Terraformende

Kunstners indtryk af en terraformet måne (foran)
Kunstners indtryk af en terraformet måne (tilbage)

Terraforming ( lånt fra det latinske terra og engelsk formning for "[transformation] til [erstatning] jord " eller " jordtransformation " for kort) er transformation af andre planeter til beboelige jordlignende himmellegemer ved hjælp af fremtidige teknologier. Planeter eller måner bør omformes på en sådan måde, at menneskeliv er muligt på dem med lidt eller ingen yderligere teknisk indsats.

Udtrykket går tilbage til science fiction -romanen Collision Orbit fra 1942 af Jack Williamson og blev senere hentet af videnskaben.

Grænserne for beboelighed

Grænserne for beboelighed er estimeret af planetforsker Christopher McKay som følger:

parameter Grænser Værdi på jorden Kommentarer til grænser
Global temperatur 0-30 ° C 15 ° C
Kun planter 
Totalt tryk > 10 hPa 1000 hPa Vanddampstryk + O 2 , N 2 , CO 2
Carbondioxid > 0,15 hPa 0,39 hPa Nedre grænse for fotosyntese ; ingen klar øvre grænse
nitrogen > 1-10 hPa 800 hPa Kvælstoffiksering
ilt > 1 hPa 200 hPa Urte vejrtrækning
mennesker
Luftblanding > 500 hPa 
<5.000 hPa 		1000 hPa Svarer til 5,5 km over havets overflade på jordbjerge med 
kvælningsbedøvelse
Carbondioxid <10 hPa 0,39 hPa Begrænset af CO 2 forgiftning
nitrogen > 300 hPa 800 hPa Buffereffekt
ilt > 130 hPa 
<300 hPa  		200 hPa Nedre grænse på grund af åndenød, 
øvre grænse på grund af brandfare og toksicitet

(HPA -data for individuelle gasser skal forstås som delvis tryk ).

Venus

Kunstners indtryk af en terrageformet Venus

Startbetingelser

Temperaturer på mere end 450 ° C og et tryk på omkring 92.000  hPa hersker på Venus ' overflade  . Enhver kendt form for organisk liv ville straks forkules. Derudover er dagene på Venus meget lange med 117 jorddage. Selvom drivhuseffekten kunne reduceres, kan der opstå stærke temperatursvingninger mellem dag og nat uden for polarområderne.

Et andet problem er varmekapaciteten af den klippe kappe . Selvom atmosfæren efter et par århundreder var blevet kunstigt sænket til temperaturer, der ville være tålelige for mennesker, ville klippernes overflade stadig være omkring 400 ° C - og nedkøling kunne tage århundreder mere.

Atmosfæren i Venus består hovedsageligt af CO 2 . I en højde på omkring 50 km hersker temperaturer mellem 20 ° C og 100 ° C (afhængigt af højden) og lufttrykket i nogle få (jord) atmosfærer. I denne højde er der skyer, der indeholder svovlsyre (giftig for mange kendte levende væsener).

Inversion af vand og temperatur

Der er også en temperaturinversion på Venus (se tropopause på jorden ).

Et lag kold luft (−60 ° C) ligger på jorden i 9 til 17 kilometers højde. Dette fører til det faktum, at vanddamp kondenserer eller fryser der. Derfor er atmosfærens overliggende lag ekstremt tørre. Som et resultat deles meget lidt vand i de øverste lag af UV -stråling . Som et resultat slipper meget lidt vand ( brint ) fra jorden ud i rummet.

Temperaturerne på Venus er imidlertid for høje, så vanddamp afkøles, men ikke flydende. Den atmosfære er meget tæt, hvilket betyder, at det kan absorbere en masse vanddamp. Den brint gevinster opdrift. Enorme mængder brint transporteres konstant ud i rummet af solvinden . Som et resultat mistede Venus en stor del af sine vandforsyninger.

