Терраформирование планет солнечной системы.

Мар 4 2011
+
6
-

Практическое значение терраформирования состоит в необходимости для населения Земли продолжать своё размножение и расселение. При этом с течением времени и резким увеличением популяции появляется потребность в снятии территориальных ограничений для дальнейшего существования и развития. В известной мере такое стремление может быть также стимулировано расширением родительской звезды (солнца) и возникновения угрозы существования жизни. При расширении и смещении обитаемой зоны к периферии солнечной системы жизнь будет стремиться к перемещению в более комфортные условия.

Помимо природных факторов, существенную роль могут сыграть и последствия деятельности самого человечества: экономическая или геополитическая ситуация на планете; глобальная катастрофа, вызванная применением оружия массового поражения; истощение природных ресурсов планеты и др.

Возможность переселения во внеземные колонии со временем может привести к формированию культурных традиций, где переселение людей в колонии будет идти постоянно в течение многих поколений. Культурные традиции могут быть изменены прогрессом медицины, что может привести к значительному продлению человеческой жизни. Это, в свою очередь, может привести к «конфликту поколений», когда представители более молодых поколений и более старших начнут бороться между собой за жизненные ресурсы. Вообще, возможность решения политических конфликтов путём эмиграции диссидентов в колонии может значительно изменить политическую структуру многих демократических государств. В таком случае, процесс создания новых колоний будет подобен процессу строительства «элитных» микрорайонов, когда колонии создаются коммерческими структурами в надежде на окупаемость; или наоборот, строительству государственного жилья для малоимущих слоев населения для уменьшения уровня преступности в трущобах и уменьшения влияния политической оппозиции в них. Рано или поздно «недвижимость» в Солнечной системе будет поделена и процесс переселения не будет ограничиваться существующими в Солнечной системе планетарными объектами, но будет направлен в сторону других звездных систем. Вопрос об осуществимости подобных проектов упирается в технологичность и выделение достаточных ресурсов. Как и в любых других сверхпроектах (как, например, строительство огромных ГЭС или железных дорог «от моря до моря», или, скажем, Панамского канала), риск и размер инвестиций слишком велик для одной организации и с большой вероятностью потребует вмешательства государственных структур и привлечения соответствующих инвестиций. Время реализации проектов по терраформированию околоземного пространства в лучшем случае может измеряться десятилетиями или даже столетиями.

Границы обитаемой зоны около звёзд различной массы
 

Критерии пригодности планет к терраформированию

Не всякая планета может быть пригодна к терраформированию. В данный момент, на основе полученных научных данных, считается что планетами категорически не пригодными к заселению людьми являются планеты-гиганты, и прежде всего Юпитер и Сатурн. Непригодность этих планет обусловлена сверхвысокой гравитацией, отсутствием твёрдой поверхности, и высоких температур у нижней границы атмосферы, а также высокого радиационного фона. В Солнечной системе наиболее подходящими условиями для поддержания жизни в течение 1-2,5 миллиардов лет в случае терраформирования обладает прежде всего Марс, затем в меньшей степени (300—500 млн лет) Венера. Остальные планеты либо совершенно непригодны к терраформированию, либо встречают практически неограниченные трудности к преобразованию своих климатических условий. Например Меркурий также может быть терраформирован, но сроки существования приемлемых условий для обитания живых организмов не могут превышать 10-30 миллионов лет, и только на полюсах. Естественно, что пригодность планет к терраформированию зависит от физических условий, в которых эти планеты находятся. Основными из этих условий являются:

  • Сила тяжести на поверхности планеты: совершенно очевидно, что гравитация планеты, подвергаемой терраформированию, должна быть достаточной для удержания нужной атмосферы с соответствующим газовым составом и влажностью. В этом аспекте планеты, имеющие слишком малые размеры и массу, совершенно непригодны, так как будет происходить существенная утечка атмосферы в космическое пространство. С другой стороны, необходимая степень притяжения необходима для нормального существования на планете живых организмов, их размножения и устойчивого развития.
  • Объём принимаемой солнечной энергии: достаточный для прогрева поверхности и атмосферы планеты объём солнечной энергии совершенно необходим для проведения работ по терраформированию планет. Прежде всего, освещённость планеты Солнцем (равно как и любой другой родительской звездой) должна быть достаточной для прогрева атмосферы планеты как минимум в условиях искусственного парникового эффекта для поддержания температур на поверхности, достаточных для устойчивого нахождения воды в жидком состоянии. С другой стороны, освещённость необходима для осуществления воспроизводства энергии с помощью фото- или термопреобразователей для нужд населения планеты и (в перспективе) для выполнения задач по терроформированию. При взгляде с точки зрения освещённости хорошо заметно, что зона, в которой есть необходимый объём солнечной энергии и в которой могут находиться подходящие планеты, едва достигает орбиты Сатурна, а следовательно в более глубоких областях космоса терроформирование в настоящее время невозможно. В тоже время в будущем при расширении Солнца уровень энергии, достаточный для кратковременного (несколько сот миллионов лет) поддержания окажется в пределах орбиты Плутона или же даже в ближних областях Пояса Койпера.
  • Наличие воды: необходимое для поддержания заселения планеты животными и растениями количество воды — это одно из неизменных условий для возможностей расселения и успешного терраформирования той или иной планеты. Важно отметить, что в солнечной системе не так много миров, которые располагают достаточными объёмами воды, и в этой связи кроме Земли может быть упомянут лишь Марс и спутники Юпитера: Европа, Ганимед и Каллисто. Вопрос наличия воды на Титане пока остаётся открытым. В иных случаях вода должна быть завезена на планеты с помощью технических средств.
  • Радиационный фон: На планете подвергаемой терраформированию, должен быть приемлемый уровень радиации, то есть невысокий общий фон космического излучения, уровень радиоактивного излучения горных пород. В целом при терраформировании, и соответственно создании атмосферы необходимой мощности, включаются естественные механизмы ослабления - поглощение излучений самой атмосферой и в частности поглощение ультрафиолетового излучения озоном. Если терраформированию подвергается спутник планеты, то важно чтобы он находился вне её радиационных поясов. Естественное излучение горных пород может представлять значительное препятствие к освоению планеты, но чаще всего уровень радиации планет вполне приемлем.
  • Астероидная ситуация: невысокая вероятность поражения терраформируемой планеты крупными астероидами. В солнечной системе, где астероидная ситуация отличается от нашей в худшую сторону, то есть где астероидный пояс находится в опасной близости от предполагаемого места заселения, поверхность планеты земного типа может быть под угрозой частых встреч с астероидами, которые могут нанести существенный ущерб поверхности планеты.
Персп-ть освоения Планета Температура поверхности, °C Атм-е давление, кПа Гравитация в зоне экватора Площадь пов, млн. км2 Орбит-й период, ч Сидер-й период, сут Расстояние (min) от Земли, млн. км Солнечн. пост. Вт/м2
min. срдн max. м/с2 g
очень высокая Луна -160 -23 +120 ~0 1,62 0,17 38 655 27,3 0,384  
высокая Марс −123 -63 +24 0,6 3,69 0,38 145 24,6 687 56 586
средняя Венера -45 +464 +500 9 322 8,87 0,90 460 5832 224 45 2 613,9
Меркурий -183 +350 +427 ~0 3,70 0,38 75 1408 87,9 90 13 600
низкая Титан н/д −180 н/д 160 1,35 0,14 83 381,6 15,9 1250  
Европа -223 -170 -148 10-9 1,31 0,13 31 10 3,6 588  
Ганимед н/д -165 н/д ~0 1,43 0,15 87 10 7,2 587  
Каллисто н/д -155 н/д 10-6 1,24 0,13 73 10 16,7 585  
Ио -185 -145 +2300 ~0 1,79 0,18 42 10 1,7 588  
крайне низкая Юпитер -165 -125 н/д 200 23,10 2.36 61 400 10 4 333 588 50,3
Сатурн -191 -130 н/д 140 9,05 0,92 43 800 10,5 10 750 1 277 15
Уран -214 -205 н/д 120 8,69 0,89 8 084 17 30 707 2 584 3,7
Нептун -223 -220 н/д 100 11,15 1,14 7 619 16 60 223 4 337 1,5
Тритон -235 -   0,0015 0,78   23        
Церера н/д -106 -34 ~0 0,27 0,02 11 9 1 680 231  
Эрида -243 -230 -218 ~0 0.8 0.08 18 н/д 203 500 5 497  
Плутон -240 -229 -218 0,3*10-3 0,58 0.06 18 153 90 613 4 285 0,87
2005 FY9 н/д -243 н/д ~0 0.5 0.05 7 н/д 113 179 5 608  
Иксион н/д -229 н/д ~0 0.23 0.02 2 н/д 91 295 4 349  
Оркус н/д -228 н/д ~0 0.20 0.02 11 н/д 90 396 4 415  
Квавар н/д -230 н/д ~0 ~0.33 ~0.03 20 н/д 104 450 6 117  
Седна н/д < -240 н/д ~0 ~0.40 ~0.04 ~28 10 ~4,401• 10 6 11 423  

