BAGAIMANA KITA TERRAFORM VENUS?

Send

Melanjutkan dengan "Definitive Guide to Terraforming" kami, Space Magazine dengan senang hati menyampaikan kepada panduan kami untuk terraforming Venus. Mungkin dapat dilakukan ini suatu hari nanti, ketika teknologi kita maju cukup jauh. Tetapi cabarannya banyak dan cukup spesifik.

Planet Venus sering disebut sebagai "Sister Planet" Bumi, dan memang demikian. Selain berukuran hampir sama, Venus dan Bumi serupa dalam jisim dan mempunyai komposisi yang sangat serupa (kedua-duanya adalah planet terestrial). Sebagai planet yang berdekatan dengan Bumi, Venus juga mengorbit Matahari dalam "Goldilocks Zone" (alias zon yang dapat dihuni). Tetapi tentu saja, terdapat banyak perbezaan utama antara planet yang menjadikan Venus tidak dapat didiami.

Sebagai permulaan, atmosfer lebih 90 kali lebih tebal daripada Bumi, suhu permukaan rata-rata cukup panas untuk mencairkan plumbum, dan udara adalah asap beracun yang terdiri daripada karbon dioksida dan asid sulfurik. Oleh itu, jika manusia ingin tinggal di sana, beberapa kejuruteraan ekologi serius - aka. terraforming - diperlukan terlebih dahulu. Dan memandangkan persamaannya dengan Bumi, banyak saintis berpendapat bahawa Venus akan menjadi calon utama untuk terraforming, lebih-lebih lagi daripada Mars!

Selama abad yang lalu, konsep terraforming Venus telah muncul berkali-kali, baik dari segi fiksyen ilmiah dan sebagai subjek kajian ilmiah. Manakala perlakuan subjek ini sangat fantastis pada awal abad ke-20, peralihan berlaku dengan permulaan Zaman Angkasa. Apabila pengetahuan kita tentang Venus bertambah baik, begitu juga cadangan untuk mengubah landskap agar lebih sesuai untuk tempat tinggal manusia.

Contoh dalam Fiksyen:

Sejak awal abad ke-20, idea untuk mengubah Venus secara ekologi telah diterokai dalam fiksyen. Contoh yang paling awal diketahui ialah Olaf Stapleton's Lelaki Terakhir Dan Pertama (1930), dua bab yang didedikasikan untuk menggambarkan bagaimana keturunan manusia terraform Venus setelah Bumi menjadi tidak berpenghuni; dan dalam prosesnya, melakukan pembunuhan beramai-ramai terhadap kehidupan perairan asli.

Menjelang tahun 1950-an dan 60-an, karena awal Zaman Angkasa, terraforming mulai muncul dalam banyak karya fiksyen ilmiah. Poul Anderson juga menulis secara meluas mengenai terraforming pada tahun 1950-an. Dalam novel 1954nya, Hujan Besar, Venus diubah melalui teknik teknik planet dalam jangka masa yang sangat lama. Buku ini sangat berpengaruh sehingga istilah "Hujan Besar" sejak itu menjadi identik dengan terraforming Venus.

Pada tahun 1991, pengarang G. David Nordley menyarankan dalam cerpennya ("The Snows of Venus") bahawa Venus mungkin akan dipanjangkan hingga 30 hari Bumi dengan mengeksport atmosfera Venus melalui pemandu massa. Pengarang Kim Stanley Robinson menjadi terkenal kerana gambaran realistiknya mengenai terraforming di Trilogi Marikh - yang termasuk Marikh Merah, Marikh Hijau dan Marikh Biru.

Pada tahun 2012, dia mengikuti siri ini dengan pelancaran 2312, novel fiksyen ilmiah yang menangani penjajahan seluruh Sistem Suria - yang merangkumi Venus. Novel ini juga mengeksplorasi banyak cara di mana Venus dapat terraformed, mulai dari penyejukan global hingga penyerapan karbon, yang semuanya didasarkan pada kajian dan proposal ilmiah.

