Mars Praktischer Leitfaden zum Terraforming für Hausfrauen

Gutes Ende der Woche, Habra Wie aus früheren Artikeln über den Mars und die marsnahen Themen hervorgeht, erregt das Thema der Hardcore-Kolonisierung des Mars die Gedanken vieler betroffener Bürger. Wenn Sie einer dieser Bürger sind und Apfelbäume unter dem Marshimmel blühen sehen - für Sie eine Grundsatzfrage, dann kommen Sie herein.



Stellen Sie sich also vor, eines schönen Morgens wachte die Menschheit auf und beschloss, eine multiplanetare Zivilisation zu werden. Für mich ist das eine gute, gute Idee. Ich würde wirklich gerne in einer Welt leben, in der fabelhaftes Geld nicht für die Entwicklung von Waffen, sondern für die Kolonisierung des Weltraums verwendet wird. Aber zurück zu unserem Thema: Die Menschheit hat beschlossen, die Erde 2.0 zu bauen. Wir haben nicht viele Kandidaten. Genau genommen zwei: Mars und Venus. Diesmal sprechen wir über den Mars.

Viele werden sagen: „Ah, Mars - es ist der Erde so ähnlich! Ein bisschen Podshamanit und du kannst besiedeln! “ Ja, der Mars hat fast die gleiche Neigung der Rotationsachse wie die Erde. Ja, die Dauer des Mars-Tages ist fast dieselbe wie die der Erde. Und damit beginnen für uns die positiven Vorteile des Marsendes und der RIESIGEN Probleme. Und eines der Ziele dieses Artikels ist es, den Menschen einen etwas hoffnungslosen Zustand in Bezug auf den Mars zu vermitteln.

Um die Schwierigkeiten zu verstehen, die die Menschheit haben muss, um einen ganzen Planeten zu terraformieren, genügt es, sich eine seltsame Situation vorzustellen. Stellen Sie sich vor, ein finnischer Milliardär wäre in die Sahara geflogen. Nachdem wir im Sand herumgewandert waren und Tausende von Kilometern lang nichts Interessantes gesehen hatten, war unser Held deprimiert. Und auch die Hitze und auch die Trockenheit - die Menschen im Norden sind daran nicht gewöhnt. Und so wird der Finne von der Idee besucht, an diesem unfreundlichen Ort ein kleines Stück Finnland mit einer Fläche von mehreren tausend Quadratkilometern zu bauen. Finn will felsige Berge mit Pinienwäldern, in denen Rentiere und Bären lebten. Damit im kalten Wasser der Seen Schmelze aufgefangen werden konnte. Und natürlich wäre es schön, mehrere kleine finnische Städte zu bauen. Aber es gibt ein Problem: Auf vielen tausend Kilometern gibt es nichts als Sanddünen. Das heißt, absolut alles: Steine ​​für Felsen, Kiefern, Hirsche, Bären, Stint, Wasser für Flüsse und Seen - das muss man aus der Ferne mitbringen. Und auch, um ein großes Problem mit dem Klima zu lösen, das sich völlig vom finnischen unterscheidet. Wenn Sie sich vorstellen können, dass dies alles ist, sollten Sie wissen: Ein Stück Sahara herauszufinden ist unendlich einfacher und billiger als eine Kopie der Erdbedingungen auf dem gesamten Planeten Mars zu erstellen.

