Что такое терраформирование?

Что такое терраформирование?

Вы наверняка слышали это слово в контексте какой-нибудь фантастической истории или встречали в нашем паблике. Тем не менее в последние годы, благодаря подъему интереса к освоению космоса, о концепции терраформирования начали задумываться все чаще. Уже не как об отдаленной перспективе, а как о вполне реальном ближайшем будущем.

В рассказе Роджера Желязны «Ключи к декабрю» модифицированные (пушистые) представители человеческой (или уже не человеческой) расы отправляются на планету, чтобы погрузиться в переменный анабиоз в бункерах на ее поверхности, пока в течение тысяч лет будут работать устройства терраформирования, опускающие температуру на поверхности ниже нуля — как нужно этим существам. Так начинается их история. Никто пока не знает, с чего начнется история нашего — настоящего — человечества, которое пожелало превратить какую-нибудь планетку в уютный мирок, пригодный для жизни. Никто не знает, будем мы поднимать температуру на планете или опускать ее. Кроме, наверное, нескольких людей и организаций.

Когда Элон Маск утверждает, что человечеству нужно «резервное копирование», чтобы выжить; когда частные компании вроде Mars One планируют отправить людей в один конец — колонизировать Красную планету; когда космические агентства, NASA или ESA, обсуждают перспективу долговременного проживания на Марсе или Луне — тогда терраформирование становится научным фактом.

Но что такое это терраформирование? Где мы могли бы использовать этот процесс? Какого рода технологии нам нужны? Существуют ли они или нам придется подождать? Сколько ресурсов потребует терраформирование? И самое главное: каковы шансы на успех? Чтобы ответить на все эти вопросы, придется копнуть глубже. Начнем с того, что терраформирование не только почтенное понятие, но и вполне используемое людьми.



Терраформирование — это процесс, который меняет недружелюбную окружающую среду (если планета слишком холодная, слишком горячая, не имеет пригодной для дыхания атмосферы) на более подходящую для жизни людей. Он может включать изменение температуры, атмосферы, топографии поверхности, экологии — или всего вышеперечисленного — чтобы планета или луна стала более «приземленной» и не убила нас моментально.

Этот термин придумал Джек Уильямсон, американский писатель-фантаст, которого называли «деканом научной фантастики» (после смерти Роберта Хайнлайна в 1988 году). Термин появился в истории под названием «Орбита столкновения», опубликованной в 1942 году в журнале Astounding Science Fiction. Это первое из известных упоминаний этой концепции, хотя косвенно о ней говорили и раньше, конечно.

Вообще, научная фантастика полна примеров изменения планетарных условий, чтобы те стали более пригодными для жизни людей. В «Войне миров» Герберт Уэллс отмечал, что марсианские вторженцы начали трансформировать экологию Земли с целью долгосрочного проживания.

Олаф Стэплдон в «Последних и первых людях» (1930) посвятил две главы описанию того, как потомки людей терраформируют Венеру по причине непригодности Земли для проживания; и в процессе терраформирования устраивают геноцид местной водной жизни. В 50-60-х годах, вместе с началом космической эпохи, терраформирование появилось во множестве работ из области научной фантастики.

К примеру, в «Небесном фермере» (1950) Роберт Хайнлайн представляет, как Ганимед трансформируется в сельскохозяйственное поселение. Это важный роман — первый, где понятие терраформирование представляется с серьезной и научной точки зрения, а не просто как фантазия.

В 1951 году Артур Кларк написал первый роман, в котором представил научной фантастике терраформирование Марса. В «Песках Марса» марсианские колонисты нагрели планету, превратив Фобос во второе солнце, и выращивали растения, которые разбивали марсианские пески с высвобождением кислорода. А в книге «Космическая Одиссея 2001 года» Кларк представил расу древних существ, которые превращают Юпитер во второе солнце, чтобы Европа смогла стать пригодной для жизни планетой.

Пол Андерсон тоже много писал о терраформировании в 1950-х. В своем романе 1954 года «Большой дождь» Венеру меняют с помощью методов планетарной инженерии в течение очень долгого времени. Книга стала настолько влиятельной, что термин «Большой дождь» (Big Rain) стал синонимом терраформирования Венеры. За этой книгой последовали «Снега Ганимеда» (1958), где экологию спутника Юпитера делают пригодной для жизни с помощью похожего процесса.

В серии «Робот» Айзека Азимова колонизацией и терраформированием занимается могущественная раса людей; этот процесс протекает на пятидесяти планетах известной Вселенной. В серии «Основание» человечество успешно колонизировало все потенциально обитаемые планеты в галактике и терраформировало их для Галактической Империи.

В 1984 году Джеймс Лавлок и Майкл Олэби написали, как считают многие, одну из самых влиятельных книг по терраформированию. В романе «Озеленение Марса» исследуется формирование и эволюция планет, происхождение жизни и биосфера Земли. Модели терраформирования, представленные в этой книге, фактически предвосхищают будущие дебаты на тему целей терраформирования.