Паратерраформирование

Проект «Иден» (Великобритания)
Биосфера-2 (внутри)

Промежуточным шагом между планетной станцией и терраформированием может быть «Биосфера 2» то есть огромная искуственная биосфера. В принципе такая теплица-биосфера может быть размером со всю планету, в особенности если планета имеет слабую гравитацию и не в состоянии удержать еe атмосферу. Тем же образом может быть решена проблема охлаждения атмосферы. Ведь внутренную поверхность теплицы можно покрыть микоскопически тонким слоем аллюминия отражающего инфракрасное излучение. В таком варианте терраформирования колонисты имеют возможность жизнь в комфортабельных условиях почти сразу после прибытия на планету так как защитный купол может быть сделан из настолько легкого материала что он может поместится в одном транспортном корабле приемлемого размера. Купол может быть сделан из мягкого материала и поддерживать свою форму за счет внутреннего давления, (что конечно означает, что этот вариант не подойдет для колонизации Венеры или любой другой планеты со значительно густой атмосферой. При высоте крыши купола в несколько километров внутри такой биосферы климат будет подобен земному и может быть управляем для создания полной иллюзии пребывания на терраформированной планете.

Перспективы терраформирования планет и спутников Солнечной системы

Марс

 

Первая фаза терраформирования Марса
Вторая фаза терраформирования Марса
Третья фаза терраформирования Марса
Четвёртая фаза терраформирования Марса

Красный и негостеприимный Марс, названный в честь бога войны, вот уже тысячетелетия притягивает к себе взоры всего человечества. Странная ирония - планета пустынь и гигантских вулканов, планета названная суровым именем, и планета которой исторически суждено стать нашим вторым родным домом. Марс наиболее подходящий кандидат на терраформацию (площадь поверхности ~ 144,8 млн.км2 что равно 28.4% поверхности Земли). Ускорение свободного падения на поверхности Марса состовляет 3,72 м/с2, а уровень солнечной энергии воспринимаемой Марсом составляет 43% от уровня принимаемого поверхностью Земли. В настоящее время Марс по данным исследований представляет собой безжизненную (вероятно) планету, больше похожую на Луну, чем на Землю. В тоже время полученный объем информации о Марсе говорит о том что некогда природные условия на нем были благоприятны для поддержания и возможного зарождения жизни. Марс располагает огромными количествами водного льда и несет на своей поверхности многочисленные следы своего благоприятного климата в прошлом (речные долины, отмели пляжей, залежи глин и многое другое). Многие современные ученые уверены в том, что возможно нагреть планету и создать на ней более или менее плотную атмосферу, и NASA даже проводит околонаучные дискуссии по этому поводу. Однако в этом направлении есть несомненные трудности, которые мешают терраформировать Марс или какую-либо другую планету в настоящее время. Гигантские запасы воды и связанного кислорода в составе пероксидов и озонидов в почве Марса дают прочное основание предполагать, что при воздействии на марсианский климат станет вполне возможным терраформирование этой планеты. В этом направлении необходимы огромные усилия всего человечества, и уже в нынешнее время вполне по силам организация финансово-технических образований (клубов, обществ и компаний) на Земле предназначенных для освоения и будущего изменения климатических условий Марса. В настоящее время земляне очень хорошо освоили использование ядерной энергии, однако до сих пор нерешёнными остаются важные проблемы, связанные с транспортировкой энергетического оборудования на Марс и его обслуживанием на самой планете. В то же время сам по себе Марс обладает весьма значительными ресурсами металлов, и в том числе и ресурсами ядерного топлива (уран, торий) и при наладке на Марсе промышленности и значительном использовании ядерного топлива соответственно предполагается колоссальное количество сбросного тепла в атмосферу Марса. Одним из важнейших технологических препятствий для освоения не только Марса, но и других планет является то обстоятельство что в настоящее время слишком ограничены возможности космических транспортных средств, и в этой связи большие надежды возлагаются на газофазные ядерные ракетные двигатели и в перспективе на термоядерные ракетные двигатели. Только при наличии ядерных ракетных двигателей обладающими колоссальной тяговооружённостью, надежностью и скоростью, станет вполне возможным доставка предназначенных для начального этапа терроформинга тяжелых грузов к Марсу, а в перспективе даже и астероидов из водно-аммиачного льда предназначенных для наполнения атмосферы и гидросферы Марса азотом, водой и кислородом. Предположительно астероиды могут вывозиться из пояса астероидов и даже из пояса Койпера с помощью ракет или солнечных парусов. Терраформирование Марса может происходить как при прямом введении в его атмосферу искуственно изготовляемых парниковых газов (фреонов), так и нагреве поверхности планеты с помощью направленного орбитальными зеркалами солнечного излучения и затемнения поверхности полярных шапок сажей или полимерными пленками, и косвенно при освоении Марса и его полезных ископаемых (металлургия, горные взрывные работы и проч). Оба процесса могут происходить одновременно и вносить большой вклад в изменение климата Марса. Например, развитие масштабной ядерной, а в перспективе и термоядерной энергетики позволит, так или иначе, высвобождать огромные объемы вторичного тепла в атмосфере, а в перспективе и в гидросфере Марса. Так, например, совершенно очевидно, что при наладке крупной энергетики и выработке водорода и кислорода для наземного марсианского транспорта, космических кораблей и энергоснабжения поселений возникнут условия для высвобождения больших объемов тепловой энергии в атмосфере. В совокупности общий объем энергетики будет нагревать атмосферу Марса, и способствовать при таянии полярных шапок значительному парниковому эффекту.