Nach meinen Beobachtungen verstehen die Menschen die Bedeutung von „Terraforming“ oft nicht vollständig. Wenn man die Kommentare vieler gewöhnlicher Menschen zur Terraforming des Mars liest, hat man das stetige Gefühl, dass für viele die Transformation des gesamten Planeten etwas komplizierter ist als der Bau einer Toilette im Land. Ich möchte Sie enttäuschen, Erdling: Wenn Sie eine Reparatur auf planetarischer Ebene starten, stehen Sie vor Problemen auf planetarischer Ebene. Einige glauben ernsthaft, dass wenn wir den atmosphärischen Druck des Mars auf ein Niveau erhöhen, dass Sie ohne Raumanzüge gehen können, die Gnade kommt, dann werden wir leben. Nein, wir werden nicht heilen. Bei Terraformierung ist der atmosphärische Druck einer von mehreren Punkten, obwohl er sehr wichtig ist. Schließlich ist die gesamte Essenz des Terraforming die Schaffung terrestrischer Bedingungen, und dies ist nicht nur die Atmosphäre mit ihrem Druck und ihrer Gaszusammensetzung, sondern auch die Hydrosphäre, sondern auch die Biosphäre. Wenn ein Koch ein Abendessen für hundert Personen vorbereitet, kann er berechnen, wenn er weiß, wie viele Produkte für eine Person geeignet sind: wie viele Zutaten er für hundert Personen benötigt. Wenn einige Zutaten schmerzlich fehlen, können Sie nicht das Abendessen kochen und nicht alle füttern. Terraforming ist das gleiche. Das irdische Leben in der Form, in der wir es kennen, existiert genau deshalb, weil die Zusammensetzung und Menge der Zutaten für seine Existenz genau so sind, wie sie sind. Auf dem Mars ist alles ganz anders. Die verfügbaren Ressourcen des Mars reichen eindeutig nicht aus. Wenn wir wissen, wie viele Tonnen Wasser und Atmosphäre pro Quadratkilometer Erdoberfläche vorhanden sind, können wir berechnen: genau wie viel wir auf dem Mars hinzufügen müssen, um die gleichen Indikatoren zu erreichen.

Technologie

Aber wir kommen nicht aus einem schüchternen Dutzend und sind fest davon überzeugt, dass das Leben unter Glas- und Stahlkuppeln nicht unser Weg ist. Und bevor wir beginnen, möchte ich den Stand der Technik festlegen, den die Menschheit nach der Logik der Dinge zum Zeitpunkt des Beginns der Transformation des Mars besitzen sollte.

Wir (höchstwahrscheinlich) NICHT:

1. Fahren Sie mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit.
2. Erstellen Sie Portale durch den Raum, um Menschen und Waren zu bewegen.

WIR SIND IN DER LAGE:

1. Nutzen Sie die Energie der Kernfusion.
2. Holen Sie sich Rohstoffe außerhalb der Erde (Asteroiden, Monde, Planeten) und verarbeiten Sie sie.
3. Baue Siedlungen im Weltraum, weit weg von der Erde.
4. Schaffen Sie geschlossene, sich selbst tragende Ökosysteme in Weltraumsiedlungen.
5. Bauen Sie riesige Strukturen im Weltraum, um die Energie der Sonne effizient zu nutzen.
6. Baue Fabriken weit weg von der Erde, die automatische interplanetare Stationen, Roboter, Motoren und vieles mehr produzieren können.
7. Erstellen Sie fortschrittliche Systeme für künstliche Intelligenz, die die Entwicklung von Mineralien auf Asteroiden, den Bau von Stationen und Fabriken im Weltraum steuern können.
8. Bauen Sie Weltraumaufzüge und / oder andere wirtschaftliche Systeme, um Waren in die Umlaufbahn zu bringen.
9. Die Bewegung im Sonnensystem ist schneller als jetzt. Verwendung von Nuklearraketenmotoren oder anderer fortschrittlicher Technologie.

Es ist klar, dass dieses technologische Niveau keine Frage von ein paar Jahrzehnten ist. Nach den optimistischsten Prognosen werden wir nicht früher als in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts, wenn nicht später, etwas Ähnliches erreichen können.

