✖


Jump to content

Терраформирование Венеры

Представление художника о терраформированной Венере . Облачные образования изображены в предположении, что вращение планеты не было ускорено.

Терраформирование Венеры или терраформация Венеры — это гипотетический процесс изменения глобальной среды планеты Венера с целью сделать ее пригодной для проживания людей. [1] [2] [3] Корректировка существующей среды Венеры для поддержания человеческой жизни потребует как минимум трех основных изменений в атмосфере планеты: [3]

  1. Снижение температуры поверхности Венеры на 737 К (464 ° C; 867 ° F). [4]
  2. с плотностью 9,2 МПа (91 атм) на планете углекислого газа и диоксида серы Устранение большей части плотной атмосферы путем удаления или преобразования в какую-либо другую форму.
  3. Добавление пригодного для дыхания кислорода . в атмосферу

Эти три изменения тесно взаимосвязаны, поскольку экстремальная температура Венеры обусловлена ​​высоким давлением ее плотной атмосферы и парниковым эффектом .

История идеи

[ редактировать ]

Пол Андерсон , успешный писатель -фантаст , предложил эту идею в своей новелле 1954 года «Большой дождь», истории, принадлежащей его Психотехнической лиги будущей истории .

Первое известное предложение терраформировать Венеру в научном контексте было сделано астрономом Карлом Саганом в 1961 году. [5]

До начала 1960-х годов многие астрономы считали, что атмосфера Венеры имеет температуру, подобную земной. Когда выяснилось, что Венера имеет плотную атмосферу из углекислого газа , что привело к очень сильному парниковому эффекту , [6] некоторые ученые начали обдумывать идею изменения атмосферы, чтобы сделать поверхность более похожей на Землю. Эта гипотетическая перспектива, известная как терраформирование , была впервые предложена Карлом Саганом в 1961 году в качестве заключительного раздела его классической статьи в журнале Science, в которой обсуждались атмосфера и парниковый эффект Венеры. [5] Саган предложил ввести в атмосферу Венеры фотосинтезирующие бактерии, которые преобразовали бы углекислый газ в восстановленный углерод в органической форме, тем самым уменьшив выбросы углекислого газа из атмосферы.

Знания об атмосфере Венеры все еще были неточными в 1961 году, когда Саган сделал свое первоначальное предложение. Спустя тридцать три года после своего первоначального предложения, в книге 1994 года «Бледно-голубая точка » Саган признал, что его первоначальное предложение о терраформировании не сработает, поскольку атмосфера Венеры гораздо плотнее, чем было известно в 1961 году: [7]

«Вот фатальный недостаток: в 1961 году я думал, что атмосферное давление на поверхности Венеры составляет несколько бар... Теперь мы знаем, что оно составляет 90 бар, поэтому, если бы схема сработала, в результате поверхность была бы погребена в сотнях бар. метров тонкого графита и атмосферу, состоящую из 65 бар почти чистого молекулярного кислорода, вопрос о том, взорвемся ли мы сначала под атмосферным давлением или самопроизвольно загоримся от всего этого кислорода, остается под вопросом. Однако задолго до того, как могло появиться такое количество кислорода. накапливаясь, графит самопроизвольно сгорает обратно в CO 2 , замыкая процесс».

После статьи Сагана эта концепция практически не обсуждалась в научных кругах до возрождения интереса в 1980-х годах. [8] [9] [10]

Предлагаемые подходы к терраформированию

[ редактировать ]

Ряд подходов к терраформированию рассмотрен Мартином Дж. Фоггом (1995). [2] [11] и Джеффри А. Лэндис (2011). [3]

Устранение плотной атмосферы углекислого газа

[ редактировать ]

Основная проблема Венеры сегодня, с точки зрения терраформации, — это очень плотная атмосфера из углекислого газа. Давление на уровне земли Венеры составляет 9,2 МПа (91 атм; 1330 фунтов на квадратный дюйм). Это также, из-за парникового эффекта, приводит к тому, что температура на поверхности становится на несколько сотен градусов слишком высокой для каких-либо значительных организмов. Поэтому все подходы к терраформированию Венеры включают в себя каким-то образом удаление почти всего углекислого газа из атмосферы.

Биологические подходы

[ редактировать ]

Метод, предложенный в 1961 году Карлом Саганом, предполагает использование генетически модифицированных водорослей для фиксации углерода в органических соединениях . [5] Хотя этот метод все еще предлагается [10] Более поздние открытия в дискуссиях о терраформировании Венеры показали, что одни лишь биологические средства не принесут успеха. [12]

К трудностям относится тот факт, что для производства органических молекул из углекислого газа требуется водород, который на Венере встречается очень редко. [13] Поскольку на Венере отсутствует защитная магнитосфера , верхние слои атмосферы подвергаются прямой эрозии солнечным ветром и теряют большую часть исходного водорода в космос. И, как заметил Саган, любой углерод, который был связан в органических молекулах, быстро превратился бы снова в углекислый газ под действием горячей поверхностной среды. Венера не начнет остывать до тех пор, пока большая часть углекислого газа не будет удалена.

Хотя обычно признается, что Венеру невозможно терраформировать путем внедрения только фотосинтетической биоты, использование фотосинтезирующих организмов для производства кислорода в атмосфере продолжает оставаться компонентом других предложенных методов терраформирования. [ нужна ссылка ]

Улавливание в карбонатах

[ редактировать ]

На Земле почти весь углерод изолируется в виде карбонатных минералов или на различных стадиях углеродного цикла , тогда как в атмосфере его присутствует очень мало в виде углекислого газа. На Венере ситуация противоположная. Большая часть углерода присутствует в атмосфере, тогда как сравнительно небольшая его часть депонируется в литосфере . [14] Поэтому многие подходы к терраформированию сосредоточены на избавлении от углекислого газа посредством химических реакций, улавливающих и стабилизирующих его в форме карбонатных минералов.