Metoder til Venus

Terraforming kan f.eks. Gøres ved at indføre grønalger i den CO 2 -rige atmosfære. Dette formodes at føre til en berigelse af ilt, samtidig med at drivhuseffekten reduceres gennem forbruget af CO 2 gennem fotosyntese af algerne. Det vand, der kræves til dette, skulle hentes ved nedbrydning af svovlsyre eller ved at fange kometer. Uden vand er svovlsyren imidlertid for koncentreret i dag. Selvom svovlsyre er et metabolisk slutprodukt af jordiske bakterier, er der desuden ingen kendte organismer, der bruger det som mad og nedbryder det.

I den højere atmosfære er tryk og temperatur moderat. Så der kunne være mere gunstige betingelser for flydende planter, luftplankton , så at sige. De kemiske forhold er kendetegnet ved det høje indhold af svovlsyre. Grønalgeideen synes ikke at være direkte gennemførlig, fordi betingelserne for planternes overlevelse skulle være skabt af netop disse planter. Det kan dog tænkes, at algerne producerer vand og kulbrinter fra svovlsyre og CO 2 og dermed omdanner dem til deres biomasse. Sådanne alger kendes ikke på jorden, især da de skulle eksistere i et stort set vandløst miljø.

Hvis Venus kom under det kritiske punkt på 374 grader, ville vand blive flydende under højt tryk og regne ud. Dette ville fjerne drivhuseffekten af ​​vanddamp, der siges at være omkring 20 gange så effektiv som CO 2 . Desuden ville det flydende vand reflektere ekstra varme ud i rummet. Inden da ville temperaturerne stige endnu mere på grund af det frigivne vand, hvilket er en anden hindring for Venus terraforming.

Tænkelig i forbindelse med kolonisering er opførelsen af luftskibslignende , flydende stationer i Venus 'høje atmosfære, og måske også dyrkning af flydende, ballonlignende planter som mad. Ifølge Robert Zubrin kunne de flydende byer forbindes med skjolde, der ville kaste en skygge og dermed afkøle planeten. Desuden kunne disse skjolde fremstilles af kulstof, som er lokalt rigeligt i atmosfæren. Med hensyn til terraforming forbliver Venus en ekstremt vanskelig planet.

Gulvet i Venus indeholder sandsynligvis store mængder simpelthen oxiderede metaller (FeO, MgO, CaO, ...). Det er stadig uklart, hvorfor stofferne i regolitten (Venus -jord) ikke reagerede i store mængder med kuldioxid (CaO + CO 2 → CaCO 3 ). Carbonater er ikke stabile i svovlsyre -miljøet.

Det er blevet foreslået at pløje jorden kraftigt for at binde større mængder af drivhusgassen gennem en carbonvaske .

Mars

Konvertering af planeten Mars i fire faser
Fotomontage, der viser en terraformet Mars. I midten kan du se Mariner Bay og på den nordlige kant del af Acidalia-Planitia polarhavet.

Startbetingelser

  • Det eksisterende atmosfæriske tryk er 0,75% af det terrestriske tryk.
  • Temperaturerne på overfladen svinger (afhængigt af polens eller ækvatorens nærhed) mellem −85 ° C og +20 ° C
  • Atmosfæren består af 95% CO 2 .
  • Så længe det planetariske magnetfelt er fraværende, kan Mars ikke permanent holde en atmosfære under påvirkning af solvinden . Så snart den indre kerne er størknet, betyder manglen på en dynamoeffekt, at der ikke længere dannes et magnetfelt.

For at Mars kan udvikle sig til en såkaldt "anden jord", ville følgende ændringer være nødvendige:

