ความคิดเรื่องการตกพื้นดาวอังคารหรือที่เรียกว่า“ Earth's Twin” เป็นแนวคิดที่น่าสนใจ ระหว่างการละลายน้ำแข็งขั้วโลกสร้างบรรยากาศอย่างช้าๆจากนั้นปรับสภาพแวดล้อมให้มีใบไม้แม่น้ำและแหล่งน้ำนิ่งมีพอที่จะสร้างแรงบันดาลใจให้ใครก็ได้! แต่ความพยายามดังกล่าวจะใช้เวลานานเท่าไหร่มันจะทำให้เราเสียค่าใช้จ่ายและมันเป็นการใช้เวลาและพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่?
คำถามดังกล่าวเกี่ยวข้องกับสองบทความที่นำเสนอในการประชุมเชิงปฏิบัติการเรื่อง "Planetary Science Vision 2050" ของนาซ่าเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว (วันจันทร์ที่ 27 กุมภาพันธ์ - พุธที่ 1 มีนาคม) ครั้งแรกที่ชื่อว่า“ The Terraforming Timeline” นำเสนอแผนนามธรรมสำหรับเปลี่ยนโลกสีแดงให้เป็นสีเขียวและเป็นที่อยู่อาศัย ประการที่สองชื่อ“ Mars Terraforming - Wrong Way” ปฏิเสธความคิดของการทำให้พื้นผิวทั้งหมดและนำเสนอทางเลือก
บทความก่อนหน้านี้จัดทำโดย Aaron Berliner จาก University of California, Berkeley และ Chris McKay จากแผนกวิทยาศาสตร์อวกาศที่ NASA Ames Research Center ในบทความของพวกเขานักวิจัยทั้งสองได้นำเสนอระยะเวลาสำหรับการทำให้เกิดพื้นผิวของดาวอังคารซึ่งรวมถึงขั้นตอนอุ่นและเฟสออกซิเจนรวมทั้งขั้นตอนที่จำเป็นทั้งหมดที่จะต้องนำหน้าและติดตาม
ตามที่ระบุไว้ในเอกสารแนะนำ:
“ ดาวอังคารผิวดินสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน ในระยะแรกทำให้โลกร้อนขึ้นจากอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยปัจจุบันที่ -60 ° C ถึงค่าใกล้กับอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกถึง + 15 ° C และสร้างบรรยากาศCO²หนาขึ้น ขั้นตอนการอุ่นนี้ค่อนข้างง่ายและรวดเร็วและอาจใช้เวลาประมาณ 100 ปี ขั้นตอนที่สองคือการผลิตระดับO²ในบรรยากาศที่จะช่วยให้มนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่อื่น ๆ หายใจตามปกติ ขั้นตอนการให้ออกซิเจนนี้ค่อนข้างยากและจะใช้เวลา 100,000 ปีหรือมากกว่านั้นเว้นแต่ว่าใครจะตั้งสมมติฐานถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี”
ก่อนที่สิ่งเหล่านี้จะสามารถเริ่มต้นได้ Berliner และ McKay รับทราบว่าจำเป็นต้องดำเนินการบางขั้นตอนก่อนการทำพื้นผิวดิน สิ่งเหล่านี้รวมถึงการตรวจสอบสภาพแวดล้อมของดาวอังคารเพื่อกำหนดระดับน้ำบนพื้นผิวระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและในรูปน้ำแข็งในบริเวณขั้วโลกและปริมาณไนเตรตในดินบนดาวอังคาร ดังที่อธิบายไว้สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นกุญแจสู่การปฏิบัติจริงในการสร้างชีวมณฑลบนดาวอังคาร
จนถึงตอนนี้หลักฐานที่มีอยู่ชี้ไปที่องค์ประกอบทั้งสามที่มีอยู่มากมายบนดาวอังคาร ในขณะที่น้ำของดาวอังคารส่วนใหญ่อยู่ในรูปของน้ำแข็งในบริเวณขั้วโลกและแคปขั้ว แต่ก็มีเพียงพอที่จะรองรับวัฏจักรของน้ำ - มีเมฆฝนแม่น้ำและทะเลสาบ ในขณะเดียวกันประมาณการบางคนอ้างว่ามีCO²เพียงพอในรูปแบบน้ำแข็งในพื้นที่ขั้วโลกเพื่อสร้างบรรยากาศเท่ากับแรงดันระดับน้ำทะเลบนโลก