Моделирование астробиологов Марка Баллока и Дэвида Гринспуна. [14] Изучение эволюции атмосферы Венеры предполагает, что равновесие между нынешней атмосферой с давлением 92 бара и существующими на поверхности минералами, особенно оксидами кальция и магния, весьма нестабильно, и что последние могут служить поглотителем углекислого газа и диоксида серы посредством преобразования в карбонаты. Если бы эти поверхностные минералы были полностью преобразованы и насыщены, то атмосферное давление снизилось бы, и планета несколько охладилась бы. Одним из возможных конечных состояний, смоделированных Баллоком и Гринспуном, была атмосфера в 43 бара (42 атм; 620 фунтов на квадратный дюйм) и температура поверхности 400 К (127 ° C; 260 ° F). Чтобы преобразовать остальную часть углекислого газа в атмосфере, большую часть коры придется искусственно подвергнуть воздействию атмосферы, чтобы обеспечить более обширное преобразование карбонатов. В 1989 году Александр Г. Смит предположил, что Венера может быть терраформирована в результате переворота литосферы, что позволит превратить земную кору в карбонаты. [15] Лэндис 2011 подсчитал, что потребуется вовлечение всей поверхностной коры на глубину более 1 км, чтобы образовалась достаточная площадь поверхности камня для преобразования достаточного количества атмосферы. [3]

Естественное образование карбонатных пород из минералов и углекислого газа — очень медленный процесс. Однако недавние исследования связывания углекислого газа в карбонатные минералы в контексте смягчения глобального потепления на Земле показывают, что этот процесс можно значительно ускорить (с сотен или тысяч лет до всего 75 дней) за счет использования таких катализаторов, как полистироловые микросферы . [16] Поэтому можно предположить, что подобные технологии могут также использоваться в контексте терраформации на Венере. Также можно отметить, что химическая реакция, которая превращает минералы и углекислый газ в карбонаты, является экзотермической и, по сути, производит больше энергии, чем потребляется в реакции. Это открывает возможность создания самоусиливающихся процессов конверсии с потенциалом экспоненциального роста степени конверсии до тех пор, пока не будет преобразована большая часть атмосферного углекислого газа.

Бомбардировка Венеры рафинированным магнием и кальцием из других миров также могла бы изолировать углекислый газ в форме карбонатов кальция и магния . Около 8 × 10 20 кг кальция или 5 × 10 20 кг магния потребуется для преобразования всего углекислого газа в атмосфере, что повлечет за собой значительную часть добычи и переработки полезных ископаемых (возможно, на Меркурии , которая особенно богата минералами). [17] 8 × 10 20 кг в несколько раз превышает массу астероида 4 Веста (более 500 километров (310 миль) в диаметре).

Инъекция в вулканическую базальтовую породу

[ редактировать ]

Исследовательские проекты в Исландии и американском штате Вашингтон показали, что потенциально большие количества углекислого газа могут быть удалены из атмосферы путем закачки под высоким давлением в подземные пористые базальтовые образования, где углекислый газ быстро превращается в твердые инертные минералы. [18] [19]

Другие исследования [20] предсказывают, что один кубический метр пористого базальта способен изолировать 47 килограммов впрыскиваемого углекислого газа. По этим оценкам объём около 9,86×10 9 км 3 базальтовой породы понадобится, чтобы изолировать весь углекислый газ в атмосфере Венеры. Это равно всей коре Венеры до глубины около 21,4 километра. Еще одно исследование [21] пришли к выводу, что в оптимальных условиях в среднем 1 кубометр базальтовой породы может улавливать 260 кг углекислого газа. Толщина коры Венеры составляет 70 километров (43 мили), а на планете преобладают вулканические образования. Поверхность примерно на 90% состоит из базальта , а около 65% состоит из мозаики равнин вулканической лавы . [22] Поэтому на планете должно быть достаточное количество пластов базальтовых пород с очень многообещающим потенциалом для улавливания углекислого газа .

Исследования также показали, что в условиях высокой температуры и высокого давления в мантии , диоксид кремния наиболее распространенный минерал в мантии (на Земле и, вероятно, также на Венере), может образовывать карбонаты, стабильные в этих условиях. Это открывает возможность секвестрации углекислого газа в мантии. [23]

Введение водорода

[ редактировать ]

По словам Бёрча, [24] бомбардировка Венеры водородом и реакция ее с углекислым газом может привести к образованию элементарного углерода ( графита ) и воды по реакции Боша . Это займет примерно 4 × 10 19 кг водорода для преобразования всей атмосферы Венеры, [ нужна ссылка ] и такое большое количество водорода можно было получить из газовых гигантов или льда их спутников. Другим возможным источником водорода может быть его добыча из возможных резервуаров внутри самой планеты. По мнению некоторых исследователей, мантия и/или ядро ​​Земли могут содержать большое количество водорода, оставшегося там с момента первоначального образования Земли из небулярного облака . [25] [26] Поскольку обычно считается, что первоначальное формирование и внутренняя структура Земли и Венеры в чем-то схожи, то же самое может быть справедливо и для Венеры.

