Terraforming - 在一個新的地方建設一個新的地球

有一天，可能會發現，如果發生全球性災難，地球上的文明將無法恢復，也無法恢復到威脅之前的狀態。 值得擁有一個新世界並在那裡重新建造一切——比我們在我們的母星上所做的更好。 然而，我們不知道有哪些天體已經準備好立即定居。 人們必須考慮到這樣一個事實：準備這樣一個地方需要做一些工作。

1.《軌道碰撞》故事封面

對行星、月球或其他物體進行地球化改造是一種假設性的過程（據我們所知），改變行星或其他天體的大氣層、溫度、表面地形或生態，使其與地球環境相似並使其適應環境。對於陸地生命來說。

地球化改造的概念在現場和實際科學中都得到了發展。 該術語本身被引入 傑克·威廉姆森 （威爾·斯圖爾特）於1年出版的短篇小說《碰撞軌道》（1942）中。

金星是冷的，火星是熱的

天文學家在 1961 年《科學》雜誌上發表的一篇文章中指出 卡爾薩根 建議的。 他設想在大氣中種植藻類，將水、氮氣和二氧化碳轉化為有機化合物。 這個過程將從大氣中去除二氧化碳，從而減少溫室效應，直到溫度降至舒適的水平。 過量的碳將集中在地球表面，例如以石墨的形式。

不幸的是，後來對金星條件的發現表明這樣的過程是不可能的。 如果只是因為那裡的雲是由高濃度的硫酸溶液組成的。 即使藻類理論上可以在高層大氣的惡劣環境中繁衍生息，但大氣本身太稠密了——高氣壓會產生幾乎純淨的分子氧，碳會燃燒，釋放二氧化碳。₂.

然而，我們最常在火星潛在適應的背景下談論地球化改造。 （2）。 1973年，薩根在《伊卡洛斯》雜誌上發表的一篇文章《火星上的行星工程》中，認為這顆紅色星球可能是適合人類居住的地方。

2. 火星改造下一階段的願景

三年後，NASA 正式解決了行星工程問題，使用了“行星生態綜合”。 一項發表的研究得出結論，火星可以支持生命並成為一顆宜居行星。 同年，組織了第一屆地球化會議，當時也稱為“行星建模”。

然而，直到1982年，“地球化”一詞才開始以現代意義使用。 行星學家 克里斯托弗·麥凱 (7) 撰寫了《地球化火星》，發表在《英國星際學會雜誌》上。 論文討論了火星生物圈自我調節的前景，麥凱使用的這個詞從此成為首選。 1984年 詹姆斯·洛夫洛克 i 邁克爾·阿拉比 出版了《綠化火星》一書，這是最早描述使用添加到大氣中的氯氟烴 (CFC) 加熱火星的新方法的書之一。

總的來說，關於加熱這個星球並改變其大氣層的可能性已經進行了大量的研究和科學討論。 有趣的是，一些改造火星的假設方法可能已經在人類的技術能力範圍內。 然而，為此所需的經濟資源將遠遠大於任何政府或社會目前願意為此目的分配的經濟資源。

有條不紊的方法

當地球化改造進入更廣泛的概念流通之後，其範圍開始系統化。 1995年 馬丁·J·福格 (3) 在他的著作《地球化：工程行星環境》中，他為與該領域相關的各個方面提供了以下定義：

• 行星工程 - 利用技術影響地球的全球特性；
• 地球工程 - 專門應用於地球的行星工程。 它僅涵蓋涉及改變某些全球參數（例如溫室效應、大氣成分、太陽輻射或衝擊通量）的宏觀工程概念；
• 地形改造 - 行星工程過程，特別旨在提高地外行星環境在已知狀態下支持生命的能力。 該領域的最終成就將是創建一個開放的行星生態系統，模仿陸地生物圈的所有功能，完全適合人類居住。

福格還對行星進行了定義，這些行星與人類在其上的生存具有不同程度的兼容性。 他區分了行星：

• 有人居住的 ()——一個環境與地球足夠相似，人們可以舒適自由地生活在其中的世界；
• 生物相容性 (BP) - 具有允許生命在其表面繁盛的物理參數的行星。 即使它們最初沒有生物圈，它們也可以包含一個非常複雜的生物圈，而不需要進行地球化改造；
• 容易改造 (ETP) - 可以變得生物相容或適合居住的行星，並且可以由附近航天器或機器人前驅任務中存儲的一組相對適度的行星工程技術和資源支持。

福格表示，在他年輕的時候，火星是一顆生物相容的行星，儘管它目前不屬於這三個類別中的任何一個——對它進行地球化改造超出了ETP、太困難、太昂貴。

擁有能源是生命的絕對要求，但行星的直接或潛在生存能力的想法是基於許多其他地球物理、地球化學和天體物理學標準。

特別令人感興趣的是除了地球上更簡單的生物體之外，還支持複雜的多細胞生物體的一系列因素。 動物。 該領域的研究和理論是行星科學和天體生物學的一部分。

您始終可以使用熱核

美國宇航局在天體生物學路線圖中將適應的主要標准定義為“充足的液態水資源、有利於復雜有機分子聚集的條件以及支持新陳代謝的能源”。 當地球上的條件適合某種物種的生命時，微生物生命就可以開始輸入。 隨著條件變得更接近陸地，植物生命也可能被引入那裡。 這將加速氧氣的產生，理論上這將使地球最終能夠支持動物的生命。

在火星上，構造活動的缺乏阻礙了當地沉積物中氣體的再循環，這對地球上的大氣有利。 其次，可以假設紅色星球周圍缺乏全面的磁層導致太陽風逐漸破壞大氣層（4）。

4 弱磁層不能保護火星大氣

火星核心（主要是鐵）的對流最初產生了磁場，但發電機早已停止運轉，火星磁場也基本上消失了，這可能是由於核心熱損失和凝固造成的。 如今，磁場是較小的局部傘狀場的集合，主要圍繞南半球。 磁層的殘餘物覆蓋了地球表面約 40% 的面積。 美國宇航局任務研究結果 專家 表明大氣層主要是由太陽日冕物質拋射清除的，這些拋射用高能質子轟擊地球。

改造火星必須同時涉及兩個大型過程——大氣層的形成及其加熱。

二氧化碳等溫室氣體較厚的大氣層將阻止入射的太陽輻射。 由於溫度升高會向大氣中添加溫室氣體，因此這兩個過程將相互加強。 然而，僅靠二氧化碳不足以將溫度保持在水的冰點以上——還需要其他東西。

最近命名的另一個火星探測器 堅持不懈 並將於今年推出， 試圖產生氧氣。 我們知道，稀薄大氣中含有 95,32% 的二氧化碳、2,7% 的氮氣、1,6% 的氬氣和約 0,13% 的氧氣，以及許多其他含量更小的元素。 該實驗被稱為 開朗 (5)是利用二氧化碳並從中提取氧氣。 實驗室測試表明，這通常是可能的，並且在技術上是可行的。 你必須從某個地方開始。

5. 毅力號火星車上 MOXIE 實驗的黃色模塊。

SpaceX老闆， 埃隆·馬斯克，如果他不把自己的兩分錢投入到關於火星改造的討論中，他就不是他自己了。 馬斯克的想法之一是降落到火星兩極。 氫彈。 他認為，大規模轟炸會融化冰層，產生大量熱能，從而釋放出二氧化碳，從而在大氣中產生溫室效應，從而捕獲熱量。

火星周圍的磁場將保護宇航員免受宇宙射線的傷害，並在火星表面創造溫和的氣候。 但你絕對不能把一大塊鐵水放進去。 因此，專家提供了另一種解決方案——插入w 點振動 L1 在火星-太陽系統中 很棒的發電機，這將產生相當強的磁場。

這一概念是由 Dr. 在行星科學願景 2050 研討會上提出的。 吉姆·格林美國宇航局行星探索部門行星科學部主任。 隨著時間的推移，磁場會導致大氣壓力和平均溫度增加。 只要升溫 4°C，極地地區的冰就會融化，釋放出儲存的二氧化碳₂這將造成強大的溫室效應。 水會再次流到那裡。 據創作者透露，該項目的實際實施時間是2050年。

反過來，哈佛大學研究人員去年XNUMX月提出的解決方案並不承諾立即改造整個地球，而可能是分階段的方法。 科學家們想出了 建造圓頂 由二氧化矽氣凝膠薄層製成，它是透明的，同時可以防止紫外線輻射並溫暖表面。

模擬過程中發現，2-3 厘米厚的氣凝膠薄層足以將表面加熱高達 50°C。 如果我們選擇正確的地方，那麼火星碎片的溫度將增加到-10°C。 它仍然會很低，但在我們可以處理的範圍內。 此外，它可能會使這些地區的水全年保持液態，再加上持續的陽光照射，應該足以讓植被進行光合作用。

生態改造

如果將火星重建得像地球的想法聽起來很美妙，那麼其他宇宙天體的潛在地球化則將奇妙程度提升到了新的高度。

金星已經提到過。 不太為人所知的是考慮因素 改造月球. 杰弗裡·蘭迪斯 美國國家航空航天局 (NASA) 2011 年計算得出，要在我們的衛星周圍創造一個由純氧形成的壓力為 0,07 個大氣壓的大氣層，需要從某個地方供應 200 億噸氧氣。 研究人員建議，這可以利用月球岩石的氧還原反應來完成。 問題是，由於重力低，他很快就會失去它。 就水而言，早期用彗星轟擊月球表面的計劃可能行不通。 原來月球土壤中存在大量局部H₂0，特別是在南極附近。

其他可能的地球化改造候選者——也許只是部分——或超地球化改造，其中包括在外星太空物體上進行創造 封閉的棲息地 對於人類（6）來說，這些是：泰坦、木衛四、木衛三、歐羅巴，甚至水星、土星的衛星土衛二和矮行星穀神星。

6. 局部改造的藝術視野

如果我們更進一步，到系外行星，我們越來越多地遇到與地球非常相似的世界，那麼我們突然進入了一個全新的討論水平。 我們可以在遠處識別 ETP、BP 甚至 HP 等行星，即那些我們在太陽系中沒有的。 那麼實現這樣一個世界就成為比地形改造的技術和成本更大的問題。

許多行星工程提案都涉及使用轉基因細菌。 加里·金路易斯安那州立大學微生物學家研究地球上最極端的生物體，他指出：

“合成生物學為我們提供了一套奇妙的工具，我們可以用它們來創造專門針對我們想要規劃的系統定制的新型生物體。”

這位科學家概述了地球化改造的前景，並解釋道：

“我們希望研究選定的微生物，找到負責生存和地球化有用性的基因（例如抵抗輻射和缺水），然後將這些知識應用於專門設計的微生物的基因工程。”

科學家認為最大的挑戰在於基因選擇和適應合適微生物的能力，並相信可能需要“十年或更長時間”才能克服這一障礙。 他還指出，最好的選擇是開發“不僅僅是一種微生物，而是幾種協同工作的微生物”。

專家建議，人類可以通過基因工程、生物技術和控制論增強來適應這些地方，而不是改造外星環境，或者除了改造外星環境之外。

麗莎·尼普 麻省理工學院媒體實驗室分子機器團隊的負責人表示，合成生物學可以讓科學家對人類、植物和細菌進行基因改造，使生物體適應另一個星球的條件。

馬丁·J·福格、卡爾·薩根·奧拉茲 羅伯特·祖布林 i 理查德·L.S. 泰洛我認為，讓其他世界變得適合居住——作為地球上不斷變化的環境生命史的延續——是完全不可接受的。 人類的道德義務。 它們還表明，無論如何，我們的星球最終都將停止生存。 從長遠來看，你必須考慮搬家的必要性。

儘管支持者認為這與貧瘠行星的地球化改造無關。 倫理道德問題，有觀點認為，無論如何，干擾自然都是不道德的。

鑑於人類早期對地球的處理，最好不要讓其他行星暴露在人類活動之下。 克里斯托弗·麥凱認為，只有當我們絕對確定外星球上沒有隱藏本土生命時，地球化改造在道德上才是正確的。 即使我們設法找到它，我們也不應該試圖將其轉化為己用，而應該以這樣的方式行事： 適應這個外星生活。 絕不是相反。

另請參見：