  • Overfladetemperaturen skulle øges med omkring 60 Kelvin .
  • Atmosfærens tæthed skulle øges. Den nedre grænse ville være 300 hPa, afhængigt af gasblandingen, hvilket svarer til 1/3 af trykket på jorden. En tæt atmosfære på 1000 hPa (1 bar) ville på grund af den lavere tyngdekraft betyde, at atmosfæren ville være næsten tre gange så høj som på jorden. Mars kvælstofreserver anslås at være lave; Estimater taler kun om en mængde på 100–300 hPa nitrogen. Det kan også have deponeret mineralsk.
  • Flydende vand skal stilles til rådighed (sker automatisk, når atmosfæren er tættere).
  • Andelen af ​​O 2 ( ilt ) og inerte gasser som N 2 ( nitrogen ) i atmosfæren skulle øges, hvorved (en vis procentdel) nitrogen har den fordel, at det gør det muligt for planter at leve, men ethvert andet ville også være inaktiv Gas (eller gasblanding såsom nitrogen med xenon) er tænkelig.
  • Man skulle designe atmosfæren på en sådan måde, at den har en tropopause i de dybere lag, som holder vandet fanget under dem. Denne effekt beskyttede jorden mod udtørring. I modsætning til Venus, hvor selv de koldeste lag ikke er under 0 ° C, så vandet ikke regner ned og fortsætter med at trænge ind i de højere lag. Der fotodissocieres det, og brintet blæses ud i rummet af solvinden .

Metoder til Mars

I Mars kan terraforming begynde med kuldioxid (CO 2 ), som lagres i store mængder i isen. Estimater omfatter ca. 300 til 600  hPa (eller engelsk mb ). Større mængder (450–900 hPa) CO 2 bindes i regolitten . Dette kunne teoretisk skabe en tæt atmosfære indeholdende kuldioxid, men som er giftig for mennesker. Selv planter kan kun tåle en mængde på omkring 50 hPa CO 2 . Det er imidlertid kendt, at alger føler sig godt tilpas selv i ren kuldioxidatmosfære. Nogle typer alger trives endda bedst i ren CO 2 . Der kan tænkes forskellige metoder til at starte drivhuseffekten.

Med alle metoder stammer følgende resultater fra sammenkædede reaktioner:

  • Tættere atmosfære på grund af frigivet CO 2 . Hvis dette er tilstrækkeligt stramt (ca. 1/3 af jordens lufttryk, hvilket svarer til lufttrykket på Mount Everest ), er der ikke behov for en trykdragt.
  • Højere temperaturer på grund af drivhuseffekten og derved yderligere berigelse af atmosfæren på grund af den selvforstærkende smeltning af Mars-polhætterne.
  • Flydende vand ved at øge tryk og temperatur.
  • Flydende vand danner kulsyre under påvirkning af den kuldioxidrige atmosfære, som kan opløse CO 2 fra regolitten .
  • Kolsyren kan muligvis udtrække nitrogen fra de nitratrige mineraler og dermed berige og fortykke atmosfæren med nitrogen.
  • Den frigivne vanddamp er en god drivhusgas (4 gange effektiviteten af ​​CO 2 ).

Ifølge en videnskabelig undersøgelse understøttet af NASA og offentliggjort i 2018 er der imidlertid ikke nok kuldioxid på Mars, der kan udløse en drivhuseffekt i atmosfæren, der ville sikre levevilkår.

Rumspejl

En meget kompleks og derfor kostbar metode til at levere den nødvendige energi til Mars-miljøet ville være at placere flere gigantiske spejle, såkaldte soletter, i en Mars- bane . Spejlene ville hver have en diameter på omkring 100 til 200 km og en masse på et par hundrede tusinde til et par millioner tons. Sollyset reflekteret af overfladen, der spejles ved hjælp af polymerforstærket aluminiumsfolie, rettes mod de iskolde polarområder og smelter dem. De resulterende CO 2 -emissioner til atmosfæren ville udløse en ønsket drivhuseffekt, der yderligere ville varme Mars.

asteroide

At manipulere en asteroides bane virker fantastisk, men det er i det mindste teoretisk muligt og er allerede blevet overvejet i forskningsprojekter som NEOShield ud fra et synspunkt om at afværge påvirkningskatastrofer . En asteroide eller komet med et højt indhold af flygtige stoffer ( flygtige stoffer ) kunne ledes til Mars ved at manipulere dens bane og ville frigive disse stoffer, når den kom ind i Mars -atmosfæren eller når den ramte overfladen. Derved aktiverede han en selvforstærkende drivhuseffekt, analog med de andre metoder. Det sandsynlige høje vandindhold i en komet ville også bringe store mængder vanddamp ind i atmosfæren. Den enorme indvirkning, som dette kan forårsage, kan også frigive yderligere underjordiske vandreservoirer. Selvom denne metode endnu ikke har været teknisk mulig, kan den være tilgængelig på det tidspunkt i fremtiden, hvor terraforming skal udføres på Mars.

sod

Den enkleste metode til opvarmning Mars er at fordele sod eller andre lysabsorberende stoffer over is eller tøris overflader af polarkalotterne. Den stærkere absorption af lys forårsager en temperaturstigning, der får isen eller tørisen til at sublime .