Для работы реакции также потребуется аэрозоль железа в атмосфере, а железо может поступать с Меркурия , астероидов или Луны . (Потери водорода из-за солнечного ветра вряд ли будут значительными в масштабах времени терраформирования.) Из-за относительно плоской поверхности планеты эта вода покроет около 80% поверхности по сравнению с 70% на Земле, даже несмотря на то, что она будет составлять лишь примерно 10% воды, обнаруженной на Земле. [ нужна ссылка ]

Оставшаяся атмосфера с давлением около 3 бар (примерно в три раза больше, чем на Земле) будет в основном состоять из азота, часть которого растворится в новых океанах воды, снижая атмосферное давление в соответствии с законом Генри . Чтобы еще больше снизить давление, азот можно также фиксировать в нитраты .

Футурист Исаак Артур предложил использовать гипотетические процессы подъема звезд и стеллазирования для создания пучка частиц ионизированного водорода от Солнца, предварительно названного «гидропушкой». Это устройство можно использовать не только для разжижения плотной атмосферы Венеры, но и для введения водорода для реакции с углекислым газом с образованием воды, тем самым еще больше снижая атмосферное давление. [27]

Прямое удаление атмосферы

[ редактировать ]

Утончить атмосферу Венеры можно было бы попытаться различными методами, возможно, в сочетании. Непосредственный перенос атмосферного газа с Венеры в космос, вероятно, окажется трудным. Венера имеет достаточно высокую скорость убегания, поэтому ее уничтожение ударом астероида становится нецелесообразным. Поллак и Саган рассчитали в 1994 г. [28] что ударный элемент диаметром 700 км, ударяющийся о Венеру со скоростью более 20 км/с, выбросит всю атмосферу над горизонтом, как видно из точки удара, но поскольку это составляет менее тысячной всей атмосферы и будет уменьшаться возвращается по мере уменьшения плотности атмосферы, потребуется очень большое количество таких гигантских ударников. Лэндис рассчитал [3] что для снижения давления с 92 бар до 1 бар потребуется минимум 2000 ударов, даже если эффективность удаления атмосферы будет идеальной. Меньшие объекты также не будут работать, потому что потребуется больше. Сильная бомбардировка вполне могла привести к значительному выделению газа, которое заменило бы удаленную атмосферу. Большая часть выброшенной атмосферы отправится на солнечную орбиту возле Венеры и без дальнейшего вмешательства может быть захвачена гравитационным полем Венеры и снова стать частью атмосферы.

Другой вариант метода, включающий бомбардировку, заключался бы в том, чтобы возмутить массивный объект пояса Койпера , чтобы вывести его орбиту на путь столкновения с Венерой. Если бы объект, состоящий в основном из льда, имел достаточную скорость, чтобы проникнуть всего на несколько километров от поверхности Венеры, возникающие в результате испарения льда от ударника и самого удара силы могли бы перемешать литосферу и мантию, выбрасывая, таким образом, пропорциональное количество материя (в виде магмы и газа) с Венеры. Побочным продуктом этого метода могло бы стать либо новолуние Венеры, либо новое тело-ударник из обломков, которое позже упадет на поверхность.

Удаление атмосферного газа более контролируемым способом также может оказаться затруднительным. Чрезвычайно медленное вращение Венеры означает, что построить космические лифты планеты будет очень сложно, поскольку геостационарная орбита находится на непрактичном расстоянии от поверхности, а очень толстая атмосфера, которую необходимо удалить, делает двигатели массы бесполезными для удаления полезной нагрузки с поверхности планеты. Возможные обходные пути включают размещение массовых драйверов на высотных воздушных шарах или опорных башнях, возвышающихся над основной частью атмосферы, с использованием космических фонтанов или ротоваторов .

Кроме того, если бы плотность атмосферы (и соответствующий парниковый эффект) были резко уменьшены, температура поверхности (теперь фактически постоянная), вероятно, сильно различалась бы между дневной и ночной стороной. Другим побочным эффектом снижения плотности атмосферы может стать создание зон резкой погодной активности или штормов на терминаторе, поскольку большие объемы атмосферы будут подвергаться быстрому нагреву или охлаждению.

Охлаждение планеты солнечными шторами

[ редактировать ]

Венера получает примерно в два раза больше солнечного света, чем Земля, что, как полагают, способствовало ее безудержному парниковому эффекту . Одним из способов терраформирования Венеры может стать уменьшение инсоляции на поверхности Венеры, чтобы предотвратить повторное нагревание планеты.

Космического базирования

[ редактировать ]

Солнечные шторы можно было бы использовать для уменьшения общей инсоляции, получаемой Венерой, несколько охлаждая планету. [29] Тень, помещенная в Солнце-Венера L 1, точку Лагранжа также будет блокировать солнечный ветер , устраняя проблему радиационного облучения на Венере.

Достаточно большая солнечная тень была бы в четыре раза больше диаметра самой Венеры, если бы она находилась в точке L 1 . Это потребует строительства в космосе. Также будет трудно сбалансировать тонкую пленку, перпендикулярную солнечным лучам в точке Лагранжа Солнце-Венера, с давлением входящего излучения , которое будет иметь тенденцию превращать тень в огромный солнечный парус . Если бы тень просто оставили в точке L 1 , давление добавило бы силу к солнечной стороне, и тень ускорилась бы и ушла бы с орбиты. Вместо этого тень можно было бы расположить ближе к Солнцу, используя солнечное давление для уравновешивания гравитационных сил, и на практике превратившись в статит .

