Terraformacja planet to koncepcja wykraczająca poza granice fantazji. Również dla mnie zrozumienie tego, jak miałaby wyglądać, jest dużym wyzwaniem. Spróbowałem jednak wyobrazić sobie, jak mogłaby wyglądać. Czy Ciebie też zastanawia, w jaki sposób inne globy mogłyby stać się naszym domem? Jeśli tak, sprawdź, jakie aspekty wziąłem pod uwagę.
Czym jest terraformacja?
Kolonizacja innych planet to koncepcja, o której już dziś myśli wielu futurologów. Kurczące się zasoby naszej planety i przeludnienie wielu regionów świata są poważnym problemem. Z każdą kolejną dekadą prawdopodobnie będzie tylko gorzej. Jednym ze sposobów zapobieżenia tym kłopotom jest znalezienie planet podobnych do Ziemi. Nie ma ich jednak w Układzie Słonecznym. Koniecznością wydaje się więc podróż do innych gwiazd i ich systemów planetarnych. Te jednak są bardzo daleko od nas. Misja znalezienia takich planet niekoniecznie też daje szansę powodzenia.
Czy w takim razie Ziemia na zawsze będzie naszym jedynym miejscem w kosmosie? Nie jest to takie oczywiste. Alternatywnym rozwiązaniem problemu może być terraformacja. Termin ten oznacza stworzenie na innym ciele niebieskim warunków takich jak na Ziemi (z łac. terra). Globem, który mógłby się stać naszym przyszłym domem, nie musi być jedynie planeta. Równie dobrze do potrzeb ziemskich organizmów można dostosować księżyc. Kandydatem do terraformacji jest zarówno nasz naturalny satelita, jak i obiekty orbitujące wokół innych planet Układu Słonecznego.
Obecnie terraformacja jest przedmiotem wyłącznie teoretycznych rozważań. Możliwość jej zastosowania przewidują m.in. pisarze SF. Jednym z nich jest Kim Stanley Robinson. Napisał on trylogię opowiadającą o losach ziemskich osadników na Marsie. W książkach Czerwony Mars, Zielony Mars i Błękitny Mars ludzkość przechodzi od pierwszych prób zmiany warunków życia na tej planecie, przez udaną zmianę jej ekosfery, aż do pierwszych konfliktów między ludźmi pozostałymi na Ziemi i mieszkającymi już na Czerwonej Planecie.
Którą planetę można byłoby terraformować?
Przytoczony przeze mnie cykl powieści Kima Stanleya Robinsona wskazuje pierwszego „kandydata” do terraformacji. Właśnie Mars wymagałby najmniejszego wkładu pracy w uczynienie z niego drugiej Ziemi. Skład atmosfery tej planety, panująca na jej powierzchni temperatura i okres obiegu planety wokół Słońca przyspieszyłyby ewentualną kolonizację.
Terraformacja atmosfery
Marsjańska atmosfera obecnie jest zupełnie odmienna od ziemskiej. Na naszej planecie głównymi jej składnikami są azot w ilości 78% i tlen stanowiący 20%. Resztę stanowi argon (niecały 1%), dwutlenek węgla (0,4%) i para wodna, której jest od 1% do 4% w zależności od pułapu atmosfery. Na Marsie aż 95% składu powietrza to dwutlenek węgla. Reszta to głównie azot (2,7%) i argon (1,6%). Tlen i inne gazy występują w znikomej ilości.
Czy skład atmosfery Marsa to problem? Nie do końca. Takim powietrzem oczywiście nie da się oddychać. Początkowo dwutlenek węgla będzie jednak użyteczny. Im więcej go jest, tym łatwiej wywołać efekt cieplarniany. A ten będzie potrzebny ze względu na panujące na powierzchni temperatury.
Podwyższenie temperatury powietrza
W dzień, szczególnie w okolicach równika jest całkiem ciepło. Pomiary, których dokonały sondy, wskazują na przedział od 15°C do 20 °C w dzień. W nocy jednak trudno byłoby wytrzymać na Marsie. Normą są temperatury na poziomie -80 °C – -90 °C. Wartości, jakie notuje się na Marsie, na Ziemi też oczywiście występują. Problem w tym, że takie ekstrema pokazują termometry tylko na biegunach. A tam, nie licząc badaczy ze stacji polarnych, nie ma już żadnego życia.
