Планетарная инженерия

Планетарная инженерия — это разработка и применение технологий с целью воздействия на окружающую среду планеты . Планетарная инженерия включает в себя множество методов, таких как терраформирование , засев и геоинженерия .

Широко обсуждаемый в научном сообществе термин «терраформирование» означает изменение других планет с целью создания пригодной для жизни среды для земной жизни. Под засевом подразумевается внедрение жизни с Земли на обитаемые планеты. Геоинженерия относится к разработке климата планеты и уже применяется на Земле. Каждый из этих методов состоит из различных подходов и обладает разными уровнями осуществимости и этической значимости.

Терраформирование

Прогнозируемые изменения температуры и осадков по сравнению с доиндустриальными периодами; Реакция конца века без (а) и с (б) геоинженерией, чтобы избежать повышения температуры выше 1,5°С. ^[1]

Терраформирование — это процесс изменения атмосферы , температуры , топографии поверхности или экологии планеты, Луны или другого тела с целью воссоздания окружающей среды Земли.

Технологии

Распространенным объектом обсуждения потенциального терраформирования является планета Марс. Чтобы терраформировать Марс, людям потребуется создать новую атмосферу из-за высокой концентрации углекислого газа на планете и низкого атмосферного давления. Это стало бы возможным за счет увеличения выбросов парниковых газов из местных материалов до уровня ниже «точки замерзания». ^[2] Чтобы терраформировать Венеру, углекислый газ необходимо преобразовать в графит, поскольку Венера получает в два раза больше солнечного света, чем Земля. Этот процесс возможен только в том случае, если парниковый эффект будет устранен с помощью «высотных поглощающих мелких частиц» или солнцезащитного экрана, создающего более пригодную для жизни Венеру. ^[2]

НАСА определило категории систем обитаемости и технологий, позволяющих осуществить терраформирование. ^[3] Эти темы включают создание энергоэффективных систем хранения и упаковки продуктов питания для экипажей, приготовления и приготовления пищи, раздачи воды, а также обустройство объектов для отдыха, вывоза мусора и переработки, а также зон для гигиены и отдыха экипажа. ^[3]

Технико-экономическое обоснование

На пути терраформирования стоят разнообразные проблемы планетарной инженерии. Например, терраформирование атмосферы Марса потребует добавления «значительных количеств газа» в марсианскую атмосферу. ^[4] Считалось, что этот газ хранится в твердой и жидкой форме в полярных ледяных шапках Марса и в подземных резервуарах. Однако маловероятно, что _{достаточное количество CO 2} в полярных отложениях Марса присутствует _{для достаточного изменения атмосферы, а жидкий CO 2} может присутствовать только при более высоких температурах «глубоко в коре». ^[4] Кроме того, сублимация всего объема полярных шапок Марса повысит нынешнее атмосферное давление до 15 миллибар, тогда как для обитаемости потребуется повышение примерно до 1000 миллибар. ^[4] Для справки: среднее давление на уровне моря на Земле составляет 1013,25 мбар .

Терраформирование Венеры, впервые официально предложенное астрофизиком Карлом Саганом, с тех пор обсуждается с помощью таких методов, как преобразование углерода, вызванное органическими молекулами, отражение солнца, увеличение вращения планет и различные химические средства. ^[5] Из-за высокого присутствия на Венере серной кислоты и солнечного ветра, которые вредны для органической среды, органические методы преобразования углерода оказались неосуществимыми. ^[5] Другие методы, такие как затенение солнца, водородная бомбардировка и бомбардировка магнием-кальцием, теоретически обоснованы, но потребуют крупномасштабных ресурсов и космических технологий, пока недоступных людям. ^[5]

Этические соображения

Хотя успешное терраформирование позволило бы жизни на других планетах процветать, философы спорят, является ли эта практика морально обоснованной. Некоторые эксперты по этике предполагают, что такие планеты, как Марс, обладают внутренней ценностью, независимой от их полезности для человечества, и поэтому должны быть свободны от вмешательства человека. ^[6] Кроме того, некоторые утверждают, что меры, необходимые для того, чтобы сделать Марс пригодным для жизни, такие как термоядерные реакторы, космические лазеры на солнечной энергии или распространение тонкого слоя сажи на полярные ледяные шапки Марса, ухудшат нынешнюю эстетическую ценность Марса. Марс обладает. ^[7] Это ставит под сомнение присущие человечеству этические и моральные ценности, поскольку поднимает вопрос о том, готово ли человечество уничтожить нынешнюю экосистему другой планеты ради своей выгоды. ^[8] Благодаря этой этической системе попытки терраформирования на этих планетах могут рассматриваться как угрожающие их ценной окружающей среде, что делает эти усилия неэтичными. ^[6]

