Terraformacja Marsa – marzenie ściętej głowy czy realistyczny plan?

Temat terraformacji Czerwonej Planety nie jest niczym nowym, od lat rozważa się różne jej aspekty – oczywiste korzyści i zagrożenia, a także problemy, jakie może sprawić. Zapraszamy do lektury krótkiego opracowania, w którym przybliżymy tę wizję.

Terraformowanie to dość luźne pojęcie określające szereg działań, składających się na proces przekształcania planety, księżyca bądź innego ciała niebieskiego w taki sposób, by możliwe było skolonizowanie go przez ludzi. Pojęcie to pojawiło się po raz pierwszy w 1942 roku w opowiadaniu science fiction pt. „Collision Orbit” (ang. orbita kolizyjna) autorstwa Jacka Williamsona w amerykańskim czasopiśmie „Astounding Science Fiction”, jednak sam proces był już wcześniej szeroko dyskutowany. W 1898 roku Herbert G. Wells opisał w swojej „Wojnie Światów” działanie z dziedziny inżynierii planetarnej, które podjęli Marsjanie na Ziemi, przywożąc i rozprzestrzeniając agresywną ekologicznie roślinę, co miało zmienić warunki panujące na Ziemi na takie, do których byli przyzwyczajeni obcy.

Prócz pierwszych wizji terraformacji u autorów fantastyki naukowej, tematem poważniej zajęli się również uczeni. Bardzo ciekawą wizję przedstawił Carl Sagan w 1961 roku. Opisał on pomysł wysłania na Wenus specjalnie do tego celu przygotowanego typu glonów, który miałby najpierw rozprzestrzenić się po planecie, a następnie w wyniku procesów metabolicznych przekształcać dwutlenek węgla, związki azotu oraz wodę z atmosfery w związki organiczne. Usunięcie nadmiaru gazów cieplarnianych miało umożliwić ochłodzenie Wenus i stworzenie na niej bardziej przyjaznych warunków do zamieszkania. Niestety, jak pokazały późniejsze odkrycia, powłoka gazowa drugiej planety od Słońca zawiera olbrzymie ilości kwasowych związków siarki, które nawet w małych ilościach wpływają w fatalny sposób na organizm człowieka. Co więcej, atmosfera Wenus jest niezwykle gruba, przez co ciśnienie przy powierzchni byłoby tak wysokie, że tlen atmosferyczny powodowałby natychmiastowe utlenianie innych związków węgla, i w ten sposób niejako odwracając terraformowanie, zanim by się ono na dobrą sprawę rozpoczęło.

W 1973 roku Sagan znów podjął się tematu w artykule „Planetary Engineering on Mars” (ang. inżynieria planetarna na Marsie) w czasopiśmie „Icarus”. Opisał pomysł na zmianę klimatu oraz umożliwienie życia na Czerwonej Planecie poprzez ogrzanie jej wykorzystując efekt cieplarniany. Jak obliczył, trzeba byłoby na Marsa dostarczyć z Ziemi „jedynie” kilka miliardów ton ładunku. Ta wizja zainteresowała NASA, której komisja powołana specjalnie do zbadania tego pomysłu stwierdziła, że Czerwona Planeta mogłaby zostać przekształcona w taki sposób, by umożliwić na niej życie ziemskim organizmom. W 1984 roku James Lovelock z NASA zaproponował użycie chloro- i fluoropochodnych węglowodorów alifatycznych, zwanych także freonami, jako środków, których rozpylenie w marsjańskiej atmosferze doprowadziłoby do ocieplenia klimatu. Zastosowanie się do tego planu wymagałoby z pewnością mniejszej masy ładunku, jaki musiałby zostać wysłany z Ziemi, ze względu na silniejszy charakter freonów niż dwutlenku węgla jako gazów cieplarnianych.

Pierwsze użycie słowa „terraformacja” w tytule artykułu zamieszczonego w czasopiśmie naukowym należy do Christophera McKaya, który na łamach „Journal of the British Interplanetary Society” opublikował w 1982 roku „Terraforming Mars” (ang. terraformowanie Marsa). Od wtedy właśnie słowo to stało się głównym terminem do opisu procesów tego rodzaju. Niedługo później zaczęto także używać pojęcia „ekopoeza” jako określenia na przeobrażenie zupełnie sterylnego środowiska na posiadające własną samoregulującą się biosferę, czyli pierwszego etapu terraformacji.

Pierwszym i najbardziej znanym kandydatem na terraformowalne ciało niebieskie jest Mars. Nasz sąsiad obiega Słońce po orbicie o półosi wielkiej o około 0.5 AU większej niż ziemska oraz bardzo małym mimośrodzie, co sprawia, że tor jego ruchu w Układzie Słonecznym jest zbliżony do okręgu. Mars posiada niedużą masę (około 11% masy Ziemi), podobnie jak Ziemia ma skalistą powłokę metalicznego jądra i stałą powierzchnię. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 0.38g. Dziś na wierzchnie warstwy Czerwonej Planety składają głównie skały podobne do ziemskich andezytów i bazaltów, będących pochodzenia wulkanicznego, jednak niegdyś Marsa pokrywał ocean oraz sieci rzek z płynną wodą, czego dowodem jest charakterystyczne ukształtowanie terenu i wyniki badań wykonanych przez sondy wysyłane na Czerwoną Planetę.

