Die Idee, den Mars zu terraformieren - auch bekannt als "Earth's Twin" - ist eine faszinierende Idee. Zwischen dem Schmelzen der polaren Eiskappen, der langsamen Schaffung einer Atmosphäre und der anschließenden Gestaltung der Umgebung mit Laub, Flüssen und stehenden Gewässern gibt es genug, um fast jeden zu inspirieren! Aber wie lange würde ein solches Unterfangen dauern, was würde es uns kosten und ist es wirklich eine effektive Nutzung unserer Zeit und Energie?
Dies waren die Fragen, die in zwei Beiträgen behandelt wurden, die letzte Woche (Montag, 27. Februar - Mittwoch, 1. März) auf dem „Planetary Science Vision 2050 Workshop“ der NASA vorgestellt wurden. Die erste mit dem Titel „The Terraforming Timeline“ präsentiert einen abstrakten Plan, um den Roten Planeten in etwas Grünes und Bewohnbares zu verwandeln. Der zweite Titel mit dem Titel „Mars Terraforming - the Wrong Way“ lehnt die Idee des Terraforming insgesamt ab und bietet eine Alternative.
Das frühere Papier wurde von Aaron Berliner von der University of California in Berkeley und Chris McKay von der Abteilung für Weltraumwissenschaften am NASA Ames Research Center produziert. In ihrer Arbeit präsentieren die beiden Forscher einen Zeitplan für die Terraforming des Mars, der eine Erwärmungsphase und eine Sauerstoffphase sowie alle erforderlichen Schritte umfasst, die vorausgehen und folgen würden.
Wie sie in der Einleitung ihres Papiers darlegen:
„Terraforming Mars kann in zwei Phasen unterteilt werden. In der ersten Phase wird der Planet von der gegenwärtigen durchschnittlichen Oberflächentemperatur von -60 ° C auf einen Wert nahe der Erdtemperatur auf + 15 ° C erwärmt und eine dicke CO²-Atmosphäre wiederhergestellt. Diese Erwärmungsphase ist relativ einfach und schnell und kann ~ 100 Jahre dauern. In der zweiten Phase werden in der Atmosphäre O²-Werte erzeugt, die es Menschen und anderen großen Säugetieren ermöglichen würden, normal zu atmen. Diese Oxygenierungsphase ist relativ schwierig und würde 100.000 Jahre oder länger dauern, es sei denn, man postuliert einen technologischen Durchbruch. “
Bevor diese beginnen können, erkennen Berliner und McKay an, dass bestimmte „Pre-Terraforming“ -Schritte unternommen werden müssen. Dazu gehört die Untersuchung der Marsumgebung, um den Wasserstand an der Oberfläche, den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre und in Eisform in den Polarregionen sowie die Menge an Nitraten im Marsboden zu bestimmen. Wie sie erklären, sind all diese Faktoren der Schlüssel zur praktischen Herstellung einer Biosphäre auf dem Mars.
Bisher deuten die verfügbaren Beweise auf alle drei Elemente hin, die auf dem Mars im Überfluss vorhanden sind. Während das meiste Marswasser derzeit in Form von Eis in den Polarregionen und Polkappen vorliegt, gibt es dort genug, um einen Wasserkreislauf zu unterstützen - komplett mit Wolken, Regen, Flüssen und Seen. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass in den Polarregionen genügend CO² in Eisform vorhanden ist, um eine Atmosphäre zu schaffen, die dem Meeresspiegeldruck auf der Erde entspricht.
Stickstoff ist auch eine Grundvoraussetzung für das Leben und der notwendige Bestandteil einer atmungsaktiven Atmosphäre Neugierde Rover weisen darauf hin, dass Nitrate ~ 0,03 Massen-% des Bodens auf dem Mars ausmachen, was für die Terraformung ermutigend ist. Darüber hinaus müssen sich Wissenschaftler mit bestimmten ethischen Fragen befassen, die sich auf die Auswirkungen von Terraforming auf den Mars auswirken können.