Wywołanie efektu cieplarnianego byłoby więc konieczne. Dzięki temu powstałyby też gęste chmury. Otaczałyby one planetę, podnosząc temperaturę na niej. Ciepło nie uciekałoby też w przestrzeń kosmiczną. Co więcej, w ten sposób możliwe stałoby się życie nie tylko na równiku, ale i dalszych szerokościach geograficznych.
Innej możliwości zresztą nie ma. W przypadku masowej kolonizacji miliony ludzi trzeba by było rozproszyć po Marsie. Bez rozmieszczenia zasobów żywności na większości obszarów planety błyskawicznie zaczęłoby dochodzić do klęsk głodu. Konsekwencją byłyby konflikty między osadnikami.
Czas obrotu wokół własnej osi
Pod jednym względem Czerwona Planeta jest podobna do naszej. Doba marsjańska trwa niewiele dłużej niż ziemska. Obrót Marsa wokół własnej osi trwa 24 godziny, 39 minut i 25 sekund. Ziemi zajmuje to 23 godziny, 56 minut i 4 sekundy. Nie mam wątpliwości, że do nieco dłuższej doby szybko byśmy się przyzwyczaili.
Pozostałby oczywiście problem stworzenia odpowiedniego kalendarza. Do wyboru byłyby dwie możliwości. W przypadku skrócenia urzędowej doby do 24 godzin lub wydłużenia do 25 godzin trzeba by było często dodawać dni przestępne. Interesujące jest zwłaszcza to drugie rozwiązanie. Przyznaję, że ciekawie byłoby zobaczyć na zegarku np. 24:45.
Problemy związane z terraformacją
Zmiana składu atmosfery Marsa i podwyższenie temperatury na jego powierzchni wymagałyby tytanicznej pracy. Sukces teoretycznie jest możliwy. Pewnych właściwości tej planety nie da się zmienić. Korekta pozostałych cech byłaby z kolei niewiarygodnie trudna.
Czas obrotu wokół Słońca
Reperkusje związane z kalendarzem nie kończą się wyłącznie na konieczności dodawania lub odejmowania dni w kolejnych miesiącach. Tych na Marsie jest zdecydowanie więcej. Zmiana odwiecznej ludzkiej rachuby czasu i przystosowanie się do niej to gigantyczne wyzwanie.
Wszystkie ziemskie sposoby liczenia czasu odnoszą się do 365-dniowego roku. Marsowi obrót wokół Słońca zajmuje 687 dni. Ziemskie kalendarze słoneczne liczą po 12 miesięcy. Księżycowe mają ich 13. Przy założeniu, że ludzkość dalej będzie je dzielić na 30-dniowe okresy, niezbędne okazałoby się dostosowanie do roku liczącego 23 miesiące.
Zastanawiam się też, co by się działo z innymi organizmami żywymi. Przyzwyczajenie się do marsjańskiego roku przez ludzi i zwierzęta pewnie jakoś by się udało. Jak jednak zniosłyby to rośliny? Ich cykle wzrastania, owocowania i obumierania są ściśle powiązane z porami 365-dniowego roku. Myślę, że do momentu wyhodowania nowych, dostosowanych do nowych okoliczności roślin ziemskie gatunki trzeba by było trzymać w szklarniach. Sztuczne warunki zapewniłyby im rozwój zgodny z długością roku ziemskiego.
Ciśnienie atmosferyczne
Sprawa kalendarza nie jest tylko kwestią przyzwyczajeń, ale również biologicznego przetrwania wielu organizmów. Nie inaczej jest z ciśnieniem. W tym przypadku nie poradziłby sobie już nawet człowiek. Na powierzchni Ziemi średnio wynosi ono 1013,25 hektopaskali (hPa).