Kaedah yang dicadangkan:

Kaedah terraforming Venus yang pertama dicadangkan dibuat pada tahun 1961 oleh Carl Sagan. Dalam sebuah makalah berjudul "The Planet Venus", dia berpendapat penggunaan bakteria rekayasa genetik untuk mengubah karbon di atmosfer menjadi molekul organik. Walau bagaimanapun, ini menjadi tidak praktikal kerana penemuan asid sulfurik di awan Venus dan kesan angin suria.

Dalam kajiannya tahun 1991 "Terraforming Venus Quickly", saintis Britain Paul Birch mengusulkan pengeboman atmosfer Venus dengan hidrogen. Reaksi yang dihasilkan akan menghasilkan grafit dan air, yang terakhir akan jatuh ke permukaan dan meliputi kira-kira 80% permukaan di lautan. Memandangkan jumlah hidrogen yang diperlukan, ia perlu menuai secara langsung dari salah satu gergasi gas atau ais bulan mereka.

Usul itu juga memerlukan aerosol besi untuk ditambahkan ke atmosfer, yang dapat berasal dari sejumlah sumber (yaitu Bulan, asteroid, Merkuri). Suasana yang selebihnya, diperkirakan sekitar 3 bar (tiga kali dari Bumi), terutama terdiri dari nitrogen, beberapa di antaranya akan larut ke lautan baru, mengurangi tekanan atmosfera lebih jauh.

Idea lain adalah membombardir Venus dengan magnesium dan kalsium halus, yang akan mengasingkan karbon dalam bentuk kalsium dan magnesium karbonat. Dalam makalah 1996 mereka, "Kestabilan iklim di Venus", Mark Bullock dan David H. Grinspoon dari University of Colorado di Boulder menunjukkan bahawa simpanan kalsium dan magnesium oksida Venus sendiri dapat digunakan untuk proses ini. Melalui perlombongan, mineral ini dapat terkena ke permukaan, sehingga bertindak sebagai penyerap karbon.

Walau bagaimanapun, Bullock dan Grinspoon juga mendakwa ini akan mempunyai kesan penyejukan terhad - hingga sekitar 400 K (126.85 ° C; 260.33 ° F) dan hanya akan mengurangkan tekanan atmosfera kepada anggaran 43 bar. Oleh itu, bekalan kalsium dan magnesium tambahan diperlukan untuk mencapai 8 × 10²⁰ kg kalsium atau 5 × 10²⁰ kg magnesium diperlukan, yang kemungkinan besar mesti ditambang dari asteroid.

Konsep pelindung matahari juga telah dieksplorasi, yang akan melibatkan penggunaan satu siri kapal angkasa kecil atau satu lensa besar untuk mengalihkan cahaya matahari dari permukaan planet, sehingga dapat menurunkan suhu global. Bagi Venus, yang menyerap cahaya matahari dua kali lebih banyak dari Bumi, sinaran matahari dipercayai memainkan peranan besar dalam kesan rumah hijau yang menjadikannya seperti sekarang.

Teduh seperti itu dapat berbasis ruang angkasa, terletak di titik Lagrangian Sun – Venus L1, di mana ia akan mencegah cahaya matahari sampai ke Venus. Selain itu, bayangan ini juga berfungsi untuk menyekat angin suria, sehingga mengurangkan jumlah radiasi permukaan Venus yang terdedah kepada (masalah utama lain ketika berkaitan dengan kebiasaan). Penyejukan ini akan mengakibatkan pencairan atau pembekuan CO2 atmosfera, yang kemudian akan dikurangkan di permukaan sebagai ais kering (yang dapat dikirim di luar dunia atau diasingkan di bawah tanah).

Sebagai alternatif, reflektor solar boleh diletakkan di atmosfer atau di permukaan. Ini boleh terdiri daripada belon reflektif besar, kepingan nanotube karbon atau graphene, atau bahan albedo rendah. Kemungkinan yang pertama menawarkan dua kelebihan: untuk satu, reflektor atmosfera dapat dibina di tempat, menggunakan karbon bersumberkan tempatan. Kedua, atmosfera Venus cukup padat sehingga struktur seperti itu dapat melayang di atas awan dengan mudah.