Nie jest znany dokładny mechanizm zniknięcia wody. Jedną z rozważanych hipotez jest zestalenie się jądra planety, a przez to ustanie ruchów konwekcyjnych w nim, co mogło doprowadzić do zaniknięcia magnetosfery chroniącej Marsa przed rozrzedzeniem atmosfery przez wiatr słoneczny. Proces przystosowywania warunków marsjańskich do wymagań organizmów ziemskich (w tym ludzi) z pewnością będzie obejmować odbudowę atmosfery (zmiana składu ze złożonej przede wszystkim z dwutlenku węgla na zbliżony do tego na Ziemi oraz podwyższenie ciśnienia atmosferycznego), ogrzania jej, a także wytworzenie takiej bariery ochronnej, jaką na naszej planecie zapewnia pole magnetyczne.

Dziś najszerzej dyskutowanym aspektem dotyczącym terraformowania Marsa jest kwestia obecności na nim wystarczających ilości dwutlenku węgla, by ogrzanie planety było możliwe. Elon Musk jest zwolennikiem wysadzania polarnych pokryw lodowych za pomocą materiałów wybuchowych w celu uwolnienia ukrytych w nich zasobów tej substancji. Z tą wizją w swoim artykule zatytułowanym „Inventory of CO2 available for terraforming Mars” polemizują Bruce Jakosky oraz Christopher Edwards. Wyniki badań tych panów wskazują na to, że obecne na Marsie pokłady dwutlenku węgla pozwoliłyby podnieść temperaturę na powierzchni o około 10C (średnie temperatury oscylują wokół -60C), nawet jeśli udałoby się je wydobyć, co i tak byłoby niezwykle trudne.

Interesującym pomysłem jest też wizja Kena Roy zakładająca, że któregoś dnia uda się zamknąć Marsa (bądź też inne ciało niebieskie) w skorupie zbudowanej np. ze stali i kevlaru. Nie przepuszczałaby ona światła i utrzymywałaby wysokie ciśnienie atmosfery zamkniętej w jej obrębie. Twórca tej idei proponuje umieszczenie po zewnętrznej stronie wszelkich budowli przemysłowych oraz portów kosmicznych, a po wewnętrznej zbudowanie zielonego, przyjaznego środowiska, w którym ludzie, wykorzystując słabe przyciąganie grawitacyjne, mogliby nawet latać na specjalnie zaprojektowanych skrzydłach. Ten pomysł wydaje się jednak być na tyle abstrakcyjny, zważając na obecny stan rozwoju technologii, że brak jego realizacji w przewidywalnej przyszłości jest raczej pewny.

Zrodził się również projekt stworzenia sztucznego jeziora na Marsie. MATT (Mars Terraformer Transfer) zakłada wykorzystanie jednego statku kosmicznego do przekierowania odpowiedniej wielkości asteroidy w dogodne miejsce na powierzchni Czerwonej Planety. Jak wyliczyli twórcy tego planu, energia dostarczona przez uderzenie byłaby tak ogromna, że pozwoliłaby nie tylko utworzyć źródło ciepłej wody, które utrzymałoby się tysiące lat, ale też byłoby w stanie zasilić termalnie pobliską kolonię ludzi. W miarę potrzeb możliwe byłoby zadaszenie krateru, co jeszcze bardziej spowolniłoby proces wychładzania rozgrzanego uderzeniem regionu oraz zapewniłoby ochronę przed promieniowaniem. Nie jest to typowy przykład koncepcji terraformacji, ponieważ nie zakłada zmiany środowiska na całej powierzchni ciała niebieskiego, niemniej jednak stanowi wartą rozważenia i, jak zapewniają ludzie za nią stojący, w pełni możliwą do zrealizowania propozycję.