Wartość ciśnienia atmosferycznego na naszej planecie oczywiście jest zmienna. Waha się ono w granicach około 870 – 1100 hPa. Najniższe odnotowane w historii wynosiło właśnie 870 hPa. Najwyższe zarejestrowane to z kolei 1094 hPa. Na Marsie tymczasem jest to przeciętnie 6 hPa.
Nie ma żadnego miejsca na Ziemi, w którym byłoby ono tak niskie. Nawet na Dachu Świata, czyli Mount Everest ciśnienie powietrza wynosi 310 hPa. Tak niska wartość jest bardzo groźna dla ludzkiego organizmu. Brak butli z tlenem prowadzi do utraty przytomności, śpiączki a w konsekwencji do śmierci. Bez podwyższenia ciśnienia atmosfery Marsa do bezpiecznej dla ziemskich organizmów wartości kolonizacja planety skończyć się może wyłącznie na budowie stacji takich jak obecnie na Antarktydzie.
Grawitacja
Biologiczne przetrwanie ziemskich gatunków nie będzie możliwe bez podwyższenia siły ciążenia. Na Czerwonej Planecie jej wartość to przeciętnie 3,721 m/s². Na Ziemi wynosi ona średnio 9,807 m/s². Wbrew pozorom nie uniemożliwia to poruszania się ludzi, zwierząt i maszyn. W innym wypadku żadna sonda nie mogłaby prowadzić badań. Lewitacja możliwa jest tylko w próżni kosmicznej, czyli np. w stacjach orbitalnych.
Nie oznacza to jednak, że niska siła ciążenia to mały problem. Organizm wysilałby się znacznie mniej, co szybko doprowadziłoby do degeneracji mięśni i kości. Dlatego właśnie wspomniałem o stacjach kosmicznych. Astronauci codziennie wykonują ćwiczenia fizyczne, by utrzymać ciało w dobrym stanie. Czy na Marsie byłoby to możliwe? W przypadku zdrowych osób jak najbardziej. Ludziom, którzy nie mogliby trenować (np. z powodu długotrwałej choroby lub wypadku), stan zdrowia jednak jeszcze bardziej by się pogorszył.
Pole magnetyczne
Kwestia pola magnetycznego jest absolutnie kluczowa. W zasadzie to właśnie od niej powinienem był zacząć. Specjalnie jednak zostawiłem ją prawie na sam koniec. Możemy szukać sposobów na uczynienie Marsa cieplejszym czy stworzenie nowego kalendarza. To wszystko nie ma jednak znaczenia, ponieważ Mars praktycznie nie ma własnego pola magnetycznego.
Bez magnetosfery cała atmosfera planety i tak ucieknie w przestrzeń kosmiczną. Oprócz powrotu obecnych warunków ziemskie organizmy byłyby narażone na śmiertelne promieniowanie kosmiczne i słoneczne. Jako ciekawostkę dodam, że kiedyś Czerwona Planeta miała prawdopodobnie silne pole magnetyczne. Naukowcy sądzą, że kolizja z bardzo dużą planetoidą doprowadziła do zamarcia jądra globu. W konsekwencji przestało wytwarzać ono magnetosferę, a atmosfera „uciekła” w kosmos.
Ludzka psychika
Problem ludzkiej psychiki zdaje się nie pasować do tematu terraformacji. W rzeczywistości trzeba o tym pamiętać. Człowiek źle znosi długie przebywanie w zamknięciu z innymi osobami. Wykazały to doświadczenia prowadzone z udziałem ochotników. NASA wielokrotnie robiła już próby zamykania chętnych osób na dłuższy czas. Po kilku miesiącach dochodziło do nieustannych konfliktów między ludźmi. Ludzie byli też przygnębieni.
Eksperymenty tego typu stoją za decyzją o wysyłaniu kosmonautów na stacje kosmiczne tylko na pół roku. Człowiek po prostu dłużej nie daje rady wytrzymać. Terraformacja Marsa wymagałaby jednak nieporównywalnie dłuższego okresu życia w zamknięciu. Kłopotem jest już sam lot. W jedną stronę trwa on dwa lata. Załogowa misja musiałaby trwać kolejnych kilka lat. Potem ludzi czekałby tak samo długi lot na Ziemię.
