النشاط التكتوني إعادة تدوير الغازات من الرواسب المحلية ، وهو أمر مواتٍ للغلاف الجوي على الأرض. ثانيًا ، يمكن الافتراض أن غياب الغلاف المغناطيسي الشامل حول الكوكب الأحمر أدى إلى التدمير التدريجي للغلاف الجوي بفعل الرياح الشمسية (4).

4 الغلاف المغناطيسي الضعيف لا يحمي الغلاف الجوي للمريخ

خلق الحمل الحراري في قلب المريخ ، والذي يتكون في الغالب من الحديد ، حقلاً مغناطيسيًا في الأصل ، ولكن الدينامو توقف لفترة طويلة عن العمل واختفى حقل المريخ إلى حد كبير ، ربما بسبب فقدان الحرارة الأساسية والتصلب. اليوم ، المجال المغناطيسي عبارة عن مجموعة من الحقول المحلية الأصغر التي تشبه المظلة ، معظمها حول نصف الكرة الجنوبي. تغطي بقايا الغلاف المغناطيسي حوالي 40٪ من سطح الكوكب. نتائج أبحاث مهمة ناسا متخصص أظهر أن الغلاف الجوي يتم تطهيره بشكل أساسي عن طريق القذف الكتلي الإكليلي الشمسي الذي يقصف الكوكب ببروتونات عالية الطاقة.

يجب أن تتضمن عملية إعادة تشكيل المريخ عمليتين متزامنتين كبيرتين - تكوين الغلاف الجوي وتسخينه.

إن الغلاف الجوي السميك لغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون سيوقف الإشعاع الشمسي القادم. نظرًا لأن زيادة درجة الحرارة ستضيف غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي ، فإن هاتين العمليتين ستعززان بعضهما البعض. ومع ذلك ، فإن ثاني أكسيد الكربون وحده لن يكون كافيًا للحفاظ على درجة الحرارة أعلى من نقطة تجمد الماء - ستكون هناك حاجة لشيء آخر.

مسبار مريخي آخر تم تسميته مؤخرًا مثابرة وسيتم إطلاقه هذا العام ، سيستغرق في محاولة لتوليد الأكسجين. نعلم أن الغلاف الجوي المخلخل يحتوي على 95,32٪ ثاني أكسيد الكربون ، 2,7٪ نيتروجين ، 1,6٪ أرجون ، وحوالي 0,13٪ أكسجين ، بالإضافة إلى العديد من العناصر الأخرى بكميات أقل. التجربة المعروفة باسم البهجة (5) استخدام ثاني أكسيد الكربون واستخراج الأكسجين منه. أظهرت الاختبارات المعملية أن هذا ممكن بشكل عام ومجدي تقنيًا. عليك أن تبدأ في مكان ما.

5. وحدات صفراء لتجربة MOXIE على عربة المثابرة.

رئيس الفضاء ، إيلون ماسك، لن يكون هو نفسه إذا لم يضع سنته في المناقشة حول إعادة تأهيل كوكب المريخ. تتمثل إحدى أفكار المسك في النزول إلى قطبي المريخ. قنابل هيدروجينية. في رأيه ، سيؤدي القصف الهائل إلى توليد الكثير من الطاقة الحرارية عن طريق إذابة الجليد ، وهذا من شأنه إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، والذي من شأنه أن يخلق تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى حبس الحرارة.

سيحمي المجال المغناطيسي حول المريخ رواد المريخ من الأشعة الكونية ويخلق مناخًا معتدلًا على سطح الكوكب. لكن بالتأكيد لا يمكنك وضع قطعة ضخمة من الحديد السائل بداخلها. لذلك ، يقدم الخبراء حلاً آخر - أدخل w نقطة الاهتزاز L1 في نظام Mars-Sun مولد عظيم، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا إلى حد ما.

تم تقديم المفهوم في ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050 من قبل د. جيم جرين، مدير قسم علوم الكواكب ، قسم استكشاف الكواكب بوكالة ناسا. بمرور الوقت ، سيؤدي المجال المغناطيسي إلى زيادة الضغط الجوي ومتوسط ​​درجات الحرارة. ستؤدي زيادة 4 درجات مئوية فقط إلى إذابة الجليد في المناطق القطبية ، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون المخزن₂سيؤدي هذا إلى تأثير قوي للاحتباس الحراري. سوف تتدفق المياه هناك مرة أخرى. وفقًا للمبدعين ، فإن الوقت الفعلي لتنفيذ المشروع هو 2050.

في المقابل ، الحل الذي اقترحه باحثون في جامعة هارفارد في يوليو الماضي لا يعد بإعادة تأهيل الكوكب بأكمله مرة واحدة ، ولكن يمكن أن يكون طريقة مرحلية. جاء العلماء مع إقامة القباب مصنوعة من طبقات رقيقة من هلام السيليكا ، والتي ستكون شفافة وفي نفس الوقت توفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية وتدفئة السطح.

أثناء المحاكاة ، اتضح أن طبقة رقيقة من الهلام الهوائي ، 2-3 سم ، كافية لتسخين السطح بما يصل إلى 50 درجة مئوية. إذا اخترنا الأماكن الصحيحة ، فسوف ترتفع درجة حرارة أجزاء المريخ إلى -10 درجة مئوية. سيظل منخفضًا ، لكن في نطاق يمكننا التعامل معه. علاوة على ذلك ، من المحتمل أن تبقي المياه في هذه المناطق في حالة سائلة على مدار السنة ، والتي ، جنبًا إلى جنب مع الوصول المستمر إلى ضوء الشمس ، يجب أن تكون كافية للنباتات لإجراء عملية التمثيل الضوئي.