Mikrober

Desuden kunne mikrober , bakterier fra jorden slå sig ned på Mars ganske "tidligt" under terraforming , som kan eksistere under lavt tryk, med lidt eller intet sollys og uden ilt (såsom på jorden i vulkaner , på havbunden eller i svovlkilder ). Der er også tanken om, at mikrober med pigmenter, dvs. mørke cellemembraner - fordelt over polerne - kunne smelte isen, da mørke farver varmes bedre op i lyset end lyse.

Delvis terraforming

Smeltningen af ​​de polære iskapper (som både består af tøris og vandis) kunne skabe en betydeligt tættere atmosfære, men den ville næsten udelukkende bestå af kuldioxid. Af vikingesonderne er kendt, at Marsregolith frigiver store mængder ilt under påvirkning af kuldioxid og vand. Den regolith synes at være en mulig kilde til ilt her. Spørgsmålet er imidlertid, om der er nok vand på Mars, og hvordan dette kan frigives til Mars -atmosfæren. Selvom kuldioxid er en drivhusgas, ville selv en fuldstændig frigivelse af alt kuldioxid i form af tøris og regolitten fra 1.000 til 2.000 hPa sandsynligvis ikke være nok til at hæve temperaturen med de nødvendige 60 Kelvin. Andre, mere effektive drivhusgasser som CFC (hvorved CFC ødelægge en mulig ozonlaget) eller octafluorpropan (det har 7.000 gange den globale opvarmning potentiale af kuldioxid, er stabil i over 2.600 år og kan sameksistere med et ozonlaget uden skade) ville skal også tilsættes i store mængder for at opnå dette mærke permanent og muliggøre flydende vand. Højere luftfugtighed vil også øge drivhuseffekten. "Importen" af asteroider med en høj andel af metan og ammoniak kan også føre til mere drivhuseffektive gasser.

I slutningen af ​​denne proces ville Mars være varmere, mere fugtig og omgivet af en tæt kuldioxidatmosfære, da den muligvis eksisterede så tidligt som for 3,5 til 4 milliarder år siden. Da denne proces kan sættes i gang rent kemisk og ikke kræver biologiske processer, kan dette opnås på en relativt kort tid på 100 til 1000 år. I sidste ende ville forudsætningerne for jordisk plantevækst blive givet, og folk ville være i stand til at blive udendørs (når de bruger en iltmaske ).

Komplet terraforming

For fuldstændig terraforming skulle det høje kuldioxidindhold reduceres, hvilket skulle tage betydeligt længere tid. Dette kan reduceres af planter i en sådan grad, at det er åndbart for mennesker. Men eftersom kuldioxid også bidrager til drivhuseffekten, ville dets nedbrydning også føre til afkøling igen. For at forhindre dette skulle der igen indføres drivhusgasser for at kompensere for denne effekt. Udover ilt skal atmosfæren også modtage en buffergas i betydelige mængder. På jorden er denne buffergas nitrogen, som udgør næsten 80 procent af jordens atmosfære. Andelen på Mars bør ikke være så høj, men skal i det mindste svare til mængden af ​​ilt. Det er imidlertid tvivlsomt, om der er nok nitrogen på Mars. Ud over nitrogen kunne argon eller andre inerte gasser også tjene som en erstatning eller i kombination (hvorved en minimumsandel af nitrogen skulle være til stede for at sikre plantevækst).

kritik

Denne artikel eller det følgende afsnit er ikke tilstrækkeligt forsynet med dokumentation ( f.eks. Individuelle beviser ). Oplysninger uden tilstrækkeligt bevis kunne hurtigt fjernes. Hjælp venligst Wikipedia ved at undersøge oplysningerne og inkludere gode beviser.