Zakładam przy tym, że powrót w ogóle byłby planowany. Niewykluczone, że dla pierwszych osadników taka podróż stałaby się biletem w jedną stronę. Czy ludzka psychika jest w stanie coś takiego znieść? Mam co do tego bardzo poważne wątpliwości. A mowa tu przecież o najbliższym po Księżycu sąsiedzie Ziemi.
Terraformacja innych ciał niebieskich
Teoretycznie nie tylko Mars można terraformować. Skala problemów, które pojawiłyby się przy jego kolonizacji, gdzie indziej byłaby jednak jeszcze większa. Nie zaszkodzi jednak trochę pofantazjować. W Układzie Słonecznym istnieją jeszcze cztery inne obiekty, na których można by było zamieszkać.
Wenus
Innym globem rozważanym w kontekście terraformacji jest drugi z najbliższych sąsiadów Ziemi. Planeta ta pod wieloma względami jest podobna do Marsa. Tak jak na nim, tak na Wenus prawdopodobnie kiedyś była woda w stanie ciekłym. O ile jednak na Czerwonej Planecie wyparowała z powodu utraty atmosfery, o tyle na Wenus została. Nie mamy się jednak z czego cieszyć.
Zbyt bliski dystans do Słońca doprowadził do efektu cieplarnianego. Przez to Wenus ma dziś bardzo grubą warstwę atmosfery. Nie pozwala ona uciec części ciepła w przestrzeń kosmiczną. Efektem jest temperatura powierzchni wynosząca 450 °C. Terraformację trzeba by było zacząć od budowy częściowo przepuszczalnej osłony przed promieniowaniem słonecznym.
Stworzenie nowej atmosfery byłoby niezbędne także dlatego, że na Wenus występują opady niebezpiecznego kwasu siarkowego. Co więcej, nie dałoby się zasiedlić całej powierzchni planety. Większą jej część zajmują bowiem ogromne wulkany.
Problemem byłby też obrót globu wokół własnej osi. Zajmuje on aż 243 ziemskie dni. Mniejszy kłopot sprawia czas orbitowania wokół Słońca wynoszący 224 nasze doby. Innymi słowy, rok na Wenus kończy się szybciej niż dzień. Dla organizmów pochodzących z Błękitnej Planety byłoby to nie do zniesienia.
Księżyc
Terraformacja nie musi ograniczać się wyłącznie do planet. Nadają się do niej także ich naturalne satelity. Najlepszym przykładem jest ziemski Księżyc. Jego największą zaletą jest odległość od Ziemi. W 1969 roku kosmonauci biorący udział w misji Apollo 11 lecieli na niego tylko 4 dni. Co więcej, widok Ziemi z Księżyca mógłby mieć pozytywny wpływ na ludzką psychikę.
Problemy, które trzeba by było rozwiązać, są takie jak w przypadku Marsa. Po pierwsze Księżyc nie ma atmosfery. Bez niej nie ma możliwości podwyższenia temperatury powierzchni i skutecznej ochrony przed promieniowaniem. Ciśnienie na nim jest niewiele wyższe niż na Czerwonej Planecie (7 hPa). Bardzo niska jest też siła ciążenia, co udowodnili skaczący po jego powierzchni astronauci.
Europa
Europa to jeden z największych księżyców Jowisza. Na tle innych ciał niebieskich wyróżnia się dość równomierną lodową skorupą. Astronomowie od lat podejrzewali, że pod nią woda może się topić, tworząc globalny ocean. Przypuszczenia te potwierdziła sonda Galileo.
Kolonizacja Europy wymagałaby stworzenia podmorskich baz. Współcześnie takie nie istnieją. Jeżeli trudno stworzyć je na Ziemi, tym trudniej będzie założyć je daleko w kosmosie. Nie sposób też przewidzieć, jak takie warunki zniósłby człowiek. Ocean tego księżyca znajduje się prawdopodobnie na głębokości co najmniej 19 km. Oznacza to, że osadnicy cały czas żyliby wyłącznie w sztucznym świetle. Gigantycznym problemem byłaby też sama długość lotu. Sonda Galileo leciała na Europę 8 lat.