Inną planetą dość często rozważaną do potencjalnej terraformacji jest Wenus. Jako druga w kolejności od Słońca, okrąża je po praktycznie okrągłej orbicie o średnicy około 0.7 AU. Wielkością przypomina Ziemię (masa Wenus stanowi 85% ziemskiej), jednak w odróżnieniu od Marsa, atmosfera jest tak masywna, że przy powierzchni wywiera ciśnienie niemal 100 razy większe niż to, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, czyli mniej więcej takie, jakie panuje 900 metrów pod powierzchnią wody. Skład powłoki gazowej Wenus także opiera się głównie, bo w 96.5%, na dwutlenku węgla. Dodatkowo bogata jest ona w związki siarki, które jeszcze bardziej wzmagają efekt cieplarniany, przez co temperatury przy powierzchni planety potrafią sięgać 460C. Jeżeli ludzie kiedykolwiek mieliby zamieszkiwać Wenus, z pewnością potrzebne byłoby zupełne przekształcenie atmosfery w chłodniejszą, zawierającą więcej tlenu i mniej dwutlenku węgla powłokę gazową o mniejszym rozmiarze (tak wysokie ciśnienie nawet przy sprzyjającym składzie procentowym byłoby wielką przeszkodą dla znanego nam życia). Tak samo jak w przypadku Marsa, koniecznym byłoby stworzenie środka ochronnego przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, np. w postaci magnetosfery. Warty zaznaczenia jest również fakt, że ochłodzenie całej planety, a w tym jej rdzenia, mogłoby doprowadzić do pojawienia się wystarczająco dużych ruchów konwekcyjnych w jej jądrze, by utworzyć chroniące pole magnetyczne. Jednak, co wydaje się być największym wyzwaniem, przyszli inżynierowie planetarni odpowiedzialni za terraformowanie Wenus będą musieli się zmierzyć z próbą zmiany cyklu dobowego tej planety. Obecnie wenusjański rok trwa niespełna 225, a doba 243 dni ziemskich, zatem nim Wenus się raz obróci, zdąży już obiec Słońce. Zmiana długości wenusjańskiej doby, biorąc pod uwagę rozmiary tego ciała niebieskiego i teraźniejsze możliwości techniczne ludzi, pozostaje jedynie w sferze teoretycznych rozważań.

Poza tymi dwoma mocnymi kandydatami do terraformowania w przyszłości, wymienia się dużo więcej obiektów, które mogłyby zostać poddane temu procesowi, jednak z pewnych powodów nie skupia się na nich uwaga środowiska naukowego. Merkury, na przykład, leży na tyle blisko Słońca, że uzyskanie energii do transformacji jego powierzchni nie powinno być problemem, jednakże nie posiada atmosfery i posiada na tyle słabe pole grawitacyjne, że utrzymanie jej po sztucznym wytworzeniu byłoby bardzo trudne. Pojawiają się jednak głosy, że nawet jeśli planeta traciłaby atmosferę na skutek „zwiewania jej” przez strumień masy wyrzucanej przez Słońce, działoby się to na tyle wolno, że wystarczyłoby tylko co jakiś czas uzupełniać braki. Podobnie sprawa wyglądałaby w przypadku Księżyca. Innymi, dogodnymi pod względem obecności dużych ilości wody na nich, obiektami są Europa, Ganimedes, Kallisto (księżyce Jowisza) oraz Tytan (satelita Saturna), lecz niestety znajdują się daleko od Słońca, a co za tym idzie, byłyby dużo trudniejsze do ogrzania.

W tym momencie nasuwa się oczywiste pytanie: co będziemy z tego mieli? Nie istnieją dotychczas realistyczne plany finansowania przedsięwzięć tego typu, ponieważ często wykraczają poza możliwości technologiczne ludzkości, nie mówiąc już nawet o czynnikach ekonomicznych. Z pewnością przebudowa środowiska na przyjazne życiu ziemskiemu na innym obiekcie w kosmosie zwiększyłaby szanse na przetrwanie gatunku ludzkiego na wypadek jakiejś katastrofy. Bardzo możliwe, że ludzkość uzyskałaby dostęp do złóż surowców, których niedostatek na Ziemi hamował powstanie nieznanych jeszcze technologii.

Korzyści z pewnością będzie więcej, lecz trudno je wszystkie teraz przewidzieć. Pojawiają się jednak głosy sceptyczne oraz zwraca się często uwagę na wpływ, jaki ingerencje ludzi miały na środowisko tu, na Ziemi. Natomiast wspomniany już Christopher McKay uważa, że terraformowanie byłoby etycznie dopuszczalne tylko w przypadku, kiedy ludzie upewniliby się, że tam gdzie miałaby zostać dokonana ingerencja człowieka, nie istnieją żadne formy życia.

Tak czy owak, wiele jest pomysłów na terraformowanie, lecz żaden z nich nie jest bliski stania się poważnym planem którejś z agencji kosmicznych lub firmy tak dużej, by była w stanie go zrealizować. Wizje transformowania obiektów tej skali pozostają póki co w sferze literatury science fiction, a skoro nie jesteśmy w stanie zrealizować tych pomysłów, może warto byłoby skupić się na tym, jak naprawić szkody już wyrządzone tu, na Ziemi.

Ważne: artykuł chroniony prawem autorskim, co oznacza że wszelkie prawa, w tym Autorów i Wydawcy są zastrzeżone. Zabronione jest dalsze rozpowszechnianie tego artykułu w jakiejkolwiek formie bez pisemnej zgody ze strony właściciela serwisu Kosmonauta.net – firmy Blue Dot Solutions. Napisz do nas wiadomość z prośbą o wykorzystanie. Niniejsze ograniczenia dotyczą także współpracujących z nami serwisów.