Удар астероида по поверхности Марса (фантазия художника)
Космическое зеркало на орбите Марса

Основные способы терраформирования Марса:

  • Выброс в атмосферу Марса искусственных парниковых газов: тетрафторметан, октофторпропан.
  • Затемнение поверхности полярных шапок: сажа, напыляемые полимерные пленки, взрывное уменьшение альбедо.
  • Орбитальный прогрев поверхности полярных: космические сверхлегкие орбитальные зеркала.
  • Бомбардировка астероидами: водно-аммиачные льды.
  • Техногенная деятельность: выброс тепла атомными электростанциями и транспортом, потоки тепла от купольных поселений.
  • Биогенное воздействие: введение земных бактерий и водорослей устойчивых на Марсе (Chroococcidiopsis sp, Matteia sp, Deinococcus radiodurans, и др).

Венера

Терраформированная Венера

В течение тысячелетий красивая утренняя звезда Венера притягивала к себя сознание людей и за свой красивый блеск получила имя богини красоты. Позже люди узнали, что внешне красивая планета безжизненна, и вместо как предполагалось, океана на поверхности, представляет собой адскую печь с чудовищным атмосферным давлением на поверхности. Тем не менее она рассматривается учеными как вероятный кандидат на терраформирование — (площадь поверхности ~ 460 млн.км2 (90,18% площади Земли) что близко к земной при 510,073 миллионов км²). Ускорение свободного падения на поверхности Венеры состовляет 8,9м/с2. Солнечная постоянная на поверхности Венеры состовляет ~2613.9 Вт*м2. По одному из планов предполагалось распылить в атмосфере Венеры генетически модифицированные сине-зелёные водоросли, которые, перерабатывая углекислый газ (атмосфера Венеры на 96% состоит из углекислого газа) в кислород, значительно уменьшили бы парниковый эффект и значительно понизили бы температуру на планете, что позволило бы существование воды в жидком виде. Необходимо отметить, что на высоте ~ 50-100 км в атмосфере Венеры существуют условия, при которых могут существовать некоторые земные бактерии. Другой вариант — распылить на венерианской орбите алюминиевую пудру, доставленную в контейнерах с помощью электромагнитной пушки с Луны.

Терраформированная Венера без облаков (в центре континент Афродита)

Само по себе терраформирование Венеры оправдано уже тем что планета не только весьма близка по характеристикам земле, но и тем что при переработке атмосферы Венеры в течении одной — двух тысяч лет она будет способна поддерживать существование жизни в течении сотен миллионов лет до того момента как излучение солнца станет непреодолимой преградой к ее существованию. Размеры и рельеф Венеры позволяют при соответствующих условиях нести на своей поверхности огромные океаны воды и значительные по площади куски суши заселенные животными и людьми. В сравнении с объемом задач терраформирования Марса, терраформирование Венеры представляет на порядок более сложную задачу, но при наличии достаточного объема информации о планете и солидных энергетических ресурсов эта задача выполнима. Прежде всего Венера в значительной степени отлична от земли тем что суточное вращение и наклон оси у ней совершенно затрудняют преобразование ее природных условий, но при точном бомбардировании ее поверхности ледяными астероидами достаточных размеров эти параметры могут быть изменены в течении нескольких десятилетий. В тоже время бомбардировка Венеры астероидами из водно-аммиачных льдов позволяет не только изменить параметры вращения и установив смену времен года позволить планете сильно охлаждаться, но и охладить планету и ее атмосферу за счет плавления и испарения материалов астероидов. Заимствование огромной энергии у атмосферы может происходить за счет паралельного прохождения химических реакций между углекислым и сернистым газом атмосферы и аммиаком.

Основные способы терраформирования Венеры:

  • Бомбардировка астероидами: водно-аммиачные льды..
  • Биогенное воздействие: введение земных бактерий и водорослей устойчивых в верхних слоях атмосферы Венеры: (Pyrodictium occultum, Halobacterium salinarum и др).