Kritikere kalder de terraformerende teorier urealistiske af flere årsager:

  • Ingen af ​​de planeter, der teoretisk set er overvejet til terraforming, er blevet undersøgt nok til selv at kunne komme med halvvejs velbegrundede udsagn.
  • Ingen af ​​de processer, der formodes at medføre terraforming, er hidtil blevet forstået i en sådan grad, at virkningerne af metoderne kan forudsiges med tilstrækkelig nøjagtighed.
  • Temporale, materielle og energiske dimensioner af terraforming går ud over enhver acceptabel ramme for en vestlig industrikultur.
  • Desuden er det stadig uklart, om Mars kunne holde atmosfæren mobiliseret på denne måde, eller om resterne af det vand, der blev tilbage der, ikke ville fordampe i rummet, for eksempel gennem tvungen optøning, og i sidste ende planeten endnu mindre gennem såkaldt terraforming " beboeligt ”. Derudover har Mars ikke noget magnetfelt, der er værd at nævne, hvilket betyder, at solvindens partikelstråling ville "vaske væk" gasmolekylerne ukontrolleret.
  • Det er uden for rækkevidde at flytte hele maskineri eller enorme anlæg som spejle, metan eller CFC-producerende fabrikker; transport af en buggy, en lille vandtank og et fem-mands besætning til månen er den nuværende grænse for, hvad der er muligt. Forbruget af alle menneskelige tilgængelige energiressourcer i dag ville bringe en brøkdel af de nødvendige materialer i kredsløb.
  • Det giver ingen mening at tænke på at gøre fremmede planeter beboelige, så længe det ikke engang er muligt på jorden at kolonisere de forholdsvis livvenlige, men næsten ubeboede områder i ørkener og stepper på en økonomisk meningsfuld måde. Faktisk er ikke engang den modsatte proces stoppet; ørkendannelse og ørkendannelse fortsætter.
  • Der er også etiske og økologiske argumenter mod terraforming, da et muligvis eksisterende økosystem ville blive ødelagt af terraforming. Dette dilemma bliver bl.a. beskrevet i science fiction -romanen Red Mars , der viser retten til et fremmed miljø til at blive bevaret. Inden det gøres, skulle der udføres forskning for at afgøre, om økosystemer har udviklet sig der - og om de ville trives bedre eller endda dø af ved højere temperaturer.
  • Den rent økonomiske dimension af terraforming er hidtil næppe blevet undersøgt, hvilket sandsynligvis vil være en nødvendig betingelse for at stille ressourcer til rådighed til terraforming. Mere enkelt, hvor meget koster det at transportere et ton materiale til Mars?
  • Spørgsmål om ejerskab og brug af det terraformede rum er endnu ikke afklaret, både formelt og juridisk.

Paraterraformende

Netop på grund af kompleksiteten af ​​en komplet terraforming er begrebet para- eller pseudoterraformering , også kaldet worldhouse (fra det engelske ' worldhouse [concept] ' ; yderligere oversat som word house [begreb] ), dukket op.

Med paraterraforming er der bygget et beboeligt habitat, der muliggør fri vejrtrækning. Strukturer af denne art menes sædvanligvis at være betydeligt større end i øjeblikket almindelige luftkupler og består af et tag, der er en til flere kilometer højt, som er fastgjort af tårne ​​og kabler, lukket lufttæt og forsynet med en åndbar atmosfære. I princippet er der også mulighed for at puste et beskyttelsesdæksel ud ved hjælp af det overtryk, der hersker indeni og uden støtte, ligesom en luftekuppel. Overtrykket ville alligevel være nødvendigt, da trykket er uegnet eller for lavt for menneskeliv sammenlignet med en ikke-eksisterende eller meget tynd atmosfære (ligner Mars ). I sådanne tilfælde tjente kablerne og tårnene mere til at holde strukturen på jorden end til at forhindre den i at falde sammen.