Próba zasiedlenia Europy ma też swoje plusy. Wielokilometrowa warstwa lodu chroniłaby podwodną bazę przed meteorytami i promieniowaniem kosmicznym. Cykl dobowy można by było po prostu dostosować do ziemskiego. Tak samo byłoby z ciśnieniem atmosferycznym, grawitacją i temperaturą.
Tytan
Tytan jest największym księżycem Saturna. Od lat interesował uczonych ze względu na niezwykle grubą atmosferę. Nikt nie wiedział, co się pod nią kryje. Tajemnica została odkryta w 2004 roku. Misja sondy Cassini-Huygens wykazała, że powierzchnia Tytana jest bardzo podobna do ziemskiej. Na tym księżycu są góry, doliny, rzeki, jeziora i morza. Co więcej, występują tam opady atmosferyczne.
Niestety, wypełnione cieczą akweny nie zawierają wody, lecz metan. Utrzymuje się on w stanie płynnym dzięki temperaturze około -180 °C. Duża odległość od Słońca przyczynia się też do tego, że do Tytana dociera tylko 1% światła, które dochodzi do Ziemi. Gruba warstwa atmosfery dodatkowo utrudnia przedostawanie się promieni. Na powierzchnię dociera ich tylko 0,1%. Na tym księżycu jest więc ciemno.
Kolonizacja Tytana byłaby więc podobna do zasiedlania Marsa. Konieczna byłaby zmiana składu atmosfery, dostosowanie siły ciążenia i uregulowanie ciśnienia atmosferycznego. Nie zapominajmy też o odległości Tytana od Ziemi. Sonda Cassini-Huygens leciała do niego 7 lat. W przypadku tego obiektu odpadłby przynajmniej problem braku magnetosfery.
Jak dokonać terraformacji planety?
Terraformacja planety wymaga wynalezienia szeregu technologii, które powstaną może za tysiące lat. Wiem, że nie brzmi to optymistycznie, ale mogę Cię pocieszyć. Do śmierci Słońca, które zniszczy m.in. Ziemię, dojdzie dopiero za 4,5 mld lat. Mamy więc wystarczająco dużo czasu, by coś wymyślić.
Jestem w stanie wyobrazić sobie ludzkość, która potrafiłaby uaktywnić jądro Marsa. Dzięki temu możliwe stałoby się przywrócenie jego magnetosfery. Myślę, że po wielu stuleciach ludzkość znajdzie też efektywne sposoby napędu, które skrócą podróże międzyplanetarne. To z kolei pozwoli się uporać z problemem ludzkiej psychiki. Nie wykluczam też, że genialne umysły będą w stanie stworzyć technologie zmieniające poziom ciśnienia atmosferycznego i siły ciążenia.
Na przeszkodzie może jednak stanąć ludzka natura. Do powstania tych technologii możemy po prostu nie dotrwać. Zniszczyć nas mogą wojny, nadmierna eksploatacja zasobów Ziemi, przeludnienie i epidemie. Pamiętać trzeba też o tym, że terraformacja to proces trwający w najlepszym razie tysiące lat. Wymagać będzie zaangażowania wszystkich rządów ziemskich państw. Sojusze są jednak kruche. Czy ten jeden mógłby przetrwać wieki? Mam co do tego duże wątpliwości.
Terraformacja planet to przyszłość tak odległa, że aż niemożliwa do wyobrażenia. Wierzę, że potęga ludzkiego umysłu jest w stanie stworzyć narzędzia do jej przeprowadzenia. Nim jednak zaczniemy szukać nowego domu w kosmosie, powinniśmy zadbać o ten, który już mamy. Na milenia pozostanie on bowiem naszym jedynym miejscem zamieszkania. Jeśli go zniszczymy, upadnie cała ludzka cywilizacja. A wtedy terraformacji nie będzie już komu robić.