В 1990-х Ким Стэнли Робинсон выпустил свою знаменитую трилогию на тему терраформирования Марса. Известная как «Трилогия Марса» — Красный Марс, Зеленый Марс, Голубой Марс — эта серия посвящена трансформации Марса силами многих поколений в процветающую человеческую цивилизацию. В 2012 году вышел «2312», посвященный колонизации Солнечной системы — включая терраформирование Венеры и других планет.

В популярной культуре можно найти множество других примеров, как в телевидении и прессе, так и в фильмах с видеоиграми.

Наука терраформирования

В статье, опубликованной в журнале Science в 1961 году, известный астроном Карл Саган предложил использовать методы планетарной инженерии для трансформации Венеры. Они включали засеивание атмосферы Венеры водорослями, которые могли бы преобразовывать воду, азот и диоксид углерода в органические компоненты и уменьшить нарастающий парниковый эффект Венеры.

В 1973 году он опубликовал статью в журнале Icarus под названием «Планетарная инженерия на Марсе», в которой предложил два сценария трансформации Марса. Они включали перевозку материала с низким альбедо и/или высадку темных растений на полярных шапках, чтобы те поглощали больше тепла, растаяли и превратили планету в более похожую по условиям на Землю.

В 1976 году NASA официально рассмотрело вопрос планетарной инженерии в исследовании «Об обитаемости Марса: подход к планетарному экосинтезу». В исследовании был сделан вывод, что фотосинтезирующие организмы, таяние полярных льдов, а также введение парниковых газов может быть использовано для создания более теплой, богатой кислородом и озоном атмосферы. Первое заседание конференции на тему «планетарного моделирования» было организовано в том же году.

Затем, в марте 1979 года, инженер NASA Джеймс Оберг организовал Первый коллоквиум по терраформированию — спецзаседание на 10-й конференции луно- и планетологии, которая ежегодно проводится в Хьюстоне, штат Техас. В 1981 году Оберг популяризовал концепции, которые обсуждались на коллоквиуме, из его книги «Новые Земли: реструктуризация Земли и других планет».

В 1982 году планетолог Кристофер Маккей написал «Терраформирование Марса», работу в журнале Британского межпланетного общества. В работе Маккей обсудил перспективы саморегулирующейся марсианской биосферы, которые включали необходимые методы и вопросы этики. Впервые слово «терраформирование» использовалось в заголовке печатной статьи и с тех пор стало расхожим термином.

За ней последовало «Озеленение Марса» Джеймса Лавлока и Майкла Олэби в 1984 году. В этой книге впервые описали новаторский метод утепления Марса за счет добавления хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосферу с целью вызвать глобальное потепление. Книга побудила биофизика Роберта Хейнса начать продвижение терраформирования в рамках более широкой концепции Ecopoiesis.

Происходящее от греческих слов «ойкос» (дом) и «пойезис» (производство), это слово означает рождение экосистемы. В контексте освоения космоса, оно включает форму планетарной инженерии, в которой устойчивая экосистема образуется на стерильной до этого планете. Как описал Хейнс, все начинается с засеивания планеты микробной жизнью, что приводит к условиям, близким к первобытной Земле. Затем импортируется растительная жизнь, которая ускоряет производство кислорода, а после и животная жизнь.

В 2009 году Кеннет Рой — инженер Министерства энергетики США — представил свою концепцию «Мира под щитом» в журнале Британских межпланетных наук. Работа «Миры под щитом — подход к терраформированию лун, малых планет и плутоидов» изучает возможность использования крупных оболочек, щитов, которые накрывают чужой мир, сохраняя его атмосферу достаточно долго, чтобы долговременные изменения пустили корни.

Эти и другие идеи, в которых мир накрывается искусственной оболочкой для трансформации его среды, называются «паратерраформированием».

Возможные места для терраформирования

В Солнечной системе существует несколько возможных мест, которые могли бы хорошо подойти для терраформирования. Помимо Земли, Венера и Марс также лежат в пределах потенциально обитаемой зоны Солнца (так называемой зоны Златовласки). Однако из-за нарастающего парникового эффекта Венеры и отсутствия магнитосферы на Марсе, их атмосферы слишком плотные и горячие, либо тонкие и холодные, чтобы поддерживать известную нам жизнь. Тем не менее теоретически это можно изменить, используя правильный вид экологической инженерии.

Другие возможные места в Солнечной системе включают несколько спутников, которые вращаются вокруг газовых гигантов. Несколько спутников Юпитера и Сатурна изобилуют водным льдом, и ученые допускают, что при повышении температуры поверхности можно создать вполне себе жизнеспособную атмосферу — за счет электролиза и введения буферных газов.

Существует даже предположение, что Меркурий и Луну (или по крайней мере их части) можно терраформировать и создать на них вполне пригодное для жизни человеческое поселение. В таких случаях терраформирование потребует не только изменение поверхности, но и, возможно, изменение их вращения. В конце концов, каждый случай имеет собственные преимущества, недостатки и вероятность успеха. Давайте рассмотрим их в порядке удаленности от Солнца.