Другие модификации конструкции солнцезащитного козырька L 1 также были предложены для решения проблемы солнечного паруса. Один из предлагаемых методов — использовать солнечно-синхронные зеркала на полярной орбите , которые отражают свет к задней части солнцезащитного козырька, со стороны Венеры, не обращенной к Солнцу. Давление фотонов подтолкнуло бы опорные зеркала под углом 30 градусов к солнечной стороне. [2]

Пол Берч предложил [24] решетчатая система зеркал вблизи точки L 1 между Венерой и Солнцем. Панели абажура будут располагаться не перпендикулярно солнечным лучам, а под углом 30 градусов, так что отраженный свет попадет на следующую панель, сводя на нет давление фотонов. Каждый последующий ряд панелей будет отклоняться на +/- 1 градус от угла отклонения в 30 градусов, что приведет к отклонению отраженного света на 4 градуса от падения на Венеру.

Солнечные шторы также могут служить генераторами солнечной энергии. Космические методы защиты от солнца и тонкопленочные солнечные паруса в целом находятся только на ранней стадии разработки. Огромные размеры требуют количества материала, которое на много порядков больше, чем любой созданный человеком объект, который когда-либо был доставлен в космос или построен в космосе.

Атмосферный или наземный

[ редактировать ]
Смотрите также: Колонизация Венеры § Аэростаты и плавучие города

Венеру также можно было охладить, поместив в атмосферу отражатели. Светоотражающие воздушные шары, плавающие в верхних слоях атмосферы, могут создавать тень. Количество и/или размер воздушных шаров обязательно будет большим. Джеффри А. Лэндис предложил [30] что, если будет построено достаточное количество плавучих городов, они смогут сформировать солнечный щит вокруг планеты и одновременно использоваться для обработки атмосферы в более желаемую форму, таким образом объединяя теорию солнечного щита и теорию обработки атмосферы с масштабируемой технологией, которая позволит немедленно обеспечить жизненное пространство в атмосфере Венеры. Если они сделаны из углеродных нанотрубок или графена (листовидного аллотропа углерода ), то основные конструкционные материалы можно производить с использованием углекислого газа, собранного in situ из атмосферы. [ нужна ссылка ] Недавно синтезированный аморфный карбоний может оказаться полезным конструкционным материалом, если его можно будет закалить до условий стандартной температуры и давления (STP), возможно, в смеси с обычным кварцевым стеклом. Согласно анализу Бёрча, такие колонии и материалы обеспечат немедленную экономическую отдачу от колонизации Венеры, финансируя дальнейшие усилия по терраформированию. [ нужна ссылка ]

планеты Увеличение альбедо путем размещения светлого или отражающего материала на поверхности (или на любом уровне ниже вершин облаков) не будет полезным, поскольку поверхность Венеры уже полностью окутана облаками, и солнечный свет почти не достигает поверхности. Таким образом, вряд ли оно сможет отражать больше света, чем уже отражающие облака Венеры с альбедо Бонда 0,77. [31]

Сочетание солнечных оттенков и атмосферного конденсата

[ редактировать ]

Берч предположил, что солнечные шторы можно использовать не только для охлаждения планеты, но и для снижения атмосферного давления за счет процесса замерзания углекислого газа. [24] Для этого необходимо снизить температуру Венеры сначала до точки сжижения , что требует температуры ниже 304,128(15) К. [32] ( 30,978(15) °C или 87,761(27) °F ) и парциальное давление CO 2 для снижения атмосферного давления до 73,773(30) бар. [32] ( углекислого газа ) критическая точка ; и оттуда снижение температуры ниже 216,592(3) К. [32] ( -56,558(3) °C или -69,8044(54) °F углекислого газа ) ( тройная точка ). Ниже этой температуры замерзание атмосферного углекислого газа в сухой лед приведет к его отложению на поверхности. Затем он предположил, что замороженный CO 2 можно было бы захоронить и поддерживать в этом состоянии под давлением или даже отправить за пределы планеты (возможно, чтобы обеспечить парниковый газ, необходимый для или спутников терраформирования Марса Юпитера ) . После того, как этот процесс будет завершен, тени можно будет убрать или добавить солеты , что позволит планете снова частично нагреться до температур, комфортных для земной жизни. Источник водорода или воды все равно будет необходим, а часть оставшихся 3,5 бар атмосферного азота придется закрепить в почве. Берч предлагает разрушить ледяной спутник Сатурна, например Гиперион , и бомбардировать Венеру его фрагментами.

Охлаждение планеты с помощью тепловых трубок, атмосферных вихревых двигателей или радиационного охлаждения.

[ редактировать ]

Пол Бёрч предполагает, что в дополнение к охлаждению планеты с помощью солнцезащитного козырька в L1 на планете можно было бы построить «тепловые трубы» для ускорения охлаждения. Предлагаемый механизм будет переносить тепло с поверхности в более холодные регионы выше в атмосфере, подобно солнечной башне с восходящим потоком воздуха , тем самым облегчая излучение избыточного тепла в космос. [24] Недавно предложенный вариант этой технологии — атмосферный вихревой двигатель , в котором вместо физических труб дымохода восходящий поток атмосферы достигается за счет создания вихря, подобного стационарному торнадо. Помимо того, что этот метод менее материалоемок и потенциально более эффективен с точки зрения затрат, этот процесс также производит чистый избыток энергии, который можно использовать для питания венерианских колоний или других аспектов усилий по терраформированию, одновременно способствуя ускорению охлаждения планеты. планета. Еще одним методом охлаждения планеты может стать использование радиационного охлаждения. [33] Эта технология может использовать тот факт, что на определенных длинах волн тепловое излучение из нижних слоев атмосферы Венеры может «уходить» в космос через частично прозрачные атмосферные «окна» – спектральные разрывы между сильными полосами поглощения CO 2 и H 2 O в ближнем инфракрасном диапазоне. 0,8–2,4 мкм (31–94 мкдюйм). Исходящее тепловое излучение зависит от длины волны и варьируется от самой поверхности на расстоянии 1 мкм (39 мкдюйм) до примерно 35 км (22 мили) на расстоянии 2,3 мкм (91 мкдюйм). [34] Нанофотоника и создание метаматериалов открывают новые возможности для настройки спектра эмиттанса поверхности посредством правильного проектирования периодических нано/микроструктур. [35] [36] Недавно появились предложения об устройстве под названием «сборщик эмиссионной энергии», которое может передавать тепло в космос посредством радиационного охлаждения и преобразовывать часть теплового потока в избыточную энергию. [37] открывая возможности самовоспроизводящейся системы , которая могла бы экспоненциально охлаждать планету.