Magnetosphäre

Ja, ich verstehe, dass sie mir in den Kommentaren sagen werden, dass die Magnetosphäre nicht benötigt wird und es eine ziemlich dichte Atmosphäre geben wird. Aber Sie müssen zugeben: Die Magnetosphäre verlangsamt dennoch den Prozess der atmosphärischen Flucht in den Weltraum. Im Fall des Mars ist dies ein wichtiger Moment. Und das irdische Leben ist an das Leben in einem Magnetfeld angepasst. Aber auf dem Mars gibt es grob gesagt keine Magnetosphäre. Der Sonnenwind bläst den Rest der Atmosphäre weg und hochenergetische Teilchen fliegen freudig vom Weltraum zur Oberfläche der Marswüste. Das Problem mit der Magnetosphäre kann auf mindestens zwei Arten gelöst werden. Der erste wurde kürzlich geschrieben, unter anderem über Habré: die Schaffung eines künstlichen Magnetschilds . Dies ist eine ziemlich kostengünstige Option, und wenn sie funktioniert, ist es wichtig, dass dieses System ohne Unterbrechung funktioniert. (Obwohl mir, um ehrlich zu sein, nicht ganz klar ist: Wie wird es möglich sein, einen magnetischen Regenschirm für eine lange Zeit in einer stabilen Umlaufbahn zu halten, wenn er ständig mit einem großen Strom geladener Teilchen der Sonne interagiert. Dies ist in der Tat ein riesiges elektromagnetisches Sonnensegel.)



Die zweite Möglichkeit besteht darin, zu versuchen, die Mars-Magnetosphäre wiederzubeleben. Es wird soooooooooooooooooooo schwer zu tun sein, wenn es überhaupt möglich ist. Ich werde diese Idee jedoch speziell berücksichtigen, damit der Leser den Umfang der Arbeit verstehen kann, die auf dem Mars ausgeführt werden muss. Die Idee ist, einen massiven Satelliten in der Marsumlaufbahn zu sammeln, der Gezeiten im Kern des Planeten verursacht und so einen Planetendynamo startet. Das ist wahnsinnig teuer, aber wenn es funktioniert, gibt es einige Boni:

1. Sie müssen sich keine Sorgen machen, dass sich das Magnetfeld von einem Meteoriten abschaltet, der in einen Satelliten fällt, der einen künstlichen Magnetschild trägt.
2. Das Erwachen des Marsvulkanismus ist möglich, was sich günstig auf die Versorgung der Atmosphäre mit vulkanischen Gasen auswirkt.
3. Es ist für eine lange Zeit real und erfordert keine Wartung.
4. Dies stabilisiert den Neigungswinkel der Rotationsachse des Mars.
5. Wenn alles korrekt implementiert ist, ist es durchaus möglich, Mondzyklen ähnlich wie bei der Erde zu erhalten.
6. Marsastrologen werden eine neue Ära in der Erstellung von Astro-Vorhersagen einleiten. Drei Monde am Himmel! Drei !!!

Sie können die Parameter eines solchen Satelliten berechnen. Wenn wir uns vorstellen, dass es absolut proportional zum Erdmond ist, dann wird seine Masse bei einer ähnlichen Dichte wie die des Mondes etwa 7,9 × 10¹⁸ Tonnen betragen und sein Durchmesser etwa 1650 km betragen. Um zu verstehen, wie viel dies ist, kann man sich vorstellen, dass dieser Satellit 21.643.835.620.000.000 Wolkenkratzer des Empire State Building wiegen wird und sein Durchmesser die Entfernung von Berlin nach Chisinau ist.

Weiter im Text werden weitere Zahlen angezeigt, die die Masse und den Durchmesser angeben. Und wenn Sie sich immer noch nicht von der Größe der Dinge inspirieren lassen, die wir hier diskutieren, dann ist hier eine andere Analogie:

Stellen Sie sich vor, wir wollen den Marsmond in der Marsumlaufbahn bauen, indem wir Baumaterial von der Marsoberfläche heben. Stellen Sie sich vor, wir haben eine Rakete, die 100 Tonnen Nutzlast in die gewünschte Umlaufbahn bringen kann. Stellen Sie sich vor, wir schicken jede Stunde 10 solcher Raketen. Wir machen das die ganze Zeit, 24 Stunden am Tag. Wir werden nur 900 Milliarden Jahre brauchen, um das Projekt abzuschließen. (Ich möchte im Voraus warnen, dass alle von mir verwendeten Analogien ziemlich willkürlich sind und es durchaus möglich ist, dass die Menschheit, wenn sie sich ernsthaft mit der Terraformierung von Planeten beschäftigt, über Technologien verfügt, die es relativ einfach machen, massiven Raum zu bewegen Blöcke.)