Посев

Экологические соображения

Марс является основным предметом обсуждения посева. Места для посева выбираются с учетом атмосферной температуры, давления воздуха, наличия вредной радиации и наличия природных ресурсов, таких как вода и другие соединения, необходимые для земной жизни. ^[10]

Разработка микроорганизмов для посева

Необходимо создать или открыть природные или искусственно созданные микроорганизмы, способные противостоять суровым условиям Марса. Первые используемые организмы должны быть способны пережить воздействие ионизирующей радиации и высокой концентрации CO _{2 ,} присутствующего в марсианской атмосфере. ^[10] Более поздние организмы, такие как многоклеточные растения, должны быть способны противостоять отрицательным температурам, выдерживать высокие уровни CO ₂ и производить значительные количества Около ₂ .

Микроорганизмы обеспечивают значительные преимущества перед небиологическими механизмами. Они самовоспроизводятся, что исключает необходимость транспортировки или производства крупной техники на поверхность Марса. Они также могут выполнять сложные химические реакции без особого обслуживания, чтобы осуществить терраформирование планетарного масштаба. ^[11]

Геоинженерия

Впечатление от гипотетических фраз о терраформировании Марса

Геоинженерия, или климатическая инженерия, — это форма планетарной инженерии, которая включает в себя процесс преднамеренного и крупномасштабного изменения климатической системы Земли для борьбы с изменением климата. ^[12] Примерами геоинженерии являются удаление углекислого газа (CDR), которое удаляет углекислый газ из атмосферы, и использование космических зеркал для отражения солнечной энергии в космос. ^[12]^[13] Удаление углекислого газа (CDR) имеет множество методов, от самого простого из них — лесовосстановление , до более сложных процессов, таких как прямой захват воздуха . ^[12]^[14] Последнее довольно сложно внедрить в промышленном масштабе, поскольку необходимо учитывать высокие затраты и значительное потребление энергии. ^[12]

Другая геоинженерная дисциплина — управление солнечной радиацией (SRM), которое представляет собой процесс быстрого снижения температуры Земли. ^[12] Примеры этого процесса включают стимулирование охлаждающего эффекта вулканов и усиление отражательной способности морских облаков. ^[12] Когда извергается вулкан, мелкие частицы, известные как аэрозоли, распространяются по всей атмосфере, отражая солнечную энергию обратно в космос. ^[12]^[15] Это приводит к охлаждающему эффекту, и человечество могло бы выбросить эти аэрозоли в стратосферу, стимулируя крупномасштабное похолодание. ^[12]^[15]

Видимые следы кораблей в северной части Тихого океана, 4 марта 2009 года. В пасмурный день облака выглядят однородными. Однако датчик изображений НАСА MODIS обнаруживает длинные, тонкие следы более ярких облаков, спрятанных внутри. Когда корабли путешествуют по океану, загрязнение выхлопных газов кораблей создает больше капель облаков меньшего размера, в результате чего облака становятся еще ярче.

Осветление морских облаков (MCB) — это теория управления солнечной радиацией, которая разработана для того, чтобы сделать морские облака ярче, отражая свет обратно в глубокий космос. ^[16] Отражая солнечный свет, этот процесс может помочь компенсировать антропогенное глобальное потепление , которое угрожает жизни всех людей и жизни на Земле. ^[17] Одно из предложений предполагает распыление пара на низколежащие морские облака, создавая больше ядер конденсации облаков. ^[18] Теоретически это приведет к тому, что облако станет белее и будет более эффективно отражать свет. ^[18]

