Marte Guía práctica de terraformación para amas de casa

Buen fin de semana, habra Como se vio en artículos anteriores sobre Marte y los temas casi marcianos, el tema de la colonización extrema de Marte excita las mentes de muchos ciudadanos preocupados. Si eres uno de esos mismos ciudadanos y ves manzanos floreciendo bajo el cielo marciano, para ti es una cuestión de principios, entonces entra.



Entonces, imagina que una hermosa mañana, la humanidad se despertó y decidió convertirse en una civilización multi-planetaria. Para mí, esta es una buena, buena idea. Realmente me gustaría vivir en un mundo donde el dinero fabuloso no se destina al desarrollo de armas, sino a la colonización del espacio. Pero volviendo a nuestro tema: la humanidad ha decidido construir la Tierra 2.0. No tenemos muchos candidatos. Estrictamente hablando, dos: Marte y Venus. Esta vez estamos hablando de Marte.

Muchos dirán: “Ah, Marte, ¡es muy similar a la Tierra! ¡Un pequeño podshamanit y puedes poblarlo! Sí, Marte tiene casi la misma inclinación del eje de rotación que la Tierra. Sí, la duración del día marciano es casi la misma que la de la Tierra. Y en esto, las ventajas positivas para nosotros terminan en Marte y comienzan los problemas GIGANTES. Y uno de los objetivos de este artículo es transmitir a las personas un estado de cosas un poco desesperado con respecto a Marte.

Para comprender las dificultades que la humanidad tendrá que decidir para terraformar un planeta entero, es suficiente imaginar una situación extraña. Imagine que un multimillonario finlandés voló al desierto del Sahara. Después de deambular por la arena y no ver nada interesante durante miles de kilómetros, nuestro héroe estaba deprimido. Y también el calor, y también la sequedad: la gente del norte no está acostumbrada a esto. Y así, el finlandés es visitado por la idea de construir en este lugar hostil un pequeño pedazo de Finlandia con un área de varios miles de kilómetros cuadrados. Finn quiere montañas rocosas cubiertas de bosques de pinos donde vivían renos y osos. Para que en las frías aguas de los lagos se pudriera oler. Y, por supuesto, sería bueno construir varias pequeñas ciudades finlandesas. Pero hay un problema: alrededor, durante muchos miles de kilómetros, no hay nada más que dunas de arena. Es decir, absolutamente todo: piedras para rocas, pinos, ciervos, osos, olores, agua para ríos y lagos: hay que traerlos desde lejos. Y también para resolver un gran problema con el clima, que es completamente diferente del finlandés. Si pudieras imaginar que esto es todo, entonces deberías saber: descubrir un pedazo de Sahara es infinitamente más simple y más barato que crear una copia de las condiciones de la Tierra en todo el planeta Marte.

Según mis observaciones, las personas a menudo no entienden completamente el significado de algo como "terraformación". Al leer los comentarios de muchas personas comunes con respecto a la terraformación de Marte, hay una sensación constante de que, para muchos, la transformación de todo el planeta es un poco más complicada que construir un baño en el país. Quiero decepcionarte, terrícola: cuando comienzas una reparación a escala planetaria, te enfrentas a problemas de escala planetaria. Algunos creen seriamente que si elevas la presión atmosférica marciana a un nivel tal que puedes caminar sin trajes espaciales, entonces llega la gracia, entonces viviremos. No, no curaremos. Cuando se terraforman, la presión atmosférica es uno de varios puntos, aunque muy importante. Después de todo, toda la esencia de la terraformación es la creación de condiciones cercanas a la terrestre, y esto no es solo la atmósfera con su presión y composición de gases, sino también la hidrosfera, pero también la biosfera. Cuando un cocinero prepara la cena para cien personas, entonces, sabiendo cuántos productos irán para una persona, podrá calcular: cuántos ingredientes necesitará para cien personas. Si faltan algunos ingredientes, entonces no puedes cocinar la cena y no alimentar a todos. Terraformar es lo mismo. La vida terrenal, en la forma en que la conocemos, existe precisamente debido al hecho de que la composición y la cantidad de ingredientes para su existencia son exactamente lo que son. En Marte, todo es muy diferente. Los recursos marcianos disponibles son claramente insuficientes. Sabiendo cuántas toneladas de agua y atmósfera por kilómetro cuadrado de la superficie terrestre, podemos calcular: exactamente cuánto necesitamos agregar a Marte para lograr los mismos indicadores.