Европа (спутник Юпитера)

Восход Юпитера над океаном терраформированной Европы (фантазия художника)

Европа, потенциально перспективна для тераформирования. Площадь поверхности Европы около 31 млн км2, несколько уступает площади поверхности Луны (37,9 млн км2). Ускорение свободного падения на поверхности Европы равно 1,3 м/с2, а уровень солнечной энергии, воспринимаемой Европой в настоящее время, составляет около ~50.5 Вт/м2. Одно из интересных и важных преимуществ Европы перед многими другими планетами — присутствие гигантского количества жидкой воды. По праву Европа это планета-океан. Это могло бы быть весьма полезно для введения сложной жизни. Затруднения для терроформирования многочисленны. Так, например, Европа находится в огромном и мощном поясе радиации вокруг Юпитера, и человек без защитного снаряжения умер бы от радиации через 10—15 минут пребывания на поверхности Европы. Это обстоятельство требует создания огромных поглотителей радиации, что в настоящее время невозможно, или перемещения живых существ под поверхностью океана Европы. Этот спутник может быть нагрет, использован для поставки кислорода и водорода. Существенный недостаток Европы для полномасштабного терраформирования заключается в малой гравитации этой планеты, неспособной удержать достаточно мощную атмосферу длительное (миллиарды лет) время.

Титан (спутник Сатурна)

Мультиспектральный снимок Титана (светлая область - континент Ксанаду)

Терраформирование спутника сатурна Титана представляет собой весьма отдаленную перспективу, и в немалой степени этому способствует его значительная удаленность от солнца (Солнечная постоянная на Титане составляет ~15.04 Вт/м2). Титан достаточно крупное тело солнечной системы и по размерам превышает планету Меркурий (площадь поверхности Титана ~ 83 млн.км2). Ускорение свободного падения на Титане состовляет 1,36 м/с2. В тоже время Титан в силу господствующих на нем природных условий, и в частности отсутствие на нем парникового эффекта и сильное отражение солнечной энергии атмосферой в значительной степени охлажден. Подсчитано что при отсутствии отражения солнечной энергии атмосфера титана была бы «теплее» на 80 К и температурные условия соответствовали бы нынешним условиям на Марсе, а при наличии парникового эффекта могли бы быть значительно комфортнее для проживания людей в специальных поселениях на его поверхности. Титан интересен для современного человечества своими значительными природными ресурсами углеводородов.

Будущий Титан (фантазия художника)

Океаны, моря и озёра, состоящие в основном из жидкого этана, представляют собой огромное богатство. Так как ускорение свободного падения и соответственно вторая космическая скорость невелики, то добыча углеводородов в будущем будет существенно легче, чем даже добыча нефти на Земле, и что особенно ценно, углеводородное сырье достаточно просто выкачивать из водоемов Титана. Усиленная добыча сырья и вывоз его с планеты позволит параллельно резко уменьшить объем углеводородного смога в атмосфере Титана и увеличить ее прозрачность и разогрев солнечными лучами. Рассматривая этот процесс стоит заметить что потребление углеводородного сырья на земле (нефть, газ, уголь) уже в нынешнее время превышает 6-7 млрд тонн в год и потребности в нем растут, а откачивание такого объема углеводородов с поверхности Титана существенным образом будет влиять на его климат. Не исключено также, что углеводородное сырье понадобится в будущем для снабжения не только земли, но и колоний на Луне, Марсе и Венере. Также Титан очень интересен и тем что по-видимому содержит огромные количества жидкого ацетилена и смесей ацетилена с этаном. Ацетилен является сильно эндотермичным соединением (54 ккал/моль (~ 2090 ккал/кг)) и может послужить огромным источником энергии для будущей промышленности Титана. Также весьма важно то обстоятельство что в течении 3-4 миллиардов лет в атмосфере Титана происходил масштабный фотолиз углеводородов и в большей части водород уходил в космос, а дейтерий как более тяжелый изотоп накапливался на поверхности Титана, и может послужить огромным резервуаром топлива для термоядерной энергетики как на самом Титане так и в качестве экспортного продукта во внутреннюю часть солнечной системы.

Луна

Современная Луна
Полушарие терраформированной Луны (компьютерное моделирование)
Полушарие терраформированной Луны (компьютерное моделирование)
Терраформированная Луна (фантазия художника)

Площадь поверхности Луны состовляет 37,9 млн. км2 (больше чем площадь Африки), а ускорение свободного падения на поверхности 1,62 м/с2. Луна это естественный спутник Земли и самая близкая планета к Земле, и возможности для ее терраформирования достаточно велики в обозримом будущем. Атмосферу более или менее плотную Луна удержать способна, но в силу невысокой гравитации такая атмосфера, даже состоящая из плотных газов (водяной пар, кислород, азот, углекислый газ и аргон) будет достаточно быстро (в течение сотен миллионов лет) рассеиваться в космическом пространстве. Приблизительные расчеты скорости молекул газов при прогреве например до 25-30°С оказываются в пределах нескольких сотен метров в секунду, а в тоже время вторая космическая скорость на Луне около 2 км/сек, что позволяет надеятся на длительное удержание на ней искусственно созданной атмосферы. Вполне вероятно что будучи единожды созданая атмосфера из привозных материалов (водогазовый лед астероидов) должна будет пополнятся постоянным ввозом новых материалов. С другой стороны освоение и заселение Луны на современном технологическом уровне развития техники возможно именно в аспекте построения изолированных купольных поселений.

Огромное значение при терраформировании Луны при помощи бомбардировки ее поверхности ледяными астероидами играют вопросы безопасности такой бомбардировки. Так как такой процесс должен будет производиться в непосредственной близости от Земли, то существует вероятность возникновения внештатных ситуаций и угроз самой Земле. Попадание крупного астероида на поверхность Земли способно нанести большой ущерб существованию ее жизни. Очевидно что бомбардировка Луны должна быть «мягкой», то есть материал для бомбардировки должен быть не очень большим (глыбы в поперечнике несколько сот метров), удары по поверхности должны быть с орбиты искусственного спутника луны, проведение таких ударов должно быть строго расчитано с помощью мощных компьютеров и производится по касательной траектории к поверхности Луны, направленное прочь от Земли. Вполне вероятно также что землянам потребуется придать Луне суточное вращение и изменить наклон ее оси для обеспечения смены времен года, но на сегодняшний день пока не ясно какие последствия вызовет такое вращение в отношении тектоники плит Земли и глобальном вулканизме обоих тел системы.