Saintis NASA Geoffrey A. Landis juga mengusulkan agar kota-kota dapat dibangun di atas awan Venus, yang pada gilirannya dapat bertindak sebagai perisai suria dan sebagai stesen pemprosesan. Ini akan menyediakan tempat tinggal awal untuk penjajah, dan akan bertindak sebagai terraformers, secara beransur-ansur mengubah atmosfer Venus menjadi sesuatu yang dapat dihuni sehingga penjajah dapat berhijrah ke permukaan.

Cadangan lain berkaitan dengan kelajuan putaran Venus. Venus berputar sekali setiap 243 hari, yang merupakan tempoh putaran paling lambat dari mana-mana planet utama. Oleh itu, pengalaman Venus siang dan malam yang sangat panjang, yang sukar untuk disesuaikan dengan spesies tumbuhan dan haiwan Bumi yang terkenal. Putaran perlahan juga mungkin disebabkan oleh kekurangan medan magnet yang signifikan.

Untuk mengatasi hal ini, ahli Persatuan Antara Planet Inggeris Paul Birch mencadangkan untuk mewujudkan sistem cermin suria orbit berhampiran titik L1 Lagrange antara Venus dan Matahari. Digabungkan dengan cermin soletta di orbit kutub, ini akan memberikan kitaran cahaya 24 jam.

Juga telah disarankan bahawa kecepatan putaran Venus dapat diputar dengan menyerang permukaan dengan benturan atau melakukan jarak dekat menggunakan badan dengan diameter lebih besar dari 96.5 km (60 batu). Terdapat juga cadangan menggunakan pemacu massa dan anggota pemampatan dinamik untuk menghasilkan daya putaran yang diperlukan untuk mempercepat Venus hingga ke titik di mana ia mengalami kitaran siang-malam yang serupa dengan Bumi (lihat di atas).

Kemudian ada kemungkinan untuk menghilangkan beberapa suasana Venus, yang dapat dicapai dengan beberapa cara. Sebagai permulaan, impak yang diarahkan ke permukaan akan meniup sebahagian atmosfera ke ruang angkasa. Kaedah lain termasuk lif ruang dan pemecut jisim (diletakkan dengan ideal di atas belon atau platform di atas awan), yang secara beransur-ansur dapat mengumpulkan gas dari atmosfer dan mengeluarkannya ke angkasa.

Faedah Berpotensi:

Salah satu sebab utama untuk menjajah Venus, dan mengubah iklimnya untuk penempatan manusia, adalah prospek untuk mewujudkan "lokasi cadangan" untuk umat manusia. Dan memandangkan pelbagai pilihan - Mars, Bulan, dan Sistem Suria Luar - Venus mempunyai beberapa perkara yang tidak dilakukan oleh yang lain. Semua ini menunjukkan mengapa Venus dikenali sebagai "Sister Planet" Bumi.

Sebagai permulaan, Venus adalah planet terestrial yang serupa dengan ukuran, jisim dan komposisi dengan Bumi. Inilah sebabnya mengapa Venus mempunyai graviti yang serupa dengan Bumi, iaitu kira-kira yang kita alami 90% (atau 0.904g, yang sebenarnya. Akibatnya, manusia yang tinggal di Venus akan berisiko jauh lebih rendah untuk mengalami masalah kesihatan yang berkaitan dengan masa yang dihabiskan dalam lingkungan tanpa berat badan dan mikrograviti - seperti osteoporosis dan degenerasi otot.

Kedekatan Venus dengan Bumi juga akan menjadikan pengangkutan dan komunikasi lebih mudah daripada dengan kebanyakan lokasi lain di sistem suria. Dengan sistem penggerak semasa, tetingkap pelancaran ke Venus berlaku setiap 584 hari, berbanding 780 hari untuk Mars. Masa penerbangan juga agak lebih pendek kerana Venus adalah planet terdekat dengan Bumi. Dengan pendekatan paling dekat, jaraknya adalah 40 juta km, berbanding 55 juta km untuk Mars.