Tecnología

Pero no somos de una tímida docena y estamos firmemente convencidos de que vivir bajo cúpulas de vidrio y acero no es nuestro camino. Y antes de comenzar, me gustaría estipular el nivel de tecnología que, según la lógica de las cosas, la humanidad debería poseer en el momento del comienzo de la transformación de Marte.

Nosotros (lo más probable) NO PODEMOS:

1. Viaje a una velocidad cercana a la velocidad de la luz.
2. Crea portales a través del espacio para mover personas y mercancías.

SOMOS CAPAZ

1. Usa la energía de la fusión nuclear.
2. Obtenga materias primas fuera de la Tierra (asteroides, lunas, planetas) y procese.
3. Construye asentamientos en el espacio exterior, lejos de la Tierra.
4. Crear ecosistemas cerrados y autosuficientes en asentamientos espaciales.
5. Construya estructuras gigantes en el espacio exterior, permitiendo el uso eficiente de la energía del sol.
6. Construya fábricas lejos de la tierra, capaces de producir estaciones interplanetarias automáticas, robots, motores y mucho más.
7. Cree sistemas avanzados de inteligencia artificial que puedan gestionar el desarrollo de minerales en los asteroides, la construcción de estaciones, fábricas ubicadas en el espacio profundo.
8. Construya ascensores espaciales y / u otros sistemas económicos para entregar mercancías en órbita.
9. Moverse por el sistema solar es más rápido que ahora. Uso de motores de cohetes nucleares u otra tecnología avanzada.

Está claro que este nivel de tecnología no es cuestión de un par de décadas. Según los pronósticos más optimistas, podremos lograr algo similar no antes de la segunda mitad de este siglo, si no más tarde.

Magnetosfera

Sí, entiendo que en los comentarios me dirán que la magnetosfera no es necesaria y que habrá una atmósfera bastante densa. Pero debes admitir: la magnetosfera, sin embargo, ralentiza el proceso de escape atmosférico al espacio exterior. En el caso de Marte, este es un momento importante. Y la vida terrenal está adaptada a la vida en un campo magnético. Pero en Marte, en términos generales, no hay magnetosfera. El viento solar expulsa el resto de la atmósfera y las partículas de alta energía vuelan alegremente desde el espacio hasta la superficie del desierto marciano. El problema con la magnetosfera se puede resolver al menos de dos maneras. El primero fue escrito recientemente, incluso en Habré: la creación de un escudo magnético artificial . Esta es una opción bastante económica, y si funciona, es importante que este sistema funcione sin interrupción. (Aunque, para ser honesto, no está del todo claro para mí: ¿cómo será posible mantener un paraguas magnético en una órbita estable durante mucho tiempo si interactúa constantemente con una gran corriente de partículas cargadas del Sol. De hecho, esta es una gran vela solar electromagnética).



La segunda opción es tratar de revivir la magnetosfera marciana. Será muuuuuuuuuuuuy difícil de hacer si es posible. Pero consideraré específicamente esta idea para que el lector pueda comprender la escala del trabajo que debe hacerse en Marte. La idea es recolectar un satélite masivo en la órbita marciana, causando mareas en el núcleo del planeta y, por lo tanto, lanzar una dinamo planetaria. Esto es increíblemente costoso, pero si funciona, dará algunos bonos:

1. No hay que preocuparse de que el campo magnético se apague de un meteorito que cae en un satélite que soporta un escudo magnético artificial.
2. Es posible el despertar del volcanismo marciano, lo que afectará favorablemente la alimentación de la atmósfera con gases volcánicos.
3. Es real durante mucho tiempo y no requiere mantenimiento.
4. Esto estabiliza el ángulo de inclinación del eje de rotación de Marte.
5. Si todo se implementa correctamente, entonces es bastante posible obtener ciclos lunares similares a los terrenales.
6. Los astrólogos marcianos comenzarán una nueva era en la compilación de pronósticos astronómicos. ¡Tres lunas en el cielo! Tres !!!