Wenn es zum Beispiel derzeit Leben auf dem Mars gibt (oder Leben, das wiederbelebt werden könnte), würde dies ein unbestreitbares ethisches Dilemma für menschliche Kolonisten darstellen - insbesondere wenn dieses Leben mit dem Leben auf der Erde zusammenhängt. Wie sie erklären:
„Wenn das Leben auf dem Mars mit dem Leben auf der Erde zusammenhängt - möglicherweise aufgrund des Meteoritenaustauschs -, ist die Situation bekannt und es müssen Fragen dazu gestellt werden, welche anderen Arten von Leben auf der Erde eingeführt werden sollen und wann. Wenn jedoch das Leben des Mars in keinem Zusammenhang mit dem Leben auf der Erde steht und eindeutig eine zweite Genese des Lebens darstellt, werden erhebliche technische und ethische Fragen aufgeworfen. “
Um die erste Phase - „Die Erwärmungsphase“ - kurz und bündig abzubrechen, sprechen die Autoren ein Problem an, das uns heute bekannt ist. Im Wesentlichen verändern wir unser eigenes Klima hier auf der Erde, indem wir CO² und „Super-Treibhausgase“ in die Atmosphäre einbringen, wodurch die Durchschnittstemperatur der Erde mit einer Geschwindigkeit von vielen Grad Celsius pro Jahrhundert steigt. Und während dies auf der Erde unbeabsichtigt war, könnte es auf dem Mars zweckentfremdet werden, die Umwelt absichtlich zu erwärmen.
"Die Zeitspanne für die Erwärmung des Mars nach einer gezielten Anstrengung der Super-Treibhausgasproduktion ist kurz, nur etwa 100 Jahre", behaupten sie. „Wenn der gesamte Sonneneinfall auf dem Mars mit einem Wirkungsgrad von 100% erfasst würde, würde sich der Mars in etwa 10 Jahren auf erdähnliche Temperaturen erwärmen. Die Effizienz des Treibhauseffekts liegt jedoch plausibel bei etwa 10%, sodass die Zeit zum Erwärmen des Mars ~ 100 Jahre betragen würde. “
Sobald diese dicke Atmosphäre geschaffen wurde, besteht der nächste Schritt darin, sie in etwas Atmungsaktives für den Menschen umzuwandeln - wobei der O²-Wert etwa 13% des Luftdrucks auf Meereshöhe hier auf der Erde entspricht und der CO²-Wert weniger als 1% beträgt. Diese Phase, die als „Oxygenierungsphase“ bezeichnet wird, würde erheblich länger dauern. Wieder wenden sie sich einem terrestrischen Beispiel zu, um zu zeigen, wie ein solcher Prozess funktionieren könnte.
Hier auf der Erde, so behaupten sie, sind die hohen Sauerstoffgaswerte (O²) und die niedrigen CO²-Werte auf die Photosynthese zurückzuführen. Diese Reaktionen beruhen auf der Energie der Sonne, um Wasser und Kohlendioxid in Biomasse umzuwandeln - dargestellt durch die Gleichung H²O + CO² = CH²O + O². Wie sie veranschaulichen, würde dieser Prozess zwischen 100.000 und 170.000 Jahre dauern:
„Wenn das gesamte auf dem Mars einfallende Sonnenlicht zu 100% effizient genutzt würde, um diese chemische Umwandlung durchzuführen, würde es nur 17 Jahre dauern, bis ein hoher O²-Gehalt entsteht. Die wahrscheinliche Effizienz eines Prozesses, der H²O und CO² in Biomasse und O² umwandeln kann, liegt jedoch unter 100%. Das einzige Beispiel für einen Prozess, der das CO² und O² einer gesamten Pflanze global verändern kann, ist die globale Biologie. Auf der Erde beträgt die Effizienz der globalen Biosphäre bei der Nutzung von Sonnenlicht zur Erzeugung von Biomasse und O2 0,01%. Der Zeitrahmen für die Erzeugung einer O²-reichen Atmosphäre auf dem Mars beträgt also 10.000 x 17 Jahre oder ~ 170.000 Jahre. “
Sie berücksichtigen jedoch die synthetische Biologie und andere Biotechnologien, von denen sie behaupten, dass sie die Effizienz steigern und den Zeitrahmen auf solide 100.000 Jahre verkürzen könnten. Wenn der Mensch die natürliche Photosynthese (die einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad von 5% aufweist) über den gesamten Planeten nutzen könnte - d. H. Laub auf dem gesamten Mars pflanzen könnte - könnte die Zeitskala auf einige Jahrhunderte reduziert werden.
Schließlich skizzieren sie die Schritte, die unternommen werden müssen, um den Ball ins Rollen zu bringen. Diese Schritte umfassen die Anpassung aktueller und zukünftiger Robotermissionen zur Bewertung von Marsressourcen, mathematische und Computermodelle, die die beteiligten Prozesse untersuchen könnten, eine Initiative zur Schaffung synthetischer Organismen für den Mars, ein Mittel zum Testen von Terraforming-Techniken in einer begrenzten Umgebung und eine planetarische Vereinbarung darüber würde Beschränkungen und Schutzmaßnahmen festlegen.