Помимо прямой бомбардировки поверхности Луны ледяными астероидами, существует и другой путь создания её атмосферы. Как и в первом случае, ледяные астероиды поперечником от 10 до 100 метров буксируются к Луне, и выводятся на низкую окололунную орбиту. При этом астероиды запускаются несколькими взаимопересекающимися потоками соосно полярной оси Луны. Размещённые таким образом астероиды будут постоянно испытывать столкновения друг с другом и усиленно дробиться. Так как орбиты их будут достаточно низкими, то мелкие кристаллы льда и и газ будут входить в зону притяжения Луны и образуют экваториальное атмосферное кольцо которое будет растекаться по поверхности Луны. При наличии же у Луны первичной атмосферы, последующий сброс метеорного материала будет происходить «мягче», и в искуственной атмосфере Луны ледяные астероиды будут быстрее испаряться.

Основные способы терраформирования Луны:

  • Бомбардировка астероидами: водно-аммиачные льды.
  • Биогенное воздействие: введение земных бактерий и водорослей устойчивых в первичной искусственной атмосфере Луны и в условиях солнечной радиации.

Меркурий

Меркурий — мир жары и холода

Терраформирование Меркурия представляет собой несравненно более тяжелую задачу чем терраформирование Луны, Марса или Венеры. Площадь поверхности Меркурия составляет 75 млн км2, а ускорение свободного падения — 3,7 м/с2. Он способен удержать более или менее плотную атмосферу изготовленную искусственно из привозного материала из пояса астероидов (водо-аммиачные льды). Большим затруднением для установления мягкого климата на Меркурии является его близкое положение к Солнцу, крайне медленное вращение вокруг оси и наклон оси вращения. Уровень солнечной энергии у поверхности Меркурия весьма велик и в зависимости от времени года и широты составляет 9,15 до 11 кВт/м2. При точно расчитанной бомбардировке Меркурия астероидами, эти недостатки могут быть устранены, но потребуют фантастически больших расходов энергии и времени. Вполне вероятно, что человечество будет обладать возможностями даже смещать планеты с своих орбит в отдаленном будущем, и в этом ключе наиболее предпочтительно было бы «поднять» орбиту Меркурия на 20—30 млн км от её нынешнего положения в более холодные области «обитаемой зоны». Важную роль в терраформировании Меркурия может сыграть огромное количество солнечной энергии которую уже на современном этапе развития технологий можно производить и использовать. Меркурий — планета достаточно плотная и содержит большое количество металлов (железо, никель), и, возможно, значительное количество ядерного топлива (уран, торий), которые могут быть использованы для освоения планеты. В тоже время, близость к Солнцу позволяет предполагать гигантские запасы гелия-3 в поверхностных породах Меркурия, которые могут быть использованны для выработки больших количеств энергии.

Ганимед (спутник Юпитера)

 

Терраформированный Ганимед

Спутники Юпитера уже на заре своего открытия притягивали взор ученых и писателей-фантастов. И в самом деле, система спутников Юпитера, представляет собой как бы Солнечную систему в миниатюре. Ганимед, Европа, Ио и Каллисто, самые настоящие планеты, но в настоящее время это холодные миры. Самый большой спутник Юпитера, и самый большой спутник в солнечной системе, превышающий своими размерами планету Меркурий, Ганимед, в силу ряда условий, также является значимым кандидатом на терраформирование его в отдаленном будущем, и не оставлен без внимания исследователями Земли. «Пионеры», «Вояджеры» и межпланетный зонд «Галилео», каждый раз пополняли знания людей об этой необыкновенной системе спутников. Площадь поверхности Ганимеда составляет 87 млн км2 (17,05% площади Земли), а ускорение свободного падения — 1,43 м/с2 (немного меньше чем на Луне). В настоящее время количество солнечной энергии, воспринимаемой Ганимедом, состовляет около ~50,5 Вт/м2, что достаточно мало для хорошего прогрева этой планеты. Колоссальные запасы водного льда и возможный океан под его поверхностью — это реальные предпосылки для будущей терраформации. Ганимед, подобно Титану, способен удержать мощную и плотную атмосферу, и, по-видимому, обладает большими запасами газогидратов глубоко под поверхностью, что, вероятно, сможет служить источником постоянного восполнения атмосферы. В настоящее время теоретические способы терраформирования Ганимеда находятся еще в зачаточном состоянии в силу ограниченности научных данных об этой планете. Будущие исследования и обязательное глубокое бурение вполне точно покажут, насколько велики шансы для «оживления» этой планеты. Также очень важно то обстоятельство что Ганимед находится вне радиационных поясов Юпитера, и обладает собственным достаточно мощным магнитным полем, что заставляет предположить наличие глубоко под его ледяной корой мощных океанов соленой воды.

Каллисто (спутник Юпитера)

Каллисто — застывший океан.

Каллисто один из Галилеевых спутников Юпитера также вероятный кандидат на терроформирование в отдаленном будущем. Площадь поверхности Каллисто составляет 73 млн.км2 (14,31% площади Земли), ускорение свободного падения 1,25 м/с2, а уровень солнечного света как и для других спутников Юпитера состовляет в среднем около 50,5 Вт/м2. Каллисто обладает колоссальными запасами воды в виде льда, и представляет собой спокойную в геологическом отношении планету. Так же как и Ганимед, этот спутник Юпитера находится вне мощного радиационного пояса планеты-гиганта, что несомненно является большим приемуществом перед Европой и планетой вулканов Ио. В настоящее время Каллисто еще довольно слабо изучен и будущие исследования покажут насколько в полной мере велика вероятность его успешной терраформации. Так как сила тяжести на Каллисто невелика, то он не способен удержать силами гравитации мощную атмосферу, в тоже время по современным данным атмосфера у Каллисто есть, но она крайне разреженная и состоит из углекислого газа. Тем не менее как и в случае с Ганимедом, Каллисто обладает значительным и достаточным количеством воды и по-видимому газогидратов в своей поверхности чтобы в течение длительных промежутков времени снабжать собственную атмосферу. Наличие небольшого по силе магнитного поля позволяет сделать вывод о существовании под толстым слоем поверхностного льда, более или менее обширного океана из солёной воды. Для создания атмосферы у Каллисто необходим мощный энергетический толчок — прогрев недр Каллисто, бурение и вероятное снижение альбедо поверхности. В настоящее время многие ученые представляют себе более вероятное построение купольных поселений на поверхности Каллисто, нежели полноценное терраформирование.