Paraterraforming kunne realiseres hurtigere og udvides efter behov på en modulær måde, fra en lille region til omkreds af en hel planet. Tilhængere af dette koncept hævder, at dette allerede kan opnås med nutidens teknologi. Trods alt er mængden af ​​gasser ikke påkrævet, som det er tilfældet med den faktiske terraforming, men kun en lille del. På grund af sin modularitet kan den også implementeres på asteroider, der ikke kan holde nogen atmosfære.

En stor ulempe er imidlertid den krævede indsats til konstruktion og vedligeholdelse. Et verdenshus ville også være i fare på grund af lækager. Dette kan reduceres ved sektionering og sikkerhedsmekanismer. Truslen fra meteoritter spiller også ind.

Paraterraforming kan dog også bruges som et supplement og mellemtrin til fuldstændig eller delvis terraforming, hvor enkelte områder, der kan beboes af mennesker, er omgivet af et verdenshus, mens resten af ​​planeten er blevet transformeret med traditionel terraforming til i en sådan grad, at tilstrækkeligt tryk og temperatur til Der er vejrtrækning for planter.

Der blev gjort forsøg på at udvikle et autonomt økosystem på jorden i projekterne Biosphere 2 og Biosphere 3 .

Andre muligheder

En anden mulighed for at bruge fjendtlige steder (planeter, asteroider osv.) Er ikke at terraforme stedet, men at tilpasse det til mennesker - ved at ændre deres fysik gennem genteknik , bioteknologi ( cyborg osv.). Eksempler ville være tilpasning af organerne til lav tyngdekraft , forøgelse af lungevolumen for atmosfærer med lavere iltkoncentrationer , et eksoskelet til høje trykforhold og lignende.

Bortset fra de nuværende biotekniske implementeringsvanskeligheder vil der imidlertid sandsynligvis blive mobiliseret enorm modstand mod implementering, især på grund af de psykologiske virkninger. Desuden ville anvendelsesområdet stadig være begrænset, da intet pågældende himmellegeme har problemer, som de nævnte løsninger ville være tilstrækkelige i henhold til aktuelle ideer.

Se også

Weblinks

Commons : Terraforming  - samling af billeder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Terraforming  - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

  1. ↑ C. McKay, J. Kasting, O. Toon: Making Mars Beboelig (engelsk) - Nature (Edition 352), den 8. august, 1991, pp 489-496..
  2. ↑ Alt om Venus . NASA, adgang 9. marts 2021.
  3. ^ A b Mark A. Bullock, David H. Grinspoon: Klimaets stabilitet på Venus. I: Journal of Geophysical Research: Planets. 101, 1996, s. 7521, doi: 10.1029 / 95JE03862 ; se også PDF ( Memento fra 20. september 2004 i internetarkivet )
  4. ↑ KR Sridhar, JE Finn, MH Kliss: In-situ ressourceudnyttelse teknologier til Mars livsbevarende systemer. ( Memento af 2. september 2006 i internetarkivet ) (engelsk) - Adv Space Res; 25 (2), 2000, s. 249-55. PMID 11542809
  5. ↑ Teknologiske krav til Terraforming Mars (engelsk) - SAO / NASA ADS Astronomy Abstract Service , juni 1993, bibcode : 1993jpmc.confX .... Z ; se også users.globalnet.co.uk
  6. ↑ 5. Resumé og udsigter ( erindring af 3. oktober 2016 i internetarkivet ) - Terraforming - Der Mars. S. 8; German Space Society ; bl.a. med "[...] og planter ikke meget mere end 50 millibars." (adgang 2. oktober 2016).
  7. ↑ Heise Nyhedstelegraf: NASA: Med forudsigelige midler ikke terraforming Mars muligt
  8. ↑ NEOShield projekt: Systematisk asteroide forsvar. (PDF; 355 KB) German Aerospace Center , 3. februar 2012, åbnet 31. juli 2021 .
  9. ↑ Indgang til CAS -nr. 76-19-7 i GESTIS stof database over den IFA , adgang den 6. maj 2015. (JavaScript kræves)
  10. ↑ Charles Darwins økologiske eksperiment på Ascension isle (engelsk) - Howard Falcon -Lang for BBC News , 1. september 2010.