Sie zitieren Kim Stanley Robinson, Autor der Red Mars Trilogy (das wegweisende Werk der Science-Fiction über die Terraformierung des Mars) und rufen zum Handeln auf. Sie befassen sich mit der Frage, wie lange der Terraforming-Prozess des Mars dauern wird, und behaupten, dass wir „genauso gut jetzt anfangen könnten“.
Dazu bietet Valeriy Yakovlev - ein Astrophysiker und Hydrogeologe vom Labor für Wasserqualität in Kharkov, Ukraine - eine abweichende Ansicht. In seiner Arbeit „Mars Terraforming - the Wrong Way“ spricht er sich für die Schaffung von Weltraum-Biosphären im Low Earth Orbit aus, die auf künstlicher Schwerkraft (wie einem O'Neill-Zylinder) beruhen, damit sich die Menschen an das Leben in der Erde gewöhnen können Platz.
Mit Blick auf eine der größten Herausforderungen der Weltraumbesiedlung weist Jakowlew darauf hin, wie gefährlich das Leben auf Körpern wie dem Mond oder dem Mars für menschliche Siedler sein könnte. Kolonisten wären nicht nur anfällig für Sonnen- und kosmische Strahlung, sondern müssten sich auch mit einer wesentlich geringeren Schwerkraft auseinandersetzen. Im Fall des Mondes wäre dies ungefähr das 0,165-fache dessen, was Menschen hier auf der Erde erleben (auch bekannt als 1 g), während es auf dem Mars ungefähr das 0,376-fache wäre.
Die langfristigen Auswirkungen sind nicht bekannt, aber es ist klar, dass dies Muskeldegeneration und Knochenschwund umfassen würde. Wenn man weiter schaut, ist es völlig unklar, welche Auswirkungen dies auf die Kinder haben würde, die in beiden Umgebungen geboren wurden. Yakovlev geht auf die Möglichkeiten ein, wie diese gemindert werden könnten (einschließlich Medizin und Zentrifugen), und weist darauf hin, wie sie höchstwahrscheinlich unwirksam wären:
„Die Hoffnung auf die Entwicklung der Medizin wird den physischen Abbau der Muskeln, Knochen und des gesamten Organismus nicht aufheben. Die Rehabilitation in Zentrifugen ist im Vergleich zur Schiffsbiosphäre, in der es möglich ist, die normale Schwerkraft und den Schutzkomplex vor schädlichen Einflüssen der Weltraumumgebung im Wesentlichen konstant nachzuahmen, eine weniger zweckmäßige Lösung. Wenn der Weg der Weltraumforschung darin besteht, eine Kolonie auf dem Mars zu gründen und darüber hinaus die Versuche zu unternehmen, den Planeten zu terraformieren, wird dies zu einem ungerechtfertigten Zeit- und Geldverlust führen und die bekannten Risiken der menschlichen Zivilisation erhöhen. “
Darüber hinaus weist er auf die Herausforderungen hin, die ideale Umgebung für im Weltraum lebende Menschen zu schaffen. Neben der einfachen Schaffung besserer Fahrzeuge und der Entwicklung der Mittel zur Beschaffung der erforderlichen Ressourcen muss auch die ideale Raumumgebung für Familien geschaffen werden. Dies erfordert im Wesentlichen die Entwicklung von Wohnungen, die hinsichtlich Größe, Stabilität und Komfort optimal sind.
Vor diesem Hintergrund stellt Yakolev die seiner Ansicht nach wahrscheinlichsten Aussichten für den Austritt der Menschheit in den Weltraum bis 2030 vor. Dazu gehört die Schaffung der ersten Weltraum-Biosphären mit künstlicher Schwerkraft, die zu wesentlichen Materialentwicklungen führen werden Technologie, Lebenserhaltungssysteme sowie die Robotersysteme und -infrastruktur, die für die Installation und Wartung von Lebensräumen im Low Earth Orbit (LEO) erforderlich sind.
Diese Lebensräume könnten dank der Schaffung eines Roboter-Raumfahrzeugs bedient werden, das Ressourcen von nahe gelegenen Körpern wie Mond und erdnahen Objekten (NEOs) ernten könnte. Dieses Konzept würde nicht nur die Notwendigkeit eines Planetenschutzes beseitigen - d. H. Sorgen über die Kontamination der Mars-Biosphäre (unter der Annahme, dass Bakterien leben), sondern es würde auch den Menschen ermöglichen, sich allmählich an den Weltraum zu gewöhnen.