Тритон (спутник Нептуна)

Космические путешественники на Тритоне (фантазия художника)

Современные научные данные и возможности технологии дают утвердитетельный ответ о том что терраформирование Тритона невозможно. Вероятно в отдалённом будущем при направлении с помощью специальных зеркал огромного размера расположенных на поверхности Меркурия можно будет передавать большой объём солнечной энергии к поверхности этого спутника Нептуна, и значительно нагреть его поверхность. Подобные технологии в настоящий момент рассматриваются только с точки зрения научного интереса и экстраполяций.

Технические возможности осуществления

На современном этапе развития технологий, возможности последних для проведения терроформирования климатических условий на других планетах весьма ограниченные, но не нулевые. Уже в конце 20-го века земляне обладали возможностями для запуска ракет к наиболее далеким планетам солнечной системы для выполнения задач научного характера. Мощности и скорости, а также возможности масштабного запуска ракет в космос в начале 21-го века значительно возрасли, и в случае проявления доброй воли и желания крупных космических держав (Россия, США), уже в наши дни человечеству вполне под силу выполнения пусть и не глобальных, а мелких задач по терраформированию планет. В настоящее время возможности современной астрономии, ракетной техники, вычислительной техники и других областей высоких технологий прямо или косвенно позволяют например буксировать небольшие астероиды, вносить небольшие объемы бактерий определенного сорта в атмосферы или почву других планет, доставлять необходимое энергетическое, научное и другое оборудование. Важнейшие задачи цивилизации землян необходимые для обеспечения возможностей будущего терраформирования планет и их спутников выглядят следующим образом:

  • Стремление и добрая воля космических держав: Необходимая компонента для начала практической реализации подготовки и изучения возможностей терраформирования планет.
  • Создание экономических фондов и компаний по освоению планет: Необходимая государственная и частная инициатива для финансовой поддержки научных проектов в деле изучения космоса.
  • Развитие наблюдательной астрономии: Необходимый процесс для экономичного и быстрого изучения объектов солнечной системы.
  • Изучение планет с помощью зондов: Важная область научного развития, как источник детальной информации об интересующих небесных телах и их составе.
  • Развитие энергетики Земли: Увеличение возможностей для обеспечения космических запусков и сопутствующих отраслей промышленности.
  • Постройка мощных ракетных двигателей: Работы в области газофазных ядерных ракетных двигателей, электроядерных двигательных установок, солнечных парусов, ионных ракетных двигателей.
  • Развитие материаловедения: Поиск новых материалов и композиций, пригодных для использования в процессах терроформирования и строительства космических транспортных средств.
  • Развитие биотехнологий: Тщательное изучение микроорганизмов живущих на Земле, и предполагаемых микроорганизмов живущих в литосфере Марса. Интенсивные работы по выведению новых видов микроорганизмов, пригодных для терраформирования.

Альтернатива терраформированию планет

У терраформирования иных миров в Солнечной системе, а в отдаленном будущем и у иных звёзд, является более полное и рациональное использование территориальных и энергетических возможностей самой Земли. Площадь поверхности Земли велика, и составляет 510,1 млн.км2, что больше нежели у любой другой планеты земной группы в Солнечной системе. Площадь поверхности суши составляет около 148,94 миллионов км² (немного больше площади поверхности Марса), а площадь мирового океана 361,132 миллионов км². Совершенно очевидно что с ростом технологий, для человечества станет в значительной степени доступным более рациональное использование как площади современной суши, так и освоение огромных пространств дна мирового океана. Для дальнейшего рационального освоения суши очень актуально развитие подземной инфраструктуры — вынесение под поверхность земли крупных предприятий, электростанций, автостоянок, развитие подземного транспорта и жилья. В равной степени возможно и освоение дна мирового океана. Поверхность мирового океана может быть обитаемой даже в наши дни. Сооружения понтонного типа как например аэропорты строятся в некоторых густонаселенных странах. С созданием экономичных технологий могут появится и плавающие города (как например известный проект «Freedom ship»). Среди всех направлений использования площади планеты Земля, наиболее перспективным и отработанным является подземное строительство многоярусных городов. При развитии подземного строительства может быть достигнуто практически неограниченное пространство как для проживания людей, так и для размещения абсолютно любой промышленности. Весьма актуально в отношении подземного строительства и создание подземных аэропортов, и объектов сельскохозяйственного сектора (полей), объектов железнодорожной и автомобильной систем - вокзалов, станций, депо, стоянок и дорог. Эти меры позволяют разгрузить поверхность земли, и улучшить её экологическую обстановку. Вероятно что с развитием крупномасштабного подземного строительства в значительной мере будет снята напряжённость от перенаселения Земли в ближайшие несколько тысяч лет. В тоже время развитие подземной инфраструктуру окажет значительное воздействие и на культуру цивилизации, и на развитие новых типов социальной дифференциации. Например, с большой вероятностью население подземных городов будет в сильной зависимости от потребностей в чистом воздухе, в рекреационных ресурсах, и окажется в своеобразной зависимости от поверхности. В тоже время поверхностные территории будут как бы в более привилегированном положении, и заселяемы более богатыми слоями населения, охраняющими своё привилегированное положение законодательно (охрана окружающей среды и др). Таким образом вероятно образование «вертикальной экономической дифференциации», иначе говоря те кто живёт внизу - бедные и зависимые, а те кто живёт наверху - богатые, свободные и успешные.