См. также

Ссылки

^ МакМартин, Дуглас Г.; Рике, Кэтрин Л.; Кейт, Дэвид В. (13 мая 2018 г.). «Солнечная геоинженерия как часть общей стратегии достижения Парижской цели по снижению температуры на 1,5°C» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 376 (2119): 20160454. Бибкод : 2018RSPTA.37660454M . дои : 10.1098/rsta.2016.0454 . ПМЦ 5897825 . ПМИД 29610384 .
^ Jump up to: ^а ^б Поллак, Джеймс Б.; Саган, Карл (1993). «Планетарная инженерия» (PDF) . В Льюисе, Джон С.; Мэтьюз, Милдред Шепли; Геррьери, Мэри Л. (ред.). Ресурсы околоземного космоса . Издательство Университета Аризоны. стр. 921–950. ISBN 978-0-8165-1404-5 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июня 2010 года.
^ Jump up to: ^а ^б «Среда обитания, обитаемость и человеческий фактор» . Программа НАСА SBIR и STTR . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 5 ноября 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Якоски, Брюс М.; Эдвардс, Кристофер С. (август 2018 г.). «Инвентаризация CO ₂ доступна для терраформирования Марса». Природная астрономия . 2 (8): 634–639. Бибкод : 2018NatAs...2..634J . дои : 10.1038/s41550-018-0529-6 . S2CID 133894463 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Фогг, MJ (1987). «Терраформирование Венеры». Журнал Британского межпланетного общества . 40 : 551–564. Бибкод : 1987JBIS...40..551F .
^ Jump up to: ^а ^б «Этика терраформирования | Выпуск 38» . Философия сейчас . Архивировано из оригинала 5 ноября 2021 года . Проверено 5 ноября 2021 г.
^ Воробей, Роберт (осень 1999 г.). «Этика терраформирования» (PDF) . Экологическая этика . 21 (3): 227–245. дои : 10.1007/978-90-481-9920-4_124 . Проверено 21 апреля 2023 г.
^ Воробей, Роберт (осень 1999 г.). «Этика терраформирования» (PDF) . Экологическая этика . 21 (3): 227–245. дои : 10.1007/978-90-481-9920-4_124 . Проверено 21 апреля 2023 г.
^ Лопес-Аррегин, AJR; Черногория, С. (сентябрь 2019 г.). «Совершенствование инженерных моделей террамеханики для исследования планет» . Результаты по инженерному делу . 3 : 100027. doi : 10.1016/j.rineng.2019.100027 . S2CID 202783328 .
^ Jump up to: ^а ^б Тодд, Пол (август 2006 г.). «Планетарная биология и терраформирование» . Гравитационная и космическая биология . 19 (2): 79–85. Гейл А176373142 .
^ Конде-Пуэйо, Нурия; Видиэлла, Блай; Сарданьес, Джозеф; Бердуго, Мигель; Мастер Фернандо Т.; де Лоренцо, Виктор; Соле, Рикар (9 февраля 2020 г.). «Синтетическая биология для уроков терраформации Марса, Земли и микробиома» . Жизнь . 10 (2): 14. дои : 10.3390/life10020014 . ПМЦ 7175242 . ПМИД 32050455 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Что такое климатическая инженерия?» . Союз неравнодушных ученых . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 27 октября 2021 г.
^ «Объяснитель: шесть идей по ограничению глобального потепления с помощью солнечной геоинженерии» . Карбоновое резюме . 9 мая 2018 г. Архивировано из оригинала 1 ноября 2021 г. . Проверено 1 ноября 2021 г.
^ «Эффективное удаление CO ₂ из атмосферы» . ScienceDaily . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 27 октября 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Вулканы могут влиять на климат» . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 31 октября 2021 года . Проверено 1 ноября 2021 г.
^ «Осветление морских облаков (технологический брифинг)» . Геоинженерный монитор. 15 апреля 2021 г. Проверено 13 января 2023 г.
^ Джексон, Рэндал. «Последствия изменения климата» . Изменение климата: жизненно важные признаки планеты . Архивировано из оригинала 4 мая 2020 года . Проверено 3 ноября 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Предлагаемые геоинженерные технологии» . Геоинженерный монитор . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 года . Проверено 3 ноября 2021 г.

Дальнейшее чтение

Анджело, Джозеф А. младший (2006). «Планетарная инженерия». Энциклопедия космоса и астрономии . Нью-Йорк: факты в архиве. стр. 462–462. ISBN 978-1-4381-1018-9 .
Саган, Карл (декабрь 1973 г.). «Планетарная инженерия на Марсе». Икар . 20 (4): 513–514. Бибкод : 1973Icar...20..513S . дои : 10.1016/0019-1035(73)90026-2 .

Внешние ссылки

Геоинженерия: ретроспектива, меняющая мир - обзор статей по геоинженерии с сайта устойчивого развития Worldchanging.