Введение воды

[ редактировать ]

Поскольку на Венере имеется лишь часть воды Земли (менее половины содержания воды на Земле в атмосфере и ни одного на поверхности), [38] воду пришлось бы вводить либо вышеупомянутым методом введения водорода, либо из какого-то другого межпланетного или внепланетного источника.

Захватите ледяные луны

[ редактировать ]

Пол Берч предполагает возможность столкновения Венеры с одной из ледяных лун внешней Солнечной системы. [24] тем самым собирая всю воду, необходимую для терраформации, за один раз. Этого можно достичь посредством захвата с помощью гравитации спутников Сатурна Энцелада и Гипериона или Урана спутника Миранды . Простое изменение скорости этих спутников настолько, чтобы сдвинуть их с нынешней орбиты и обеспечить гравитационный транспорт к Венере, потребует большого количества энергии. Однако с помощью сложных цепных реакций , вызванных гравитацией, требования к двигательной установке могут быть снижены на несколько порядков. По словам Бёрча, «теоретически можно бросить камешек в пояс астероидов и в конечном итоге сбросить Марс на Солнце». [24]

Дегазация из мантии

[ редактировать ]

Исследования показали, что в мантии планет земной группы может присутствовать значительное количество воды (в виде водорода). [39] Поэтому было высказано предположение [40] что было бы технически возможно извлечь эту воду из мантии на поверхность, даже если в настоящее время не существует реального способа сделать это.

Изменение цикла дня и ночи

[ редактировать ]

Венера вращается один раз каждые 243 земных дня — безусловно, это самый медленный период вращения среди всех известных объектов Солнечной системы. Таким образом, венерианские сидерические сутки длятся больше, чем венерианский год (243 против 224,7 земных суток). Однако продолжительность солнечного дня на Венере значительно короче сидерического дня ; для наблюдателя на поверхности Венеры время от одного восхода солнца до другого составит 116,75 дней. Из-за чрезвычайно медленной скорости вращения неясно, сколько времени пройдет от восхода до заката для реального наблюдателя, стоящего на Венере. Есть мнение, что этот период времени составляет около 117 дней, но некоторые источники говорят, что это период времени от восхода до заката. [41] в то время как другие источники говорят, что это время от одного восхода солнца до другого, что соответствует полной продолжительности солнечного дня, включая ночь. Следовательно, медленная скорость вращения Венеры приведет к чрезвычайно длинным дням и ночам, подобным циклам день-ночь в полярных регионах Земли — более коротким, но глобальным. Точный период солнечного дня очень важен для терраформирования, поскольку 117 дней дневного времени будут эквивалентны лету в более умеренных регионах Аляски, тогда как 58 дней дневного времени приведут к очень короткому вегетационному периоду, как в высоких широтах Арктики. Это может означать разницу между вечной мерзлотой и вечным льдом или зелеными пышными бореальными лесами. Медленное вращение также может объяснить отсутствие значительного магнитного поля.

Аргументы в пользу сохранения текущего цикла дня и ночи неизменным

[ редактировать ]

До недавнего времени предполагалось, что для достижения успешной терраформации необходимо увеличить скорость вращения или цикл день-ночь Венеры. Однако более поздние исследования показали, что нынешняя медленная скорость вращения Венеры нисколько не вредит способности планеты поддерживать климат, подобный земному. Скорее, медленная скорость вращения, учитывая атмосферу, подобную земной, позволит сформировать толстые слои облаков на стороне планеты, обращенной к Солнцу. Это, в свою очередь, повысит планетарное альбедо и приведет к охлаждению глобальной температуры до земного уровня, несмотря на большую близость к Солнцу. Согласно расчетам, максимальная температура составит около 35 °C (95 °F), учитывая атмосферу, подобную земной. [42] [43] Таким образом, увеличение скорости вращения было бы непрактичным и вредным для усилий по терраформированию. Терраформированная Венера с нынешним медленным вращением приведет к образованию глобального климата с «дневными» и «ночными» периодами продолжительностью примерно 2 месяца (58 дней) каждый, что будет напоминать времена года в более высоких широтах на Земле. «День» будет напоминать короткое лето с теплым и влажным климатом, тяжелым пасмурным небом и обильными дождями. «Ночь» будет напоминать короткую, очень темную зиму с довольно холодной температурой и снегопадами. Будут периоды с более умеренным климатом и ясной погодой на восходе и закате, напоминающие «весну» и «осень». [42]

Космические зеркала

[ редактировать ]

Проблему очень темных условий в течение примерно двухмесячного «ночного» периода можно было бы решить за счет использования космического зеркала на 24-часовой орбите (то же расстояние, что и геостационарная орбита на Земле), аналогичного «Знамени» (спутнику ) проектные эксперименты. Экстраполяция результатов этих экспериментов и применение их к условиям Венеры означало бы, что космическое зеркало диаметром чуть менее 1700 метров могло бы осветить всю ночную сторону планеты яркостью 10-20 полных лун и создать искусственный 24-часовой световой цикл. . Еще большее зеркало потенциально может создать еще более сильные условия освещения. Дальнейшая экстраполяция показывает, что для достижения уровня освещенности около 400 люкс (аналогично обычному офисному освещению или восходу солнца в ясный день на Земле) потребуется круглое зеркало диаметром около 55 километров.