Sebab lain ada kaitan dengan kesan rumah hijau Venus, yang merupakan sebab kepanasan ekstrem dan kepanasan atmosfera planet ini. Dalam menguji pelbagai teknik kejuruteraan ekologi, para saintis kami akan mengetahui banyak tentang keberkesanannya. Maklumat ini, pada gilirannya, akan sangat berguna dalam pertempuran berterusan terhadap Perubahan Iklim di Bumi.

Dan dalam beberapa dekad yang akan datang, pertarungan ini cenderung menjadi lebih sengit. Seperti yang dilaporkan oleh NOAA pada bulan Mac 2015, tahap karbon dioksida di atmosfera kini telah melampaui 400 ppm, tahap yang tidak pernah dilihat sejak Zaman Pliosen - ketika suhu global dan permukaan laut jauh lebih tinggi. Dan sebagai rangkaian senario yang dihitung oleh rancangan NASA, tren ini kemungkinan akan berlanjutan hingga 2100, dengan akibat yang teruk.

Dalam satu senario, pelepasan karbon dioksida akan menurun pada sekitar 550 ppm menjelang akhir abad, yang mengakibatkan kenaikan suhu rata-rata 2.5 ° C (4.5 ° F). Dalam senario kedua, pelepasan karbon dioksida meningkat kepada sekitar 800 ppm, yang mengakibatkan kenaikan rata-rata sekitar 4.5 ° C (8 ° F). Walaupun kenaikan yang diramalkan dalam senario pertama adalah berterusan, dalam senario terakhir, kehidupan akan menjadi tidak dapat ditahan di banyak bahagian planet ini.

Jadi selain mewujudkan rumah kedua untuk umat manusia, terraforming Venus juga dapat membantu memastikan Bumi tetap menjadi rumah yang layak untuk spesies kita. Dan tentu saja, fakta bahawa Venus adalah planet terestrial bererti ia memiliki sumber daya alam yang banyak yang dapat dituai, membantu umat manusia untuk mencapai ekonomi "pasca-kekurangan".

Cabaran:

Di luar persamaan yang dimiliki Venus dengan Bumi (iaitu ukuran, jisim dan komposisi), terdapat banyak perbezaan yang menjadikan terraforming dan menjajahnya sebagai cabaran utama. Untuk satu, mengurangkan panas dan tekanan atmosfer Venus memerlukan sejumlah besar tenaga dan sumber daya. Ia juga memerlukan infrastruktur yang belum ada dan akan sangat mahal untuk dibina.

Sebagai contoh, ia memerlukan sejumlah besar logam dan bahan canggih untuk membina bayangan orbit yang cukup besar untuk menyejukkan atmosfer Venus sehingga kesan rumah hijau akan ditangkap. Struktur seperti itu, jika diposisikan di L1, juga perlu empat kali diameter Venus itu sendiri. Itu harus dipasang di ruang angkasa, yang memerlukan banyak kumpulan robot.

Sebaliknya, meningkatkan kelajuan putaran Venus akan memerlukan tenaga yang luar biasa, belum lagi sebilangan besar impaktor yang perlu dilekatkan dari Sistem Suria luar - terutamanya dari Sabuk Kuiper. Dalam semua kes ini, armada kapal angkasa besar diperlukan untuk mengangkut bahan yang diperlukan, dan mereka harus dilengkapi dengan sistem pemacu canggih yang dapat melakukan perjalanan dalam jangka waktu yang wajar.

Pada masa ini, tidak ada sistem pemacu seperti itu, dan kaedah konvensional - mulai dari enjin ion hingga pendorong kimia - tidak cukup cepat atau ekonomik. Sebagai contoh, NASA Horizon Baru misi mengambil masa lebih dari 11 tahun untuk membuat pertemuan bersejarah dengan Pluto di Kuiper Belt, menggunakan roket konvensional dan kaedah bantuan graviti.

Sementara itu, Subuh misi, yang bergantung pada penggerak ionik, mengambil masa hampir empat tahun untuk sampai ke Vesta di Asteroid Belt. Kaedah ini tidak praktikal untuk melakukan perjalanan berulang-ulang ke Kuiper Belt dan mengangkut komet dan asteroid yang sejuk, dan manusia tidak mempunyai jumlah kapal yang perlu kita lakukan.