ไนโตรเจนยังเป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับชีวิตและองค์ประกอบที่จำเป็นของบรรยากาศที่ระบายอากาศได้และข้อมูลล่าสุดโดย อยากรู้อยากเห็น Rover ระบุว่าไนเตรตมีสัดส่วนประมาณ 0.03% โดยมวลของดินบนดาวอังคารซึ่งเป็นการกระตุ้นให้เกิดการแข็งตัวของดิน ยิ่งไปกว่านั้นนักวิทยาศาสตร์จะต้องจัดการกับคำถามเชิงจริยธรรมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการที่พื้นผิวโลกมีผลกระทบต่อดาวอังคาร
ตัวอย่างเช่นหากในปัจจุบันมีสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร (หรือสิ่งมีชีวิตที่สามารถฟื้นคืนชีพได้) สิ่งนี้จะนำเสนอประเด็นขัดแย้งทางจริยธรรมที่ไม่อาจปฏิเสธได้สำหรับอาณานิคมของมนุษย์ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าชีวิตนี้เกี่ยวข้องกับชีวิตบนโลก ตามที่พวกเขาอธิบาย:
“ ถ้าชีวิตบนดาวอังคารเกี่ยวข้องกับชีวิตบนโลก - อาจเกิดจากการแลกเปลี่ยนอุกกาบาต - จากนั้นก็เป็นสถานการณ์ที่คุ้นเคยและประเด็นของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในโลกที่จะแนะนำ อย่างไรก็ตามหากชีวิตของดาวอังคารในโลกที่ไม่เกี่ยวข้องกับชีวิตของโลกและแสดงให้เห็นถึงการกำเนิดที่สองของชีวิตอย่างชัดเจนแล้วประเด็นทางเทคนิคและจริยธรรมที่สำคัญจะถูกยกขึ้น”
ในการแยกเฟสที่หนึ่ง -“ The Warming Phase” - ลงสั้น ๆ ผู้เขียนได้กล่าวถึงปัญหาที่เราคุ้นเคยในปัจจุบัน โดยพื้นฐานแล้วเรากำลังเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเราเองที่นี่บนโลกด้วยการแนะนำCO²และ "ก๊าซเรือนกระจกสุดยอด" สู่ชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นการเพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกในอัตราหลายองศาเซลเซียสต่อศตวรรษ และในขณะที่สิ่งนี้ไม่ได้ตั้งใจบนโลกบนดาวอังคารมันอาจถูกนำมาใช้เพื่อให้ความอบอุ่นแก่สิ่งแวดล้อมโดยเจตนา
“ ระยะเวลาในการอุ่นขึ้นของดาวอังคารหลังจากความพยายามในการผลิตก๊าซเรือนกระจกแบบซุปเปอร์สั้นเพียง 100 ปีหรือมากกว่านั้น” พวกเขากล่าว “ หากเหตุการณ์บนดวงอาทิตย์ทั้งหมดถูกจับด้วยประสิทธิภาพ 100% จากนั้นดาวอังคารจะอุ่นกับอุณหภูมิคล้ายโลกในเวลาประมาณ 10 ปี อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของปรากฏการณ์เรือนกระจกมีความน่าเชื่อถือประมาณ 10% ดังนั้นเวลาที่ใช้ในการอุ่นดาวอังคารจะอยู่ที่ประมาณ 100 ปี”
เมื่อมีการสร้างชั้นบรรยากาศหนาขึ้นขั้นตอนต่อไปจะเปลี่ยนเป็นสิ่งที่ระบายอากาศได้สำหรับมนุษย์โดยที่ระดับO²จะเทียบเท่ากับความดันอากาศทะเลระดับประมาณ 13% ที่นี่ในโลกและระดับCO²จะน้อยกว่า 1% ระยะนี้เรียกว่า "ระยะออกซิเจน" จะใช้เวลานานกว่านี้มาก อีกครั้งพวกเขาหันไปสู่ตัวอย่างภาคพื้นดินเพื่อแสดงว่ากระบวนการดังกล่าวสามารถทำงานได้อย่างไร
ที่นี่บนโลกพวกเขาอ้างว่าก๊าซออกซิเจนในระดับสูง (O²) และระดับต่ำของCO²เกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาเหล่านี้อาศัยพลังงานของดวงอาทิตย์ในการแปลงน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นพลังงานชีวมวลซึ่งแสดงด้วยสมการH²O + CO² = CH²O + O² ตามที่แสดงกระบวนการนี้จะใช้เวลาระหว่าง 100,000 ถึง 170,000 ปี:
“ หากทุกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับแสงแดดบนดาวอังคารได้รับการควบคุมด้วยประสิทธิภาพ 100% ในการดำเนินการเปลี่ยนแปลงทางเคมีนี้มันจะใช้เวลาเพียง 17 ปีในการผลิตระดับสูงของO² อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ของกระบวนการใด ๆ ที่สามารถเปลี่ยนH²OและCO²เป็นชีวมวลและO²นั้นน้อยกว่า 100% ตัวอย่างเดียวที่เรามีของกระบวนการที่สามารถเปลี่ยนแปลงทั่วโลกCO²และO²ของพืชทั้งหมดคือชีววิทยาทั่วโลก บนโลกประสิทธิภาพของชีวมณฑลโลกในการใช้แสงอาทิตย์เพื่อผลิตชีวมวลและ O2 คือ 0.01% ดังนั้นเวลาในการสร้างบรรยากาศที่อุดมไปด้วยO²บนดาวอังคารคือ 10,000 x 17 ปีหรือประมาณ 170,000 ปี”
อย่างไรก็ตามพวกเขาให้เบี้ยเลี้ยงสำหรับชีววิทยาสังเคราะห์และเทคโนโลยีชีวภาพอื่น ๆ ซึ่งพวกเขาอ้างว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและลดระยะเวลาเป็น 100,000 ปีที่มั่นคง นอกจากนี้หากมนุษย์สามารถใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ (ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า 5%) ทั่วทั้งโลก - นั่นคือการปลูกใบทั่วดาวอังคาร - จากนั้นช่วงเวลาก็จะลดลงเหลือเพียงไม่กี่ศตวรรษ
ในที่สุดพวกเขาร่างขั้นตอนที่ต้องดำเนินการเพื่อให้ลูกบอลกลิ้ง ขั้นตอนเหล่านี้รวมถึงการปรับภารกิจหุ่นยนต์ทั้งในปัจจุบันและอนาคตเพื่อประเมินทรัพยากรของดาวอังคารแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคอมพิวเตอร์ที่สามารถตรวจสอบกระบวนการที่เกี่ยวข้องการริเริ่มในการสร้างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์สำหรับดาวอังคารซึ่งเป็นวิธีการทดสอบเทคนิคการผสมพันธุ์ในสภาพแวดล้อมที่ จำกัด จะสร้างข้อ จำกัด และการป้องกัน
อ้างถึงคิมสแตนลีย์โรบินสันผู้แต่ง Red Mars Trilogy (ผลงานเชิงวิทยาศาสตร์ของนิยายวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดาวอังคารบนพื้นโลก) พวกเขาเรียกร้องให้ดำเนินการ การพูดถึงว่ากระบวนการของดาวอังคารจะใช้เวลานานแค่ไหนพวกเขายืนยันว่าเรา“ อาจจะเริ่มต้นเหมือนกัน”
ในการนี้ Valeriy Yakovlev - นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และอุทกธรณีวิทยาจากห้องปฏิบัติการคุณภาพน้ำใน Kharkov, ยูเครน - เสนอมุมมองที่ไม่เห็นด้วย ในกระดาษของเขา“ Mars Terraforming - Wrong Way” เขาสร้างกรณีสำหรับการสร้าง biospheres อวกาศใน Low Earth Orbit ที่จะพึ่งพาแรงโน้มถ่วงประดิษฐ์ (เช่นกระบอก O'Neill) เพื่อให้มนุษย์คุ้นเคยกับการใช้ชีวิตใน ช่องว่าง
เมื่อมองถึงหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการล่าอาณานิคมในอวกาศยาโคฟเลฟชี้ให้เห็นว่าชีวิตบนร่างกายอย่างดวงจันทร์หรือดาวอังคารอาจเป็นอันตรายต่อผู้ตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ได้อย่างไร นอกเหนือจากความอ่อนแอต่อแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิกแล้วอาณานิคมจะต้องจัดการกับแรงโน้มถ่วงที่ต่ำกว่าอย่างมาก ในกรณีของดวงจันทร์สิ่งนี้จะประมาณ 0.165 เท่าของสิ่งที่มนุษย์ได้รับบนโลก (ประมาณ 1 กรัม) ในขณะที่บนดาวอังคารมันจะประมาณ 0.376 เท่า
ผลกระทบระยะยาวของสิ่งนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ชัดเจนว่าจะรวมถึงการเสื่อมของกล้ามเนื้อและการสูญเสียมวลกระดูก มองไกลออกไปมันไม่ชัดเจนเลยว่าผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นจะเกิดกับเด็ก ๆ ที่เกิดในสภาพแวดล้อมใด กล่าวถึงวิธีที่สิ่งเหล่านี้สามารถบรรเทาได้ (ซึ่งรวมถึงยาและเครื่องหมุนเหวี่ยง) ยาโคฟเลฟชี้ให้เห็นว่าพวกเขาน่าจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดได้อย่างไร:
“ ความหวังสำหรับการพัฒนายาจะไม่ยกเลิกการเสื่อมสภาพของกล้ามเนื้อกระดูกและสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การฟื้นฟูสมรรถภาพในเครื่องหมุนเหวี่ยงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่สะดวกน้อยกว่าเมื่อเทียบกับยานอวกาศ - ไบโอสเฟียร์ซึ่งเป็นไปได้ที่จะสร้างการเลียนแบบของแรงโน้มถ่วงปกติและการป้องกันที่ซับซ้อนจากอิทธิพลที่เป็นอันตรายใด ๆ หากเส้นทางของการสำรวจอวกาศคือการสร้างอาณานิคมบนดาวอังคารและยิ่งกว่านั้นความพยายามที่จะทำให้โลกร้อนขึ้นในภายหลังมันจะนำไปสู่การสูญเสียเวลาและเงินโดยไม่ยุติธรรมและเพิ่มความเสี่ยงที่รู้จักกันดีของอารยธรรมมนุษย์”
นอกจากนี้เขายังชี้ให้เห็นถึงความท้าทายในการสร้างสภาพแวดล้อมในอุดมคติสำหรับบุคคลที่อาศัยอยู่ในอวกาศ นอกเหนือจากการสร้างยานพาหนะที่ดีขึ้นและพัฒนาวิธีการจัดหาทรัพยากรที่จำเป็นแล้วยังมีความต้องการในการสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับครอบครัว โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ต้องการการพัฒนาที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมที่สุดในแง่ของขนาดความมั่นคงและความสะดวกสบาย
ในแง่นี้ยาโคเลฟได้นำเสนอสิ่งที่เขาคิดว่าเป็นโอกาสที่มนุษย์จะออกจากพื้นที่ระหว่างตอนนี้ถึงปี 2573 ซึ่งรวมถึงการสร้างชีวภาคอวกาศแรกด้วยแรงโน้มถ่วงประดิษฐ์ซึ่งจะนำไปสู่การพัฒนาที่สำคัญในแง่ของวัสดุ เทคโนโลยีระบบช่วยชีวิตและระบบหุ่นยนต์และโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการติดตั้งและให้บริการที่อยู่อาศัยใน Low Earth Orbit (LEO)
ที่อยู่อาศัยเหล่านี้สามารถให้บริการได้ด้วยการสร้างยานอวกาศหุ่นยนต์ที่สามารถเก็บเกี่ยวทรัพยากรจากวัตถุใกล้เคียงเช่นดวงจันทร์และวัตถุใกล้โลก (NEOs) แนวคิดนี้ไม่เพียง แต่กำจัดความจำเป็นในการปกป้องดาวเคราะห์ - นั่นคือความกังวลเกี่ยวกับการปนเปื้อนชีวมณฑลของดาวอังคาร (สมมติว่ามีชีวิตของแบคทีเรีย) แต่มันยังช่วยให้มนุษย์คุ้นเคยกับพื้นที่ค่อยๆมากขึ้น
ในฐานะที่เป็น Yakovlev บอกนิตยสารอวกาศผ่านอีเมลข้อดีของการอยู่อาศัยในอวกาศสามารถแบ่งออกเป็นสี่จุด:
“1 นี่เป็นวิธีสากลในการควบคุมช่องว่างที่ไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลทั้งในระบบสุริยะและนอกโลก เราไม่ต้องการพื้นผิวสำหรับการติดตั้งบ้าน แต่ทรัพยากรที่หุ่นยนต์จะส่งจากดาวเคราะห์และดาวเทียม 2. ความเป็นไปได้ในการสร้างที่อยู่อาศัยให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แหล่งกำเนิดของโลกสามารถหลบหนีจากความเสื่อมโทรมทางกายภาพที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้แรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน การสร้างสนามแม่เหล็กป้องกันทำได้ง่ายกว่า