Последствия терраформирования планет в грядущие эпохи

Влияние микрогравитации на распределение жидкости в организме

Уже на заре осмысления процессов терраформирования стало ясно, что последствия для всего развития цивилизации будут носить кардинально новый характер и глобальный масштаб. Последствия эти затронут все основы жизни человечества, от физиологии живых организмов, до религии. Характер этих последствий будет носить как положительные, так и отрицательные стороны, и общее отношение к ним людей в будущее время довольно труднопредсказуемо. В самом деле, ведь людям придется принять вследствии переселения на другие планеты, совершенно новые природные условия, и это найдет прямое отражение как в организмах людей, так и в их сознании. Исторически, например открытие Америки и заселение ее территорий оказало очень большое воздействие на ход развития всей цивилизации, но оно не может идти ни в какое сравнение с тем преобразованием которое несет с собой заселение и терраформирование иных планет. Уже во время начала освоения космического пространства люди столкнулись с невесомостью и микрогравитацией, обнаружив поразительное физиологическое воздействие на организм человека. Иной вкус у пищи, атрофия мышц и многое другое, заставили землян посмотреть на космос другими глазами и в результате родилась космическая медицина. В случае переселения и последующего проживания на других планетах, земляне столкнутся с значительными изменениями в функционировании организмов, и с изменением психологии будущих поколений первопоселенцев. Марс, спутники Юпитера и Титан обладают значительно меньшей гравитацией чем Земля, к чему же это может привести? На земле большая чем на будущих мирах сила тяжести и исторически живые организмы присобленны к ней, а в мирах с меньшей гравитацией соответственно животные и растения будут приспособленны к новым условиям, и очевидно например что животные Земли будут гораздо сильнее физически чем организмы терраформированных миров. Как будут там рождаться дети? Какими будут растения и животные? В настоящее время ученые могут лишь строить предположения. Какое воздействие окажет на психологию людей проживание в иных мирах? Совершенно очевидно что общество будущего будет мыслить более глобально, то есть в масштабах солнечной системы. Среди всех возможных терраформированных планет, Земля это настоящий гигант, и как же будущие жители иных миров будут относится к Земле? Каким будет устройство грядущего социума? Во всяком случае вполне возможно что Земля будет метрополией будущего мира. Возникновение в такой системе мощной добывающей промышленности и энергетики, развитие информационных коммуникаций и многое другое представляют собой элементы будущей экономики с возможностями просто немыслимыми в нынешнее время. Кто будет владеть ими?

Последствия терраформирования Марса

Общий характер изменений:

 
Водоёмы на поверхности терраформированного Марса — наиболее характерная черта будущих ландшафтов планеты (фантазия художника)

 

 

Последствием терраформирования Марса, станет появление совершенно отличных от земных природно-климатических условий на Марсе. Установящиеся на Марсе режимы ветров и их периодичность, будут влиять на расселение растений и некоторых видов животных совершенно иначе чем на Земле.

Климатические условия терраформированного Марса:

Животный мир:

Бактерия Pyrococcus furiosus может стать прародительницей марсианской жизни (фото с сайта www.dbu.de)

В случае установления на «красной планете» условий пригодных для поддержания жизни и развития живых организмов, эти организмы будут приспосабливаться к специфическим марсианским условиям (меньшая сила тяжести, меньшая освещенность). В известной степени, живые организмы на Марсе будут включены в совершенно новый эволюционный путь, нежели чем на своей прародине — Земле. Стоит учесть и то что в условиях меньшей силы тяжести на Марсе, в глубинах его морей будет меньшее давление чем на таких же глубинах на Земле, а вследствие меньшей освещенности - граница тьмы в глубине морей будет лежать на меньшей глубине чем на Земле (порядка 80 метров). Основная масса планктонных организмов будет сосредоточена в экваториальных областях. Для летающих животных (птицы, насекомые) меньшая сила тяжести позволит подниматься на большие высоты чем на Земле, экономить энергию, и соответственно у этих организмов потребность в больших запасах энергии и в интенсивном питании будет меньшая чем на Земле. То же самое можно сказать и о растениях: в условиях меньшей силы тяжести их высота будет большей, семена будут разносится ветрами на более далекие расстояния. Меньшая сила солнечного света на Марсе заставит сильно измениться органам зрения животных, и режим фотосинтеза у растений. Температурные условия ряда областей Марса будут определять степень волосатости и количества жира у различных животных, а также численность их популяции и плотность расселения. В частности шерсть, и покровные перья птиц Марса будут более густыми и будут иметь преобладающие оттенки черного и коричневого цвета. Режимы впадения в зимнюю спячку также станут иными, и соответственно будут изменены биоритмы организмов. С течением длительного времени, появление новых, неведомых на Земле видов и групп животных, растений, насекомых и пр. Кормовая база также будет существенно отличаться от таковой Земли. В целом, глубокие физиологические изменения коснутся всех без исключения видов живых организмов на Марсе после «запуска» пригодных условий терраформированием. Интересно отметить то обстоятельство, что Марс обладает исчезающе малым магнитным полем по-сравнению с Землёй, и те механизмы ориентирования по магнитному полю которые наблюдаются оу животных Земли, будут совершенно отрафированы у видоизменяющихся организмов Марса. По всей видимости, у животных на Марсе возникнут иные механизмы ориентации в пространстве. Продолжительность марсианского года составляет 668,6 сол (марсианских суток), и соответственно циклы размножения у животных и растений будут растянуты во времени почти в два раза по сравнению с циклами на Земле. Такое «растяжение» циклов размножения, по всей видимости приведёт к резкому изменению обмена веществ у живых организмов, и изменение внутренних органов (гормональных желёз), а также вполне вероятно что рождающиеся детёныши будут иметь малые размеры и массу. Интересно также, что в марсианских условиях, насекомые не смогут в ближайшие десятки миллионов лет после терраформирования достичь такого расцвета как на Земле, и по численности видов и по размерам.

Растительный мир:

У семян растений, вполне вероятно обязательное развитие крупных оболочек с большими запасами воды, и большим содержанием сахаров и солей. Например в условиях меньшей солнечной освещённости, листья растений будут иметь оттенки более тёмного цвета (тёмно-зелёный, фиолетовый и даже чёрный), а так как сила тяжести меньшая чем на Земле, то листья растений могут иметь в несколько раз большие размеры. В целом процессы фотосинтеза будут менее интенсивными чем на Земле, и для их компенсации наземные растения и водоросли должны будут отвечать увеличением количества хлорофилла и изменением общего обмена веществ.

Общий характер изменений

Как уже указывалось выше, терраформирование Венеры представляет собой чрезвычайно сложную задачу, и перспективы такого процесса в отличие от терраформирования Марса могут быть реализованы не менее чем в течение 1-3 тыс.лет. В случае проведения полного терраформирования, в том числе установления суточного вращения и наклона оси вращения Венеры подобно Земле — можно предвидеть те природные условия которые установятся на её поверхности. Прежде всего, стоит отметить ограничивающий установленные благоприятные условия во времени фактор — расширение Солнца. Такое расширение происходит постепенно, и каждый миллиард лет Солнце становится примерно на 10% горячее. Само собой разумеется, что на определённом этапе увеличения светимости Солнца, даже в условиях полной пригодности Венеры к жизни, установленный в следствие терраформирования благоприятный климат Венеры будет уничтожен. Расчёты показывают что Венера после терраформирования, способна будет «устоять» под «натиском» Солнца в течение периода времени около 500-700 (max~800) млн.лет. Это весьма большой промежуток времени, многократно превышающий по продолжительности не только всю историю человеческой цивилизации, но и ряд геологических эпох Земли. С этой точки зрения «непродолжительность» пригодных для жизни условий терраформированной Венеры, становится незначительной, а само терраформирование Венеры оправданным. Стоит отметить, что даже в случае быстрого установления наклона оси вращения Венеры, придания ей суточного вращения и выгрузки достаточных объёмов воды, процессы охлаждения атмосферы и поверхности планеты займут длительное время (десятки тысяч лет). Температурные условия господствующие на Венере в течение сотен миллионов лет, обусловили прогрев её горных пород на большую глубину (километры), и потеря тепла этими породами в следствие их невысокой теплопроводности представляет собой длительный процесс. Возможно также что расширенные от тепла породы могут «запирать» в более глубоких слоях немалое количество воды.