[1] МакМартин, Дуглас Г.; Рике, Кэтрин Л.; Кейт, Дэвид В. (13 мая 2018 г.). «Солнечная геоинженерия как часть общей стратегии достижения Парижской цели по снижению температуры на 1,5°C» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 376 (2119): 20160454. Бибкод : 2018RSPTA.37660454M . дои : 10.1098/rsta.2016.0454 . ПМЦ 5897825 . ПМИД 29610384 .

[Pollack_&_Sagan_1993-2] Jump up to: ^а ^б Поллак, Джеймс Б.; Саган, Карл (1993). «Планетарная инженерия» (PDF) . В Льюисе, Джон С.; Мэтьюз, Милдред Шепли; Геррьери, Мэри Л. (ред.). Ресурсы околоземного космоса . Издательство Университета Аризоны. стр. 921–950. ISBN 978-0-8165-1404-5 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июня 2010 года.

[:1-3] Jump up to: ^а ^б «Среда обитания, обитаемость и человеческий фактор» . Программа НАСА SBIR и STTR . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 5 ноября 2021 г.

[:2-4] Jump up to: ^а ^б ^с Якоски, Брюс М.; Эдвардс, Кристофер С. (август 2018 г.). «Инвентаризация CO ₂ доступна для терраформирования Марса». Природная астрономия . 2 (8): 634–639. Бибкод : 2018NatAs...2..634J . дои : 10.1038/s41550-018-0529-6 . S2CID 133894463 .

[terra1-5] Jump up to: ^а ^б ^с Фогг, MJ (1987). «Терраформирование Венеры». Журнал Британского межпланетного общества . 40 : 551–564. Бибкод : 1987JBIS...40..551F .

[:6-6] Jump up to: ^а ^б «Этика терраформирования | Выпуск 38» . Философия сейчас . Архивировано из оригинала 5 ноября 2021 года . Проверено 5 ноября 2021 г.

[7] Воробей, Роберт (осень 1999 г.). «Этика терраформирования» (PDF) . Экологическая этика . 21 (3): 227–245. дои : 10.1007/978-90-481-9920-4_124 . Проверено 21 апреля 2023 г.

[8] Воробей, Роберт (осень 1999 г.). «Этика терраформирования» (PDF) . Экологическая этика . 21 (3): 227–245. дои : 10.1007/978-90-481-9920-4_124 . Проверено 21 апреля 2023 г.

[9] Лопес-Аррегин, AJR; Черногория, С. (сентябрь 2019 г.). «Совершенствование инженерных моделей террамеханики для исследования планет» . Результаты по инженерному делу . 3 : 100027. doi : 10.1016/j.rineng.2019.100027 . S2CID 202783328 .

[Todd-10] Jump up to: ^а ^б Тодд, Пол (август 2006 г.). «Планетарная биология и терраформирование» . Гравитационная и космическая биология . 19 (2): 79–85. Гейл А176373142 .

[11] Конде-Пуэйо, Нурия; Видиэлла, Блай; Сарданьес, Джозеф; Бердуго, Мигель; Мастер Фернандо Т.; де Лоренцо, Виктор; Соле, Рикар (9 февраля 2020 г.). «Синтетическая биология для уроков терраформации Марса, Земли и микробиома» . Жизнь . 10 (2): 14. дои : 10.3390/life10020014 . ПМЦ 7175242 . ПМИД 32050455 .

[:4-12] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Что такое климатическая инженерия?» . Союз неравнодушных ученых . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 27 октября 2021 г.

[13] «Объяснитель: шесть идей по ограничению глобального потепления с помощью солнечной геоинженерии» . Карбоновое резюме . 9 мая 2018 г. Архивировано из оригинала 1 ноября 2021 г. . Проверено 1 ноября 2021 г.

[14] «Эффективное удаление CO ₂ из атмосферы» . ScienceDaily . Архивировано из оригинала 27 октября 2021 года . Проверено 27 октября 2021 г.

[:5-15] Jump up to: ^а ^б «Вулканы могут влиять на климат» . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 31 октября 2021 года . Проверено 1 ноября 2021 г.

[16] «Осветление морских облаков (технологический брифинг)» . Геоинженерный монитор. 15 апреля 2021 г. Проверено 13 января 2023 г.

[17] Джексон, Рэндал. «Последствия изменения климата» . Изменение климата: жизненно важные признаки планеты . Архивировано из оригинала 4 мая 2020 года . Проверено 3 ноября 2021 г.

[:3-18] Jump up to: ^а ^б «Предлагаемые геоинженерные технологии» . Геоинженерный монитор . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 года . Проверено 3 ноября 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]