الاستصلاح البيئي

إذا كانت فكرة إعادة تكوين المريخ ليبدو مثل الأرض تبدو رائعة ، فإن الاستصلاح المحتمل للأجسام الكونية الأخرى يرفع مستوى الخيال إلى الدرجة التاسعة.

سبق ذكر كوكب الزهرة. أقل شهرة هي الاعتبارات إعادة تأهيل القمر. جيفري إيه لانديس حسبت وكالة ناسا في عام 2011 أن تكوين غلاف جوي حول القمر الصناعي بضغط يبلغ 0,07 ضغط جوي من الأكسجين النقي يتطلب إمدادًا بمقدار 200 مليار طن من الأكسجين من مكان ما. اقترح الباحث أنه يمكن القيام بذلك باستخدام تفاعلات تقليل الأكسجين من الصخور القمرية. المشكلة هي أنه بسبب الجاذبية المنخفضة ، سوف يفقدها بسرعة. فيما يتعلق بالمياه ، قد لا تنجح الخطط السابقة لقصف سطح القمر بالمذنبات. اتضح أن هناك الكثير من H المحلي في تربة القمر₂0 ، خاصة حول القطب الجنوبي.

المرشحون المحتملون الآخرون للاستصلاح - ربما جزئيًا فقط - أو تعديل الموازين ، والذي يتمثل في إنشاء أجسام فضائية غريبة الموائل المغلقة بالنسبة للبشر (6) هؤلاء هم: Titan و Callisto و Ganymede و Europa وحتى Mercury ، قمر زحل إنسيلادوس والكوكب القزم سيريس.

6. الرؤية الفنية للاستصلاح الجزئي

إذا ذهبنا إلى أبعد من ذلك ، إلى الكواكب الخارجية ، والتي نواجه من بينها بشكل متزايد عوالم ذات تشابه كبير مع الأرض ، فإننا ندخل فجأة إلى مستوى جديد تمامًا من المناقشة. يمكننا تحديد كواكب مثل ETP و BP وربما HP هناك عن بعد ، أي تلك التي ليس لدينا في النظام الشمسي. ثم يصبح تحقيق هذا العالم مشكلة أكبر من التكنولوجيا وتكاليف الاستصلاح.

تتضمن العديد من مقترحات هندسة الكواكب استخدام بكتيريا معدلة وراثيًا. جاري كينج، عالم الأحياء الدقيقة بجامعة ولاية لويزيانا والذي يدرس الكائنات الحية الأكثر تطرفًا على وجه الأرض ، يلاحظ أن:

"لقد منحتنا البيولوجيا التركيبية مجموعة رائعة من الأدوات التي يمكننا استخدامها لإنشاء أنواع جديدة من الكائنات الحية المصممة خصيصًا للأنظمة التي نريد التخطيط لها."

يحدد العالم آفاق الاستصلاح ، موضحًا:

"نريد دراسة الميكروبات المختارة ، والعثور على الجينات المسؤولة عن البقاء على قيد الحياة وفائدتها في إعادة التأهيل (مثل مقاومة الإشعاع ونقص المياه) ، ثم نطبق هذه المعرفة في الهندسة الوراثية للميكروبات المصممة خصيصًا."

يرى العالم أكبر التحديات في القدرة على الانتقاء الجيني للميكروبات المناسبة والتكيف معها ، معتقدًا أن الأمر قد يستغرق "عشر سنوات أو أكثر" للتغلب على هذه العقبة. ويشير أيضًا إلى أن أفضل رهان هو تطوير "ليس فقط نوعًا واحدًا من الميكروبات ، ولكن العديد من الميكروبات التي تعمل معًا".

بدلاً من إعادة تشكيل البيئة الغريبة أو بالإضافة إلى إعادة تشكيلها ، اقترح الخبراء أنه يمكن للبشر التكيف مع هذه الأماكن من خلال الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية والتحسينات الإلكترونية.

ليزا نيب من فريق MIT Media Lab Molecular Machines ، قال إن البيولوجيا التركيبية يمكن أن تسمح للعلماء بتعديل البشر والنباتات والبكتيريا وراثيًا لتكييف الكائنات الحية مع الظروف على كوكب آخر.

مارتن جيه فوج ، كارل ساجان أوراز روبرت زوبرين i ريتشارد إل. تايلوأعتقد أن جعل عوالم أخرى صالحة للسكن - كاستمرار لتاريخ حياة البيئة المتغيرة على الأرض - أمر غير مقبول تمامًا. الواجب الأخلاقي للإنسانية. كما يشيرون إلى أن كوكبنا سيتوقف في النهاية عن كونه قابلاً للحياة على أي حال. على المدى الطويل ، يجب أن تفكر في الحاجة إلى التحرك.

على الرغم من أن المؤيدين يعتقدون أنه لا علاقة لاستصلاح الكواكب القاحلة. قضايا أخلاقية، هناك آراء أنه على أي حال سيكون من غير الأخلاقي التدخل في الطبيعة.

بالنظر إلى تعامل البشرية المبكر مع الأرض ، فمن الأفضل عدم تعريض الكواكب الأخرى للأنشطة البشرية. يجادل كريستوفر مكاي بأن الاستصلاح صحيح من الناحية الأخلاقية فقط عندما نكون متأكدين تمامًا من أن الكوكب الغريب لا يخفي الحياة الأصلية. وحتى إذا تمكنا من العثور عليه ، فلا يجب أن نحاول تحويله لاستخدامنا الخاص ، ولكن يجب أن نتصرف بطريقة التكيف مع هذه الحياة الغريبة. بأي حال من الأحوال في الاتجاه المعاكس.

انظر أيضا: