Idea terraforming Mars - aka "Earth's Twin" - adalah idea menarik. Di antara mencairkan lapisan es kutub, perlahan-lahan mewujudkan suasana, dan kemudian merancang persekitaran untuk mempunyai dedaunan, sungai, dan badan air yang cukup, ada cukup banyak untuk memberi inspirasi kepada sesiapa sahaja! Tetapi berapa lama usaha seperti itu, apa yang akan dikenakan untuk kita, dan apakah itu benar-benar penggunaan masa dan tenaga kita yang berkesan?
Itulah persoalan yang ditangani oleh dua makalah yang dibentangkan di Bengkel “Planetary Science Vision 2050” NASA minggu lalu (Isnin 27 Februari - Rabu, 1 Mac). Yang pertama, berjudul "Garis Waktu Terraforming", menyajikan rencana abstrak untuk mengubah Planet Merah menjadi sesuatu yang hijau dan dapat dihuni. Yang kedua, berjudul “Mars Terraforming - The Wrong Way”, menolak idea terraforming sama sekali dan memberikan alternatif.
Kertas bekas dihasilkan oleh Aaron Berliner dari University of California, Berkeley, dan Chris McKay dari Bahagian Sains Angkasa di Pusat Penyelidikan Ames NASA. Dalam makalah mereka, kedua penyelidik menyajikan garis masa untuk terraforming Mars yang merangkumi Fasa Pemanasan dan Fasa Oksigenasi, serta semua langkah yang diperlukan yang akan dilakukan sebelum dan diikuti.
Seperti yang mereka nyatakan dalam pengenalan kertas mereka:
“Terraforming Mars dapat dibahagikan kepada dua fasa. Fasa pertama adalah pemanasan planet dari suhu permukaan rata-rata sekarang -60 ° C hingga nilai yang hampir dengan suhu rata-rata Bumi hingga + 15 ° C, dan menciptakan atmosfera CO2 yang tebal. Fasa pemanasan ini agak mudah dan cepat, dan boleh memakan masa ~ 100 tahun. Fasa kedua menghasilkan tahap O² di atmosfer yang memungkinkan manusia dan mamalia besar lain bernafas secara normal. Fasa pengoksigenan ini agak sukar dan akan memakan masa 100,000 tahun atau lebih, kecuali seseorang mendalilkan kemajuan teknologi. "
Sebelum ini dapat dimulakan, Berliner dan McKay mengakui bahawa langkah-langkah "pra-terraforming" tertentu harus diambil. Ini termasuk menyiasat persekitaran Mars untuk menentukan tahap air di permukaan, tahap karbon dioksida di atmosfera dan dalam bentuk ais di kawasan kutub, dan jumlah nitrat di tanah Mars. Seperti yang mereka jelaskan, semua ini adalah kunci kepada kepraktisan pembuatan biosfera di Marikh.
Sejauh ini, bukti yang ada menunjukkan ketiga elemen yang terdapat di Marikh. Walaupun sebahagian besar air Mars saat ini berbentuk ais di wilayah kutub dan penutup kutub, ada cukup banyak di sana untuk menyokong kitaran air - lengkap dengan awan, hujan, sungai dan tasik. Sementara itu, beberapa perkiraan mendakwa bahawa terdapat cukup CO 2 dalam bentuk ais di kawasan kutub untuk menciptakan suasana yang sama dengan tekanan permukaan laut di Bumi.
Nitrogen juga merupakan syarat mendasar bagi kehidupan dan unsur yang diperlukan dari suasana bernafas, dan data terbaru oleh Rios Rasa ingin tahu menunjukkan bahawa nitrat menyumbang ~ 0.03% jisim tanah di Marikh, yang menggalakkan untuk terraforming. Di samping itu, para saintis perlu menangani persoalan etika tertentu yang berkaitan dengan bagaimana terraforming dapat mempengaruhi Mars.
Sebagai contoh, jika pada masa ini ada kehidupan di Marikh (atau kehidupan yang dapat dihidupkan kembali), ini akan menimbulkan dilema etika yang tidak dapat dinafikan bagi penjajah manusia - terutama jika kehidupan ini berkaitan dengan kehidupan di Bumi. Seperti yang mereka jelaskan:
"Sekiranya kehidupan di Mars berkaitan dengan kehidupan Bumi - mungkin disebabkan oleh pertukaran meteorit - maka situasinya sudah biasa, dan isu-isu mengenai jenis kehidupan Bumi lain yang harus diperkenalkan dan kapan harus ditangani. Namun, jika kehidupan orang Mars yang tidak berkaitan dengan kehidupan Bumi dan jelas merupakan genesis kehidupan kedua, maka masalah teknikal dan etika yang penting akan dibangkitkan. "
Untuk memecahkan Fasa Satu - "Fasa Pemanasan" - ringkasnya, penulis menangani masalah yang tidak asing lagi bagi kita hari ini. Pada dasarnya, kita mengubah iklim kita sendiri di Bumi dengan memperkenalkan CO 2 dan "gas rumah kaca super" ke atmosfera, yang meningkatkan suhu rata-rata Bumi pada kadar banyak darjah selsius setiap abad. Dan walaupun ini tidak disengajakan di Bumi, di Marikh ia dapat dirancang semula untuk memanaskan alam sekitar dengan sengaja.
"Skala waktu untuk memanaskan Marikh setelah usaha fokus pengeluaran gas rumah kaca super pendek, hanya 100 tahun," mereka mendakwa. "Sekiranya semua kejadian matahari di Marikh ditangkap dengan kecekapan 100%, maka Marikh akan menjadi panas seperti suhu Bumi dalam sekitar 10 tahun. Walau bagaimanapun, kecekapan kesan rumah hijau adalah kira-kira 10%, sehingga masa yang diperlukan untuk memanaskan Marikh adalah ~ 100 tahun. "
Setelah suasana tebal ini dibuat, langkah seterusnya melibatkan mengubahnya menjadi sesuatu yang dapat bernafas untuk manusia - di mana tahap O² akan setara dengan kira-kira 13% tekanan udara permukaan laut di Bumi dan tahap CO2 akan kurang dari 1%. Fasa ini, yang dikenal sebagai "Fasa Oksigenasi", akan memakan waktu lebih lama. Sekali lagi, mereka beralih ke contoh terestrial untuk menunjukkan bagaimana proses sedemikian dapat berjalan.
Di Bumi, mereka mendakwa, tahap tinggi gas oksigen (O²) dan tahap rendah CO2 disebabkan oleh fotosintesis. Tindak balas ini bergantung pada tenaga matahari untuk menukar air dan karbon dioksida menjadi biojisim - yang diwakili oleh persamaan H²O + CO² = CH²O + O². Seperti yang mereka gambarkan, proses ini akan memakan masa antara 100,000 hingga 170,000 tahun:
"Sekiranya semua kejadian cahaya matahari di Marikh dimanfaatkan dengan kecekapan 100% untuk melakukan transformasi kimia ini, hanya memerlukan 17 tahun untuk menghasilkan tahap O² yang tinggi. Walau bagaimanapun, kemungkinan kecekapan mana-mana proses yang dapat mengubah H²O dan CO2 menjadi biojisim dan O2 jauh lebih rendah daripada 100%. Satu-satunya contoh yang kita ada mengenai proses yang dapat mengubah CO 2 dan O² keseluruhan tumbuhan secara global adalah biologi global. Di Bumi kecekapan biosfera global dalam menggunakan cahaya matahari untuk menghasilkan biomas dan O2 adalah 0,01%. Oleh itu, skala masa untuk menghasilkan suasana kaya O² di Marikh adalah 10,000 x 17 tahun, atau ~ 170,000 tahun. "
Walau bagaimanapun, mereka membuat peruntukan untuk biologi sintetik dan bioteknologi lain, yang mereka tuntut dapat meningkatkan kecekapan dan mengurangkan skala waktu menjadi 100.000 tahun yang kukuh. Di samping itu, jika manusia dapat menggunakan fotosintesis semula jadi (yang mempunyai kecekapan yang relatif tinggi 5%) di seluruh planet - iaitu menanam dedaunan di seluruh Marikh - maka skala waktu dapat dikurangkan bahkan hingga beberapa abad.
Akhirnya, mereka menggariskan langkah-langkah yang perlu diambil untuk menggelecek bola. Langkah-langkah ini termasuk mengadaptasi misi robotik semasa dan masa depan untuk menilai sumber daya Mars, model matematik dan komputer yang dapat memeriksa proses yang terlibat, inisiatif untuk membuat organisma sintetik untuk Mars, cara untuk menguji teknik terraforming dalam lingkungan yang terbatas, dan perjanjian planet yang akan menetapkan sekatan dan perlindungan.
Memetik Kim Stanley Robinson, pengarang Red Mars Trilogy, (karya akhir fiksyen sains mengenai terraforming Mars) mereka mengeluarkan ajakan untuk bertindak. Mengatasi berapa lama proses terraforming Mars akan berlangsung, mereka menegaskan bahawa kita "mungkin juga bermula sekarang".
Untuk itu, Valeriy Yakovlev - ahli astrofizik dan hidrogeologi dari Makmal Kualiti Air di Kharkov, Ukraine - memberikan pandangan yang tidak setuju. Dalam makalahnya, "Mars Terraforming - The Wrong Way", ia membuat kasus untuk penciptaan biosfer ruang di Orbit Bumi Rendah yang akan bergantung pada graviti buatan (seperti O'Neill Cylinder) untuk memungkinkan manusia membiasakan diri dengan kehidupan di ruang.
Melihat kepada salah satu cabaran terbesar penjajahan ruang angkasa, Yakovlev menunjukkan bagaimana kehidupan di badan seperti Bulan atau Marikh boleh membahayakan peneroka manusia. Selain rentan terhadap sinaran suria dan kosmik, penjajah harus berhadapan dengan graviti yang jauh lebih rendah. Bagi Bulan, ini kira-kira 0,165 kali yang dialami manusia di Bumi (alias 1 g), sedangkan di Marikh kira-kira 0,376 kali.
Kesan jangka panjang ini tidak diketahui, tetapi jelas ia merangkumi degenerasi otot dan kehilangan tulang. Melihat lebih jauh, tidak jelas apa kesannya bagi anak-anak yang dilahirkan di kedua-dua persekitaran tersebut. Menangani cara-cara di mana ini dapat dikurangi (termasuk ubat dan sentrifugal), Yakovlev menunjukkan bagaimana kemungkinan besar mereka tidak berkesan:
"Harapan untuk pengembangan ubat tidak akan membatalkan penurunan fizikal otot, tulang dan seluruh organisma. Pemulihan dalam sentrifugal adalah penyelesaian yang kurang berguna dibandingkan dengan kapal-biosfera di mana mungkin untuk memberikan tiruan berterusan dari gravitasi normal dan kompleks perlindungan dari pengaruh berbahaya persekitaran ruang. Sekiranya jalan penjelajahan ruang angkasa adalah untuk membuat jajahan di Marikh dan seterusnya percubaan terraform planet ini, ia akan menyebabkan kehilangan masa dan wang yang tidak dibenarkan dan meningkatkan risiko ketamadunan manusia yang diketahui. "
Di samping itu, dia menunjukkan cabaran untuk mewujudkan persekitaran yang ideal untuk individu yang tinggal di angkasa. Selain hanya membuat kenderaan yang lebih baik dan mengembangkan cara untuk mendapatkan sumber daya yang diperlukan, ada juga keperluan untuk mewujudkan persekitaran ruang yang ideal untuk keluarga. Pada asasnya, ini memerlukan pembangunan perumahan yang optimum dari segi ukuran, kestabilan, dan keselesaan.
Sehubungan dengan itu, Yakolev menyajikan apa yang dianggapnya sebagai prospek paling mungkin bagi kemunculan manusia ke angkasa antara sekarang dan 2030. Ini akan merangkumi penciptaan biosfer ruang pertama dengan graviti buatan, yang akan membawa kepada perkembangan penting dari segi bahan teknologi, sistem sokongan hidup, dan sistem dan infrastruktur robot yang diperlukan untuk memasang dan melayani habitat di Low Earth Orbit (LEO).
Habitat ini dapat diservis berkat penciptaan kapal angkasa robot yang dapat mengambil sumber dari badan berdekatan - seperti Objek Bulan dan Bumi Dekat (NEO). Konsep ini bukan sahaja dapat menghilangkan keperluan untuk perlindungan planet - iaitu kebimbangan untuk mencemarkan biosfer Mars (dengan andaian adanya kehidupan bakteria), ia juga akan memungkinkan manusia untuk terbiasa dengan ruang secara bertahap.
Seperti yang dikatakan Yakovlev kepada Space Magazine melalui e-mel, kelebihan habitat ruang angkasa dapat dibahagikan kepada empat perkara:
“1. Ini adalah cara sejagat untuk menguasai ruang-ruang kosmos yang tidak terbatas, baik di Sistem Suria dan di luarnya. Kami tidak memerlukan permukaan untuk memasang rumah, tetapi sumber yang akan dihantar oleh robot dari planet dan satelit. 2. Kemungkinan mewujudkan habitat sedekat mungkin dengan buaian bumi memungkinkan seseorang melepaskan diri dari kemerosotan fizikal yang tidak dapat dielakkan di bawah graviti yang berbeza. Lebih mudah untuk membuat medan magnet pelindung.
“3. Perpindahan antara dunia dan sumber sumber tidak akan menjadi ekspedisi berbahaya, tetapi kehidupan yang normal. Adakah baik untuk pelayar tanpa keluarga mereka? 4. Kebarangkalian kematian atau kemerosotan manusia akibat bencana global berkurang dengan ketara, kerana penjajahan planet-planet termasuk pengintaian, pengiriman barang, pengangkutan orang-orang - dan ini jauh lebih lama daripada pembinaan biosfera di orbit Bulan. Dr. Stephen William Hawking betul, seseorang tidak mempunyai banyak masa. "
Dan dengan adanya habitat ruang, beberapa penyelidikan yang sangat penting dapat dimulakan, termasuk penyelidikan perubatan dan biologi yang akan melibatkan anak-anak pertama yang dilahirkan di angkasa. Ini juga akan memudahkan pengembangan angkasa lepas yang boleh dipercayai dan teknologi pengekstrakan sumber daya, yang akan sangat berguna untuk penempatan badan-badan lain - seperti Bulan, Marikh, dan bahkan eksoplanet.
Pada akhirnya, Yakolev berpendapat bahawa biosfera ruang angkasa juga dapat dicapai dalam jangka waktu yang wajar - iaitu antara 2030 dan 2050 - yang tidak mungkin dilakukan dengan terraforming. Memetik kehadiran dan kekuatan sektor ruang komersial yang semakin meningkat, Yakolev juga percaya banyak infrastruktur yang diperlukan sudah ada (atau sedang dalam pembangunan).
"Setelah kita mengatasi inersia pemikiran +20 tahun, biosfera eksperimental (seperti penempatan di Antartika dengan jam tangan), dalam 50 tahun generasi pertama anak-anak yang lahir di Cosmos akan tumbuh dan Bumi akan menurun, kerana ia akan memasuki legenda secara keseluruhan ... Akibatnya, terraforming akan dibatalkan. Dan persidangan seterusnya akan membuka jalan untuk penerokaan sebenar Cosmos. Saya bangga berada di planet yang sama dengan Elon Reeve Musk. Peluru berpandunya akan berguna untuk mengangkat reka bentuk biosfera pertama dari kilang bulan. Ini adalah cara dekat dan langsung untuk menaklukkan Cosmos. "
Dengan saintis dan usahawan NASA seperti Elon Musk dan Bas Landorp ingin menjajah Mars dalam masa terdekat, dan syarikat aeroangkasa komersial lain yang mengembangkan LEO, ukuran dan bentuk masa depan manusia di angkasa sukar untuk diramalkan. Mungkin kita bersama-sama akan memutuskan jalan yang membawa kita ke Bulan, Marikh, dan seterusnya. Mungkin kita akan melihat usaha terbaik kita menuju ke ruang dekat Bumi.
Atau mungkin kita akan melihat diri kita pergi dalam pelbagai arah sekaligus. Walaupun beberapa kumpulan akan menyokong untuk mewujudkan habitat ruang di LEO (dan kemudian, di tempat lain di Sistem Suria) yang bergantung pada graviti buatan dan kapal angkasa robot melombong asteroid untuk bahan, yang lain akan menumpukan pada penubuhan pos di badan planet, dengan tujuan mengubahnya menjadi "Bumi baru".
Di antara mereka, kita dapat menjangkakan bahawa manusia akan mula mengembangkan tahap "kepakaran ruang" pada abad ini, yang tentunya akan berguna ketika kita mulai mendorong batas-batas penjelajahan dan penjajahan lebih jauh lagi!