Masalah sumber yang sama berlaku untuk konsep meletakkan reflektor suria di atas awan. Jumlah bahan harus besar dan harus tetap ada lama setelah atmosfer diubah, kerana permukaan Venus saat ini sepenuhnya dikelilingi oleh awan. Juga, Venus sudah memiliki awan yang sangat reflektif, jadi pendekatan apa pun harus melebihi albedo semasa (0.65) dengan ketara untuk membuat perbezaan.

Dan untuk menghilangkan suasana Venus, perkara-perkara sama mencabar. Pada tahun 1994, James B. Pollack dan Carl Sagan melakukan perhitungan yang menunjukkan bahawa impak berdiameter berukuran 700 km yang menyerang Venus pada halaju tinggi akan kurang dari seperseribu dari keseluruhan atmosfera. Lebih-lebih lagi, akan ada pulangan yang semakin berkurang apabila kepadatan atmosfera menurun, yang bermaksud ribuan impak besar diperlukan.

Selain itu, sebahagian besar atmosfer yang dikeluarkan akan memasuki orbit suria berhampiran Venus, dan - tanpa campur tangan lebih lanjut - dapat ditangkap oleh medan gravitasi Venus dan menjadi sebahagian dari atmosfer sekali lagi. Mengeluarkan gas atmosfera menggunakan lif ruang akan menjadi sukar kerana orbit geostasioner planet terletak pada jarak yang tidak praktikal di atas permukaan, di mana penghapusan menggunakan pemecut jisim akan memakan masa dan sangat mahal.

Kesimpulan:

Ringkasnya, potensi faedah terraforming Venus jelas. Kemanusiaan akan memiliki rumah kedua, kita akan dapat menambahkan sumbernya untuk kita sendiri, dan kita akan mempelajari teknik-teknik berharga yang dapat membantu mencegah perubahan bencana di Bumi. Namun, sampai ke tahap di mana faedah itu dapat direalisasikan adalah bahagian yang sukar.

Seperti kebanyakan usaha terraforming yang dicadangkan, banyak halangan yang harus diatasi terlebih dahulu. Terutama di antaranya adalah pengangkutan dan logistik, menggerakkan sejumlah besar pekerja robot dan mengangkut kapal untuk memanfaatkan sumber yang diperlukan. Selepas itu, komitmen pelbagai generasi perlu dibuat, menyediakan sumber kewangan untuk menyelesaikan tugas hingga selesai. Bukan tugas yang mudah dalam keadaan yang paling ideal.

Cukuplah untuk mengatakan, ini adalah sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh manusia dalam jangka masa pendek. Namun, melihat ke masa depan, idea Venus menjadi "Sister Planet" kita dengan segala cara yang dapat dibayangkan - dengan lautan, tanah pertanian, hidupan liar dan bandar - pastinya kelihatan seperti tujuan yang indah dan dapat dilaksanakan. Satu-satunya soalan adalah, berapa lama kita perlu menunggu?

Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai terraforming di sini di Space Magazine. Inilah Panduan Definitif Terraforming, Bolehkah Kita Terraform Bulan ?, Sekiranya Kita Terraform Mars ?, Bagaimana Kita Terraform Mars? dan Pasukan Pelajar Mahu Terraform Mars Menggunakan Cyanobacteria.

Kami juga mendapat artikel yang meneroka sisi terraforming yang lebih radikal, seperti Bolehkah Kami Terraform Jupiter ?, Bolehkah Kami Terraform The Sun ?, dan Mungkinkah Kami Terraform A Black Hole?

Untuk maklumat lebih lanjut, lihat Terraforming Mars di NASA Quest! dan Perjalanan NASA ke Marikh.

Dan jika anda menyukai video yang dipaparkan di atas, lihat halaman Patreon kami dan cari tahu bagaimana anda boleh mendapatkan video ini lebih awal sambil membantu kami membawa anda kandungan yang lebih hebat!