Beeindruckend? Weiter wird noch interessanter.

Atmosphäre

Wir wollen immer noch Bedingungen auf dem Mars erfassen, die denen auf der Erde ähnlich sind. Wir stehen mitten in der Marswüste und träumen von Gärten, wie ein Finne, der mitten in der Sahara steht und von Finnland träumt und riecht. Aber im Gegensatz zu den Finnen haben wir ein sehr ernstes Problem: Es gibt nichts zu atmen. Und es gibt nicht so viele Gase auf dem Mars , um eine dichte Atmosphäre zu schaffen, die zum Atmen geeignet ist. Tatsächlich ist die Marsatmosphäre nicht viel dichter als ein Vakuum. Sie müssen also die verfügbaren Daten inventarisieren und die fehlenden Daten einbringen. Auf dem Mars gibt es pro Quadratkilometer der Oberfläche 173.000 Tonnen Gase, von denen 95% Kohlendioxid sind. Wenn wir wollen, dass „alles wie auf der Erde ist“, brauchen wir für jeden Quadratkilometer der Oberfläche 10 Millionen Tonnen Gase, von denen 22% Sauerstoff und 78% Stickstoff sind. Was? Stickstoff wird nicht benötigt, verwalten wir CO2 oder anderes Gas? Leider nein, wir werden es nicht schaffen. Stickstoff macht die Atmosphäre neutraler und stabiler. Stickstoff wird von der Biosphäre nicht so aktiv fixiert wie Kohlenmonoxid. Darüber hinaus ist Luftstickstoff, der an biochemischen Reaktionen beteiligt ist, ein wesentlicher Bestandteil der überwiegenden Mehrheit der Moleküle, aus denen das bekannte Leben besteht. Der Kern jeder Aminosäure, die Proteinstrukturen bildet, ist ein Stickstoffmolekül. Und wie oft Stickstoff im DNA-Molekül gefunden wird, sehen Sie in der folgenden Abbildung (Stickstoff ist dort blau übermalt). Also kein Stickstoff - kein Leben!



Also haben wir uns entschieden, was und was wir in der Atmosphäre brauchen. Stellen wir uns nun vor: Wie viel kostet es? Nach groben Schätzungen sollten der Marsatmosphäre 1,432 x 10¹⁵ Tonnen Gase oder ein Stickstoff-Sauerstoff-Eisball mit einem Durchmesser von 140 km zugesetzt werden. Dieses Mal werden wir, um zu verstehen, wie viel dies ist, das SpaceX Interplanetary Transport System und ihre Big Falcon Rocket verwenden , die 150 Tonnen Nutzlast zum Mars liefern werden. (Hallo, Ilon!) Stellen Sie sich vor, wir senden seit unzähligen Jahren 10 Raketen pro Stunde 24 Stunden am Tag zum Mars. Wir transportieren Stickstoff- und Sauerstoffeis - es nimmt also weniger Platz ein. Wir werden nur 109 Millionen Jahre brauchen, um die Marsatmosphäre zu füllen. Daher wird nicht jeder das Pflanzen von Apfelbäumen auf dem Mars überleben. Vielmehr nicht nur alles. Nur wenige können das.

Aber das ist noch nicht alles!

Hydrosphäre

Trotz der Informationen auf Wikipedia, dass geschmolzenes Mars-Eis den Mars mit einer Meerestiefe von 35 Metern bedecken könnte (wenn dieses Wasser gleichmäßig verteilt ist), beeile ich mich, viele zu verärgern: Mars ist ein außergewöhnlich trockener Planet. Wenn Sie das gesamte Wasser der Erde gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilen, beträgt die Tiefe der Ozeane 2,7 Kilometer . Trotzdem sind die terrestrischen Wüsten ziemlich umfangreich. Im Falle des Mars kann Wasser, selbst wenn der atmosphärische Druck stark erhöht wird, nur in Form von Polkappen und von Schnee auf dem Olymp beobachtet werden. Also ja, ja: Wasser muss auch von außen transportiert werden. Und die Menge an Wasser, die zum Mars geliefert werden muss, ist nicht mit der Menge an atmosphärischen Gasen vergleichbar.