Пол Бёрч предложил защитить всю планету от солнечного света с помощью постоянной системы грифельных штор в L1 , а поверхность освещать вращающимся зеркалом солетта на полярной орбите , что обеспечивало бы 24-часовой световой цикл. [24]

Изменение скорости вращения

[ редактировать ]

Если бы было желательно увеличить скорость вращения планеты (несмотря на вышеупомянутые потенциально положительные климатические эффекты нынешней скорости вращения), это потребовало бы энергии на много порядков большей, чем строительство орбитальных солнечных зеркал или даже чем удаление венерианской атмосферы. Берч подсчитал, что для увеличения вращения Венеры до солнечного цикла, подобного земному, потребуется около 1,6 × 10 29 Джоули [44] (50 миллиардов петаватт-часов).

Научные исследования показывают, что близкие пролеты астероидов или кометных тел диаметром более 100 километров (60 миль) могут быть использованы для перемещения планеты по ее орбите или увеличения скорости вращения. [45] Энергия, необходимая для этого, велика. В своей книге о терраформировании одна из концепций, которые обсуждает Фогг, заключается в увеличении вращения Венеры с помощью трех квадриллионов объектов, циркулирующих между Венерой и Солнцем каждые 2 часа, каждый из которых движется со скоростью 10% скорости света. [2]

Дж. Дэвид Нордли в художественной литературе предположил: [46] что Венеру можно раскрутить до длины дня в 30 земных дней, экспортировав атмосферу Венеры в космос с помощью двигателей массы . Предложение Берча предполагает использование элементов динамического сжатия для передачи энергии и импульса через высокоскоростные потоки массы в полосу вокруг экватора Венеры. Он подсчитал, что достаточно высокоскоростной поток массы, составляющий около 10% скорости света, мог бы дать Венере сутки продолжительностью в 24 часа за 30 лет. [44]

Создание искусственной магнитосферы

[ редактировать ]

Для защиты новой атмосферы от солнечного ветра и предотвращения потери водорода потребуется искусственная магнитосфера. Венера в настоящее время не имеет собственного магнитного поля, поэтому необходимо создание искусственного планетарного магнитного поля для формирования магнитосферы за счет ее взаимодействия с солнечным ветром. По мнению двух японских ученых NIFS, это возможно сделать с помощью современных технологий, построив систему охлаждаемых широтных сверхпроводящих колец, каждое из которых несет достаточное количество постоянного тока . В том же отчете утверждается, что экономический эффект от системы можно свести к минимуму, если использовать ее также в качестве планетарной системы передачи и хранения энергии (SMES). [47]