Климатические условия терраформированной Венеры

В случае полного терраформирования Венеры, с созданием на её поверхности достаточно большого количества воды, наклоном её оси подобно земному, и придания осевого вращения близкого к земле, возникнут условия для длительного поддержания и развития жизни. Совершенно очевидно что на терраформированной Венере будет гораздо теплее чем на Земле. Такая планета при обилии воды и сменах времён года будет представлять собой место весьма благоприятное для бурной эволюции растительного и животного мира. В целом, несмотря на то что Венера несколько меньше чем Земля по своему размеру, соотношение площади её мирового океана и суши будет иным чем на Земле. При грубой оценке данного соотношения очевидно что площадь континентов и островов в случае «наполнения» её достаточным количеством воды, составит около ~70 млн.км2 (континенты: Афродита (~40 млн.км2) и Иштар (~9 млн.км2), а также крупные острова: Земля Лады, область Теллуры, область Фебы, область Беты, область Фемиды и десятки тысяч мелких островов) , а площадь венерианского мирового океана будет около ~390 млн.км2, что значительно больше чем площадь мирового океана на Земле. Количество белых облаков на Венере также будет большим чем на Земле, и коэффициент отражения последних будет играть определяющую роль в терморегуляции планеты. Физико-математический расчет и оценка общего теплового баланса поверхности и атмосферы «утренней звезды» показывает, что по истечении потребного времени (до 4500-5000 лет) на их охлаждение, на полюсах Венеры при наклоне оси её вращения и суточном вращении как у Земли, смогут сформироваться относительно большие полярные шапки с средней температурой около -19°С -28°С, а на высоких континентальных вершинах даже небольшие ледники. Картина ветров терраформированной Венеры, будет содержать зоны постоянных глобальных ветров и области зарождения мощнейших циклонов. Циклоны на такой терраформированной Венере будут отличаться гораздо большей мощностью и размерами чем на Земле (примерно в 2,7-4 раза больше).

Растительный мир

Листья растений адаптированных в процессе эволюции к солнечному спектру и интенсивности солнечного света на поверхности терраформированной Венеры могут иметь жёлтые, оранжевые и бурые оттенки. Начало адаптации земных растительных организмов на поверхности терраформированной Венеры характерно тем что в условиях достаточно высоких температур и интенсивной освещённости они будут характерны значительно меньшим содержанием хлорофилла (бледно-зелёные) и стремлением к формоизменению в сторону конструкций листьев с малой поверхностью испарения (иглы, шипы и т.п) и наличием механизмов улучшенного терморегулирования.

Источник

Comment viewing options

Выберите нужный метод показа комментариев и нажмите "Сохранить установки".
Fonzeppelin's picture
Submitted by Fonzeppelin on Fri, 04/03/2011 - 15:14.

А  не проще ли обратиться к проектам великого О'Нейла, и просто строить космические колонии - вращающиеся цилиндры - в точке Лагранжа Земля-Луна? Гораздо ближе и проще и дешевле.

boroda's picture
Submitted by boroda on Fri, 04/03/2011 - 16:50.

Одно другому не мешает. И колонии то же строить будут и Землеподобные планеты у других звёздных систем колонизировать будут. Вот только когда...

За Ваше мнение, я готов перегрызть Вам глотку, но за Ваше право его высказать - я отдам свою жизнь.

Вольтер

Дед Архимед's picture
Submitted by Дед Архимед on Fri, 04/03/2011 - 18:17.

О'Нейла? А как же К.Э. Циолковский? 

 Боже, дай мне силы изменить то, что можно изменить, дай мне терпение принять то, что изменить нельзя, и дай разум, чтобы отличить одно от  другого.

178_'s picture
Submitted by 178_ on Fri, 04/03/2011 - 19:04.

А Константин Эдуардович не в Священной Земле Демократии родился, увы. Да ещё к тому же... Вы в курсе - как русские философы-идеалисты (в число которых он имел честь входить) намеревались поступать с гипотетическими марсианами?

Дед Архимед's picture
Submitted by Дед Архимед on Fri, 04/03/2011 - 19:56.

 Да они и с землянами церемониться не собирались!        : - [:  :]

 Боже, дай мне силы изменить то, что можно изменить, дай мне терпение принять то, что изменить нельзя, и дай разум, чтобы отличить одно от  другого.

Fonzeppelin's picture
Submitted by Fonzeppelin on Fri, 04/03/2011 - 19:43.

О'Нейла? А как же К.Э. Циолковский? 

А Циолковский не составил ПОДРОБНОГО проекта. Да, сама идея поселений в Космосе - его. Но проработанный "до гайки" проект - это О'Нейл, Сэнфорд, Бернал.

Уж извините, не все детально проработанные проекты земля российская рожала!  У нас были замечательные проекты, но не в этой сфере.

Wakub's picture
Submitted by Wakub on Sat, 05/03/2011 - 10:35.

Прошу прощения, что убиваю мечту, но ...

Сверх загаженая земля будет более приемлема  для проживания чем инопланетные колонии, даже если прийдется жить под куполами...

doktorkurgan's picture
Submitted by doktorkurgan on Sat, 05/03/2011 - 14:30.

 У писателя-фантаста Георгия Гуревича в произведениях высказывалась занятная идея: разрушение планет-гигантов на "небольшие" куски, которые под воздействием гравитационных сил формировали бы планеты земного размера, пригодные для терраформирования.

Три способа сделать что-либо: правильный, неправильный, и так, как это обычно делают в армии.