Durchschnittlich etwa 2,6 Milliarden Tonnen Wasser pro Quadratkilometer Erdoberfläche. Um dieses Verhältnis zur Erde auf dem Mars zu bringen, müssen dem Planeten 3,27 × 10¹ water Tonnen Wasser zugeführt werden. Dies ist ein Eisball mit einem Durchmesser von ca. 900 km. Das heißt, der Körper ist vergleichbar groß wie Ceres . Und das ist traurig, denn wir müssen viel länger als die Atmosphäre Wasser zum Mars transportieren: Die fehlende Hydrosphäre ist massiv etwa 230-mal schwerer als die fehlende Atmosphäre. Denk nach, Elon Musk!

Biosphäre

Die Masse der terrestrischen Biosphäre beträgt etwa 2,4 Billionen Tonnen. Mit anderen Worten, es sind durchschnittlich 4.700 Tonnen pro Quadratkilometer. In Bezug auf den Mars werden es ungefähr 680 Milliarden Tonnen sein. Einerseits ist dies sehr wenig und dies könnte vernachlässigt werden. Andererseits ist nicht ganz klar: Wie viele chemische Elemente enthält Marsgesteine ​​für das Leben und was (und wie viel) muss hinzugefügt werden? Derzeit sind Forschungsdaten zur chemischen Zusammensetzung von Marsgesteinen unvollständig. Wenn wir annehmen, dass die Dichte der Biomasse gleich der Dichte des Wassers ist, könnte eine potenzielle Marsbiomasse in eine Kugel mit einem Durchmesser von 11 Kilometern passen (wenn ein Kubikmeter der Biosphäre als gleichgewichtig mit einem Kubikmeter Wasser angesehen wird).

Um unsere Marsdefizite mit folgender Abbildung zusammenzufassen:

Anstelle eines Nachwortes

Vielleicht werde ich mit diesem Artikel einige Bürger verärgern, die optimistisch über die nächste Terraforming des Mars sind. Selbst unsere entfernten Nachkommen werden die Apfelbäume nicht unter dem blauen Mars-Himmel blühen sehen. Man kann sich endlos vorstellen, wie wir thermonukleare Ladungen auf den Polkappen des Mars explodieren lassen. Oder äquatoriale Gebiete mit genetisch identifizierten Bakterien und Flechten säen. Oder wärmen Sie den Planeten mit riesigen Orbitalspiegeln. Aber die harte Realität ist folgende: Es ist unmöglich, ein Haus ohne Baumaterial zu bauen. Und auf dem Mars gibt es bisher nicht annähernd alles Notwendige, um Bedingungen und eine Biosphäre zu schaffen, die den terrestrischen ähnlich ist. Ich fordere nicht auf, den Traum vom Terraforming des Mars aufzugeben, sondern im Gegenteil. Wenn wir ernsthaft beabsichtigen, eine biologische Spezies zu werden, die über die Grenzen unserer Wiege hinausgegangen ist, und lernen, die Bedingungen auf unseren Planeten auf anderen Planeten günstig zu gestalten, ist es für uns äußerst wichtig, die Komplexität dieses Vorhabens zu erkennen. Ich halte dies für einen notwendigen Schritt in Richtung unseres Ziels. Denn nur dann können wir Werkzeuge schaffen, mit denen wir genau dieses Ziel erreichen können. Und doch muss die Menschheit lernen, für Jahrtausende zu planen und nicht für schnellen Gewinn zu leben. Dies ist zwar ein Thema für ein völlig anderes Gespräch.

Und als Trostpreis schlage ich allen vor, die die wunderbaren Darstellungen des terraformierten Mars bewundern möchten. Amen!)



PS: Ja, ich hätte fast vergessen: Brauche ich einen Artikel darüber, welche Technologien zur Terraformierung des Mars verwendet werden können und wo ich dafür Baumaterialien bekommen kann?