Другое исследование предполагает возможность развертывания магнитного дипольного щита в L1 точке Лагранжа , тем самым создав искусственную магнитосферу, которая защитила бы всю планету от солнечного ветра и радиации. [48]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Адельман, Сол (1982). «Можно ли превратить Венеру в планету, подобную Земле?». Журнал Британского межпланетного общества . 35 : 3–8. Бибкод : 1982JBIS...35....3A .
  2. ^ Перейти обратно: а б с д Фогг, Мартин Дж. (1995). Терраформирование: проектирование планетарной среды . SAE International, Уоррендейл, Пенсильвания. ISBN  978-1-56091-609-3 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и Лэндис, Джеффри (2011). «Терраформирование Венеры: сложный проект будущей колонизации» (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2011 . дои : 10.2514/6.2011-7215 . ISBN  978-1-60086-953-2 . Документ AIAA-2011-7215, конференция и выставка AIAA Space 2011, Лонг-Бич, Калифорния, 26–29 сентября 2011 г.
  4. ^ Уильямс, Дэвид Р. (15 апреля 2005 г.). «Информационный бюллетень о Венере» . НАСА. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 12 октября 2007 г.
  5. ^ Перейти обратно: а б с Саган, Карл (1961). «Планета Венера». Наука . 133 (3456): 849–58. Бибкод : 1961Sci...133..849S . дои : 10.1126/science.133.3456.849 . ПМИД   17789744 .
  6. ^ Парниковый эффект, облака и ветры . Экспресс-миссия Венера , Европейское космическое агентство.
  7. ^ Саган, Карл (1994). Бледно-голубая точка (книга) . Издательство Random House. ISBN  978-0-345-37659-6 .
  8. ^ Оберг, Джеймс Э. (1981). Новые Земли, Stackpole Books, 1981; Новая американская библиотека 1983. ISBN   0-8117-1007-6 ; ISBN   978-0-452-00623-2
  9. ^ Маршал, К. (1983). «Проект Венера-Новый Мир». Акта Астронавтика . 10 (5–6): 269–275. Бибкод : 1983AcAau..10..269M . дои : 10.1016/0094-5765(83)90076-0 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Берри, Адриан (1984) «Венера, адский мир» и «Вызывает дождь в аду», главы 6 и 7 в книге «Следующие десять тысяч лет» , Новая американская библиотека.
  11. ^ Лэндис, Джеффри А., «Терраформирование: инженерная планетарная среда (обзор)» (также доступно здесь ) (по состоянию на 25 декабря 2016 г.).
  12. ^ Фогг, MJ (1987). «Терраформирование Венеры». Журнал Британского межпланетного общества . 40 : 551–564. Бибкод : 1987JBIS...40..551F .
  13. ^ Келли Битти, Дж. (редактор) (1999) Новая Солнечная система , стр. 176, CUP, ISBN   0-933346-86-7
  14. ^ Перейти обратно: а б Буллок, Массачусетс; Гринспун, Д.Г. (1996). «Стабильность климата на Венере» (PDF) . Дж. Геофиз. Рез . 101 (Е3): 7521–7529. Бибкод : 1996JGR...101.7521B . CiteSeerX   10.1.1.74.2299 . дои : 10.1029/95JE03862 . Архивировано из оригинала (PDF) 20 сентября 2004 года.
  15. ^ Смит, Александр Г (1989). «Трансформация Венеры путем индуцированного переворота». Журнал Британского межпланетного общества . 42 : 571–576. Бибкод : 1989JBIS...42..571S .
  16. ^ «Ученые нашли способ получить минерал, способный удалять CO2 из атмосферы» . физ.орг .
  17. ^ Джиллетт, Стивен Л. (1996). «Внутри Хо!». У Стэнли Шмидта; Роберт Зубрин (ред.). Острова в небе: новые смелые идеи колонизации космоса . Джон Уайли и сыновья. стр. 78–84. ISBN  978-0-471-13561-6 .
  18. ^ Гисласон, Сигурдур (2018). «Краткая история CarbFix: Проблемы и победы пилотного этапа проекта» (PDF) . Энергетическая процедура . 146 : 103–114. дои : 10.1016/j.egypro.2018.07.014 .
  19. ^ Б. Питер МакГрэйл; Герберт Т. Шаф; Фрэнк А. Спейн; Джон Б. Клифф; Одета Кафоку; Джейк А. Хорнер; Кристофер Дж. Томпсон; Антуанетта Т. Оуэн; Шарлотта Э. Салливан (2017). «Полевая проверка сверхкритической реакционной способности CO2 с базальтами» (PDF) . Письма об экологической науке и технологиях . 4 (1): 6–10. Бибкод : 2017EnSTL...4....6M . doi : 10.1021/acs.estlett.6b00387 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 ноября 2018 года.
  20. ^ Вэй Сюн; Рэйчел К. Уэллс; Джейк А. Хорнер; Герберт Т. Шаф; Филип А. Скемер; Дэниел Э. Джаммар (27 февраля 2018 г.). «Связывание минералов CO2 в естественно пористом базальте». Письма об экологической науке и технологиях . 5 (3): 142–147. Бибкод : 2018EnSTL...5..142X . doi : 10.1021/acs.estlett.8b00047 .
  21. ^ Паландри, Джеймс Л.; Бишофф, Джеймс Л.Дж.Д.; Томас, Берт; Розенбауэр, Роберт Дж. (26 мая 2019 г.). «Связывание углерода посредством реакции с базальтовыми породами: геохимическое моделирование и результаты экспериментов». Geochimica et Cosmochimica Acta . 89 : 116–133. дои : 10.1016/j.gca.2012.04.042 . S2CID   38735659 .
  22. ^ Д. Л. Биндшадлер (1995). «Магеллан: новый взгляд на геологию и геофизику Венеры» . Обзоры геофизики . 33 (С1). Американский геофизический союз: 459. Бибкод : 1995RvGeo..33S.459B . дои : 10.1029/95RG00281 . Проверено 13 сентября 2007 г.
  23. ^ Гарбарино, Гастон; Левелю, Клэр; Камбон, Оливье; Хейнс, Жюльен; Горелли, Федерико; Санторо, Марио (10 мая 2011 г.). «Фаза карбоната кремния, образующаяся из диоксида углерода и кремнезема под давлением» . Труды Национальной академии наук . 108 (19): 7689–7692. Бибкод : 2011PNAS..108.7689S . дои : 10.1073/pnas.1019691108 . ПМК   3093504 . ПМИД   21518903 .
  24. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Берч, Пол (1991). «Быстрое терраформирование Венеры» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 14 : 157. Бибкод : 1991JBIS...44..157B .