Puede calcular los parámetros de dicho satélite. Si imaginamos que es absolutamente proporcional a la Luna de la Tierra, entonces con una densidad similar a la de la luna, su masa será de aproximadamente 7.9 × 10¹⁸ toneladas, y su diámetro será de aproximadamente 1650 km. Para entender cuánto es esto, uno puede imaginar que este satélite pesará como 21.643.835.620.000.000 rascacielos del Empire State Building, y su diámetro es la distancia de Berlín a Chisinau.

Más adelante en el texto habrá más números que indican la masa y los diámetros. Y si todavía no está inspirado por la escala de las cosas que estamos discutiendo aquí, entonces aquí hay otra analogía:

Imagine que queremos construir la luna marciana en la órbita de Marte levantando material de construcción de la superficie de Marte. Imagine que tenemos un cohete que puede arrojar 100 toneladas de carga útil en la órbita deseada. Imagine que cada hora enviamos 10 misiles de este tipo. Hacemos esto todo el tiempo, las 24 horas del día. Nos llevará solo 900 mil millones de años completar el proyecto. (Me gustaría advertir de antemano que todas las analogías que utilizo son bastante arbitrarias y es muy posible que para cuando la humanidad se dedique seriamente a los planetas de terraformación, tendrá tecnologías que harán que sea relativamente fácil mover el espacio masivo bloques)

Impresionante? Además será aún más interesante.

Ambiente

Todavía queremos capturar condiciones en Marte que sean similares a las terrestres. Nos paramos en medio del desierto marciano y soñamos con jardines, como un finlandés parado en medio del Sahara y soñando con Finlandia y el olor. Pero, a diferencia del finlandés, tenemos un problema muy grave: no hay nada que respirar. Y no hay tantos gases en Marte para crear una atmósfera densa adecuada para respirar. De hecho, la atmósfera marciana no es mucho más densa que un vacío. Por lo tanto, debe hacer un inventario de lo que está disponible y traer los que faltan. En Marte, por kilómetro cuadrado de superficie, hay 173 mil toneladas de gases, el 95% de los cuales es dióxido de carbono. Si queremos "que todo sea como en la Tierra", entonces por cada kilómetro cuadrado de la superficie necesitamos 10 millones de toneladas de gases, de los cuales el 22% es oxígeno y el 78% es nitrógeno. Que? No se necesita nitrógeno, ¿gestionamos CO2 u otro gas? Por desgracia, no, no lo lograremos. El nitrógeno hace que la atmósfera sea más neutral y estable. El nitrógeno no está tan activamente fijado por la biosfera como el monóxido de carbono. Además, el nitrógeno atmosférico, que participa en las reacciones bioquímicas, es un componente integral de la gran mayoría de las moléculas en las que consiste la vida conocida. El núcleo de cualquier aminoácido que forma estructuras de proteínas es una molécula de nitrógeno. Y con qué frecuencia se puede encontrar nitrógeno en la molécula de ADN en la siguiente ilustración (el nitrógeno está pintado de azul). Entonces, sin nitrógeno, ¡sin vida!



Entonces decidimos qué y qué necesitamos en la atmósfera. Ahora, imaginemos: ¿cuánto es? Según estimaciones aproximadas, se deberían agregar a la atmósfera de Marte 1.432 x 10¹⁵ toneladas de gases o una bola de hielo de nitrógeno y oxígeno de 140 km de diámetro. Esta vez, para comprender cuánto es esto, utilizaremos el sistema de transporte interplanetario SpaceX y su Big Falcon Rocket , que entregará 150 toneladas de carga útil a Marte. (¡Hola, Ilon!) Imagina que enviamos a Marte 10 cohetes por hora, las 24 horas del día, durante incontables años. Transportamos hielo de nitrógeno y oxígeno, por lo que ocupa menos espacio. Nos llevará solo 109 millones de años llenar la atmósfera de Marte. Entonces, no todos sobrevivirán a la plantación de manzanos en Marte. Más bien, no solo todo. Pocos pueden hacer esto.