Wie Jakowlew dem Space Magazine per E-Mail mitteilte, lassen sich die Vorteile für Weltraumlebensräume in vier Punkte unterteilen:
„1. Dies ist eine universelle Möglichkeit, die unendlichen Räume des Kosmos sowohl im Sonnensystem als auch außerhalb zu beherrschen. Wir brauchen keine Oberflächen für die Installation von Häusern, sondern Ressourcen, die Roboter von Planeten und Satelliten liefern. 2. Die Möglichkeit, einen Lebensraum so nahe wie möglich an der Wiege der Erde zu schaffen, ermöglicht es einem, der unvermeidlichen physischen Verschlechterung unter einer anderen Schwerkraft zu entkommen. Es ist einfacher, ein schützendes Magnetfeld zu erzeugen.
"3. Der Transfer zwischen Welten und Ressourcenquellen wird keine gefährliche Expedition sein, sondern ein normales Leben. Ist es gut für Segler ohne ihre Familien? 4. Die Wahrscheinlichkeit des Todes oder der Verschlechterung der Menschheit infolge der globalen Katastrophe ist erheblich verringert, da die Kolonisierung der Planeten Aufklärung, Lieferung von Waren und Shuttle-Transport von Menschen umfasst - und dies ist viel länger als der Aufbau der Biosphäre in der Umlaufbahn des Mondes. Dr. Stephen William Hawking hat recht, eine Person hat nicht viel Zeit. “
Und wenn Weltraumlebensräume vorhanden sind, könnten einige sehr wichtige Forschungsarbeiten beginnen, einschließlich medizinischer und biologischer Forschung, an der die ersten im Weltraum geborenen Kinder beteiligt wären. Dies würde auch die Entwicklung zuverlässiger Space Shuttles und Technologien zur Rohstoffgewinnung erleichtern, die sich für die Ansiedlung anderer Körper - wie Mond, Mars und sogar Exoplaneten - als nützlich erweisen.
Letztendlich glaubt Yakolev, dass Weltraum-Biosphären auch innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens - d. H. Zwischen 2030 und 2050 - erreicht werden könnten, was mit Terraforming einfach nicht möglich ist. Angesichts der wachsenden Präsenz und Macht des gewerblichen Raumfahrtsektors glaubte Jakolew auch, dass ein Großteil der erforderlichen Infrastruktur bereits vorhanden ist (oder sich in der Entwicklung befindet).
„Nachdem wir die Trägheit des Denkens über 20 Jahre, die experimentelle Biosphäre (wie die Besiedlung der Antarktis mit Uhren) überwunden haben, wird in 50 Jahren die erste Generation von Kindern, die im Kosmos geboren wurden, wachsen und die Erde wird abnehmen, weil sie in die Welt eintreten wird Legenden als Ganzes… Infolgedessen wird das Terraforming abgebrochen. Und die anschließende Konferenz wird den Weg für eine echte Erforschung des Kosmos ebnen. Ich bin stolz darauf, mit Elon Reeve Musk auf demselben Planeten zu sein. Seine Raketen werden nützlich sein, um Entwürfe für die erste Biosphäre aus den Mondfabriken zu heben. Dies ist ein enger und direkter Weg, um den Kosmos zu erobern. “
Angesichts der Tatsache, dass Wissenschaftler und Unternehmer der NASA wie Elon Musk und Bas Landorp in naher Zukunft den Mars kolonisieren wollen und andere kommerzielle Luft- und Raumfahrtunternehmen LEO entwickeln, ist die Größe und Form der Zukunft der Menschheit im Weltraum schwer vorherzusagen. Vielleicht entscheiden wir uns gemeinsam für einen Weg, der uns zum Mond, zum Mars und darüber hinaus führt. Vielleicht werden wir unsere besten Anstrengungen auf den erdnahen Raum richten.
Oder vielleicht sehen wir uns gleichzeitig in mehrere Richtungen. Während einige Gruppen die Schaffung von Weltraumlebensräumen in LEO (und später anderswo im Sonnensystem) befürworten, die auf künstlicher Schwerkraft und Roboter-Raumschiffen beruhen, die Asteroiden nach Materialien abbauen, konzentrieren sich andere auf die Errichtung von Außenposten auf Planetenkörpern mit dem Ziel, diese zu verwandeln "Neue Erden".
Wir können davon ausgehen, dass die Menschen in diesem Jahrhundert ein gewisses Maß an „Weltraumkompetenz“ entwickeln werden, was sich sicherlich als nützlich erweisen wird, wenn wir die Grenzen der Erforschung und Kolonisierung noch weiter verschieben!