  25. ^ Сакамаки, Тацуя; Отани, Эйдзи; Фукуи, Хироши; Камада, Сейджи; Такахаши, Сугуру; Сакаири, Таканори; Такахата, Акихиро; Сакаи, Такеши; Цуцуи, Сатоши; Исикава, Дайсуке; Сираиси, Рей; Сето, Юсуке; Цучия, Таку; Барон, Альфред QR (1 февраля 2016 г.). «Ограничения на состав внутреннего ядра Земли, выведенные на основе измерений скорости звука ГПУ-железа в экстремальных условиях» . Достижения науки . 2 (2): e1500802. Бибкод : 2016SciA....2E0802S . дои : 10.1126/sciadv.1500802 . ПМЦ   4771440 . ПМИД   26933678 .
  26. ^ Уэно, Юичиро; Мияке, Акира; Цучияма, Акира; Охиши, Ясуо; Уэсуги, Кентаро; Хиросе, Кей; Номура, Рюичи (31 января 2014 г.). «Низкая температура на границе ядро-мантия, вычисленная на основе солидуса пиролита». Наука . 343 (6170): 522–525. Бибкод : 2014Sci...343..522N . дои : 10.1126/science.1248186 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   24436185 . S2CID   19754865 .
  27. ^ «Зима на Венере» . Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 года – на сайте www.youtube.com.
  28. ^ Поллак, Дж.Б .; Саган, К. (1994). Льюис, Дж.; Мэтьюз, М. (ред.). Ресурсы околоземного космоса . Тусон: Издательство Университета Аризоны . стр. 921–950.
  29. ^ Зубрин, Роберт (1999). Выход в космос: создание космической цивилизации . Пингвин. ISBN  978-1-58542-036-0 .
  30. ^ Лэндис, Джеффри А. (2–6 февраля 2003 г.). «Колонизация Венеры» . Конференция по исследованию космического пространства, международному форуму космических технологий и их применения, Альбукерке, Нью-Мексико .
  31. ^ Национальный центр космических научных данных (NSSDC), Информационный бюллетень о Венере (получено 25 апреля 2017 г.).
  32. ^ Перейти обратно: а б с Спан, Роланд; Вагнер, Вольфганг (ноябрь 1996 г.). «Новое уравнение состояния углекислого газа, охватывающее область жидкости от температуры тройной точки до 1100 К при давлениях до 800 МПа». Журнал физических и химических справочных данных . 25 (6): 1509–1596. Бибкод : 1996JPCRD..25.1509S . дои : 10.1063/1.555991 . ISSN   0047-2689 .
  33. ^ Зевенховен, Рон; Фельт, Мартин (2018). «Радиационное охлаждение через атмосферное окно: третий, менее интрузивный геоинженерный подход» . Энергия . 152 : 27–33. дои : 10.1016/j.energy.2018.03.084 . S2CID   116318678 .
  34. ^ Титов Дмитрий Владимирович; Буллок, Марк А.; Крисп, Дэвид; Ренно, Нилтон О.; Тейлор, Фредрик В.; Засова, Людмила В. (2007). «Радиация в атмосфере Венеры» (PDF) . Серия геофизических монографий . Американский геофизический союз.
  35. ^ Сунь, Синшу; Сунь, Юбо; Чжоу, Чжигуан; Алам, Мухаммад Ашрафул; Бермель, Питер (2017). «Радиационное охлаждение неба: фундаментальная физика, материалы, конструкции и приложения» . Нанофотоника . 6 (5): 997–1015. Бибкод : 2017Наноп...6...20С . дои : 10.1515/nanoph-2017-0020 .
  36. ^ Бёнсу Ко; Дасол Ли; Тревон Бадлоу; Джунсук Ро (2018). «Радиационное охлаждение на основе метаматериалов: на пути к безэнергетическому охлаждению в течение всего дня» (PDF) . МДПИ .
  37. ^ Бирнс, С.Дж.; Бланшар, Р; Капассо, Ф (2014). «Сбор возобновляемой энергии из выбросов Земли в среднем инфракрасном диапазоне» . Proc Natl Acad Sci США . 111 (11): 3927–32. Бибкод : 2014PNAS..111.3927B . дои : 10.1073/pnas.1402036111 . ПМК   3964088 . ПМИД   24591604 .
  38. ^ Каин, Фрейзер (29 июля 2009 г.). «Есть ли вода на Венере?» .
  39. ^ Бауэр, Дэн Дж.; Хаким, Каустуб; Сосси, Паоло А.; Санан, Патрик (2022). «Удержание воды в земных магматических океанах и богатых углеродом ранних атмосферах» . Планетарный научный журнал . 3 (4): 93. arXiv : 2110.08029 . Бибкод : 2022PSJ.....3...93B . дои : 10.3847/PSJ/ac5fb1 . S2CID   239009997 .
  40. ^ «Сюрприз! Внутри коры Венеры могут находиться океаны воды» . 21 октября 2021 г.
  41. ^ «Венера | В глубине | Орбита и вращение» . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 31 августа 2023 г.
  42. ^ Перейти обратно: а б Ян, Цзюнь; Буэ, Гвенаэль; Фабрики, Дэниел С.; Эббот, Дориан С. (25 апреля 2014 г.). «Сильная зависимость внутреннего края обитаемой зоны от скорости вращения планеты». Астрофизический журнал . 787 (1): Л2. arXiv : 1404.4992 . Бибкод : 2014ApJ...787L...2Y . дои : 10.1088/2041-8205/787/1/L2 . ISSN   2041-8205 . S2CID   56145598 .
  43. ^ Путь, MJ (2016). «Была ли Венера первым обитаемым миром нашей Солнечной системы?» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (16): 8376–8383. arXiv : 1608.00706 . Бибкод : 2016GeoRL..43.8376W . дои : 10.1002/2016GL069790 . ПМЦ   5385710 . ПМИД   28408771 .
  44. ^ Перейти обратно: а б Берч, Пол (1993). «Как вращать планету» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества .
  45. ^ Ньюман, Деннис (5 февраля 2001 г.). «Астрономы вынашивают план по смещению орбиты Земли от нагревающегося Солнца» . CNN . Проверено 26 мая 2019 г.
  46. ^ Нордли, Джеральд Дэвид (май 1991 г.). «Снега Венеры». Аналоговая научная фантастика и научные факты .
  47. ^ Мотодзима, Осаму; Янаги, Нагато (май 2008 г.). «Возможность создания искусственного геомагнитного поля с помощью сверхпроводящей кольцевой сети» (PDF) . Национальный институт термоядерной науки (Япония) . Проверено 7 июня 2016 г.
  48. ^ Грин, Дж.Л.; Холлингсворт, Дж. Будущая среда Марса для науки и исследований (PDF) . Семинар Планетарная наука «Видение 2050», 2017.
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Terraforming_of_Venus&oldid=1193188636"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d99f32454053e1f90ff8ebfd8864b04e__1704194040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d9/4e/d99f32454053e1f90ff8ebfd8864b04e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Terraforming of Venus - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)