“3 การถ่ายโอนระหว่างโลกและแหล่งที่มาของทรัพยากรจะไม่ใช่การเดินทางที่อันตราย แต่เป็นชีวิตปกติ ดีสำหรับชาวเรือที่ไม่มีครอบครัวหรือไม่? 4. ความน่าจะเป็นของการเสียชีวิตหรือความเสื่อมโทรมของมนุษยชาติอันเป็นผลมาจากภัยพิบัติทั่วโลกนั้นลดลงอย่างมากเนื่องจากการล่าอาณานิคมของดาวเคราะห์รวมถึงการลาดตระเว ณ การส่งมอบสินค้าการขนส่งรถรับส่งของผู้คน - และนี่นานกว่าการสร้าง ในวงโคจรของดวงจันทร์ ดร. สตีเฟ่นวิลเลียมฮอว์คิงถูกต้องคนไม่มีเวลามาก”
และด้วยที่อยู่อาศัยของอวกาศการวิจัยที่สำคัญยิ่งบางอย่างอาจเริ่มต้นขึ้นรวมถึงการวิจัยทางการแพทย์และชีววิทยาซึ่งจะเกี่ยวข้องกับเด็กคนแรกที่เกิดในอวกาศ นอกจากนี้ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการพัฒนากระสวยอวกาศที่เชื่อถือได้และเทคโนโลยีการดึงทรัพยากรซึ่งจะมีประโยชน์สำหรับการตั้งถิ่นฐานของหน่วยงานอื่น ๆ เช่นดวงจันทร์ดาวอังคารและดาวเคราะห์นอกระบบ
ท้ายที่สุด Yakolev คิดว่าพื้นที่ biospheres สามารถทำได้ภายในระยะเวลาที่เหมาะสมเช่นระหว่างปี 2030 ถึง 2050 ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่การทำพื้นผิวด้วยดิน อ้างถึงสถานะที่เพิ่มขึ้นและอำนาจของภาคอวกาศเชิงพาณิชย์ Yakolev ยังเชื่อว่าโครงสร้างพื้นฐานจำนวนมากที่จำเป็นมีอยู่แล้วในสถานที่ (หรือภายใต้การพัฒนา)
“ หลังจากที่เราเอาชนะแรงเฉื่อยของการคิด +20 ปีชีวมณฑลทดลอง (เช่นการตั้งถิ่นฐานในแอนตาร์กติกาพร้อมนาฬิกา) ใน 50 ปีเด็กรุ่นแรกที่เกิดในจักรวาลจะเติบโตและโลกจะลดลงเพราะมันจะเข้าสู่ ตำนานโดยรวม ... ผลที่ตามมาการเปลี่ยนแปลงรูปแบบจะถูกยกเลิก และการประชุมครั้งต่อไปจะเปิดทางสำหรับการสำรวจจักรวาลอย่างแท้จริง ฉันภูมิใจที่ได้อยู่บนโลกใบเดียวกันกับ Elon Reeve Musk ขีปนาวุธของเขาจะมีประโยชน์ในการยกการออกแบบสำหรับชีวมณฑลแรกจากโรงงานบนดวงจันทร์ นี่เป็นวิธีที่ใกล้และตรงไปตรงมาเพื่อพิชิตจักรวาล”
ด้วยนักวิทยาศาสตร์และผู้ประกอบการของนาซ่าเช่น Elon Musk และ Bas Landorp ที่กำลังมองหาการตั้งอาณานิคมบนดาวอังคารในอนาคตอันใกล้และ บริษัท การบินและอวกาศเชิงพาณิชย์อื่น ๆ ที่กำลังพัฒนา LEO ขนาดและรูปร่างของอนาคตของมนุษยชาติในอวกาศนั้นยากที่จะทำนาย บางทีเราอาจตัดสินใจร่วมกันในเส้นทางที่พาเราไปยังดวงจันทร์ดาวอังคารและอื่น ๆ บางทีเราอาจจะเห็นความพยายามอย่างเต็มที่ในพื้นที่ใกล้โลก
หรือบางทีเราจะเห็นว่าตัวเรากำลังออกไปในหลายทิศทางพร้อมกัน ในขณะที่บางกลุ่มจะสนับสนุนการสร้างที่อยู่อาศัยในอวกาศใน LEO (และต่อมาที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะ) ที่อาศัยแรงโน้มถ่วงเทียมและยานอวกาศการขุดดาวเคราะห์น้อยสำหรับวัสดุหุ่นยนต์คนอื่น ๆ จะมุ่งเน้นการสร้างด่านหน้าบนวัตถุดาวเคราะห์ “ Earths ใหม่”
ระหว่างพวกเขาเราสามารถคาดหวังว่ามนุษย์จะเริ่มพัฒนาระดับ "ความเชี่ยวชาญด้านอวกาศ" ในศตวรรษนี้ซึ่งแน่นอนว่าจะมีประโยชน์เมื่อเราเริ่มผลักดันขอบเขตของการสำรวจและการล่าอาณานิคมให้มากยิ่งขึ้น!