¡Pero eso no es todo!

Hidrosfera

A pesar de la información en Wikipedia que el hielo marciano derretido podría cubrir Marte con una profundidad oceánica de 35 metros (si esta agua se distribuye uniformemente), me apresuro a molestar a muchos: Marte es un planeta excepcionalmente seco. Si distribuye toda el agua de la Tierra de manera uniforme sobre la superficie de la Tierra, la profundidad de los océanos será de 2.7 kilómetros . A pesar de lo anterior, los desiertos terrestres son bastante extensos. En el caso de Marte, incluso si la presión atmosférica se eleva mucho, el agua solo se puede observar en forma de capas polares y de nieve en la parte superior del Olimpo. Entonces sí, sí: el agua también tendrá que ser transportada desde el exterior. Y la cantidad de agua que deberá entregarse a Marte no se compara con la cantidad de gases atmosféricos.

En promedio, alrededor de 2.600 millones de toneladas de agua por kilómetro cuadrado de la superficie terrestre. Para llevar esta proporción a la Tierra en Marte, será necesario entregar 3.27 × 10¹⁷ toneladas de agua al planeta. Esta es una bola de hielo con un diámetro de aproximadamente 900 km. Es decir, el cuerpo es comparable en tamaño a Ceres . Y esto es triste, porque tenemos que llevar agua a Marte mucho más tiempo que la atmósfera: en masa, la hidrosfera faltante es aproximadamente 230 veces más pesada que la atmósfera faltante. ¡Piensa, Elon Musk!

Biosfera

La masa de la biosfera terrestre es de aproximadamente 2,4 billones de toneladas. En otras palabras, es, en promedio, 4.700 toneladas por kilómetro cuadrado. En términos de Marte, será de aproximadamente 680 mil millones de toneladas. Por un lado, esto es muy poco y esto podría ser descuidado. Pero, por otro lado, no está del todo claro: ¿cuántos elementos químicos necesarios para la vida contienen las rocas marcianas y qué (y cuánto) se debe agregar? Por el momento, los datos de investigación sobre la composición química de las rocas marcianas están incompletos. Si suponemos que la densidad de la biomasa es igual a la densidad del agua, entonces una posible biomasa marciana podría caber en una esfera con un diámetro de 11 kilómetros (si un metro cúbico de la biosfera se considera igual en peso a un metro cúbico de agua).

Para resumir nuestros déficits marcianos con la siguiente ilustración:

En lugar de un epílogo

Tal vez molestaré con este artículo a algunos ciudadanos que son optimistas sobre la terraformación más cercana de Marte. Incluso nuestros descendientes lejanos no verán los manzanos que florecen bajo el cielo azul marciano. Uno puede fantasear sin cesar sobre cómo explotaremos las cargas termonucleares en los casquetes polares de Marte. O sembrar áreas ecuatoriales con bacterias y líquenes genéticamente identificados. O calienta el planeta con espejos orbitales gigantes. Pero la dura realidad es esta: es imposible construir una casa sin materiales de construcción. Y en Marte, hasta ahora no hay casi todo lo necesario para crear condiciones y una biosfera similar a las terrestres. No insto a abandonar el sueño de terraformar Marte, sino todo lo contrario. Si tenemos la intención seria de convertirnos en una especie biológica que haya ido más allá de los límites de nuestra cuna y aprendamos a hacer condiciones favorables en nuestros planetas en otros planetas, entonces es extremadamente importante que nos demos cuenta de la complejidad de esta empresa. Considero que este es un paso necesario hacia nuestro objetivo. Después de todo, solo entonces podemos crear herramientas que nos permitan lograr este mismo objetivo. Y, sin embargo, la humanidad debe aprender a planificar durante milenios y no vivir para obtener ganancias rápidas. Es cierto, este es un tema para una conversación completamente diferente.

Y como premio de consolación, sugiero a todos aquellos que deseen admirar las maravillosas representaciones de Marte terraformado. Amén!)



PD: Sí, casi lo olvido: ¿necesito un artículo sobre qué tecnologías se pueden usar para terraformar Marte y dónde puedo obtener materiales de construcción para esto?