Terraformowanie – najważniejsze informacje. Czy stworzenie drugiego domu jest możliwe?

Ludzkość chcąc przetrwać, prędzej czy później będzie musiała opuścić Błękitną Planetę. Proces terraformowania innych ciał niebieskich może być bardzo pomocny w kontekście zasiedlania nowych światów. Na czym dokładnie polega?

Terraformowanie – wyjaśnienie pojęcia

Terraformowanie to określenie hipotetycznego procesu polegającego na tworzeniu na innej planecie warunków podobnych do tych panujących na Ziemi (łac. Terra). Celem terraformowania jest umożliwienie organizmom żywym przetrwania w odtworzonym ziemskim ekosystemie.

Teoretyczne rozważania na temat możliwości terraformowania jako pierwszy podjął amerykański pisarz science fiction Jack Williamson. W drugiej połowie XX w. stworzenie nowej Ziemi na innej planecie było tematem dyskutowanym w gronie czołowych naukowców związanych z badaniami Kosmosu, takich jak m.in. Carl Sagan.

Mars – najlepszy kandydat do terraformacji

Czerwona Planeta to obiekt, na którym warunki klimatyczne są najbliższe tym panującym na Ziemi. Nawet jednak mimo tego terraformacja Marsa byłaby ekstremalnie trudnym zadaniem.

Odtworzenie ziemskich warunków na Marsie (i na każdej innej planecie czy księżycu) wymaga uwzględnienia kilku czynników. Są nimi skład atmosfery, temperatura, ciśnienie atmosferyczne, grawitacja i pole magnetyczne.

Na atmosferę Ziemi składają się przede wszystkim azot (78,08%), tlen (20,94%), argon (0,93%), dwutlenek węgla (0,40%) i para wodna (od 1% w górnych warstwach atmosfery do 4% w niższych). Pozostałe pierwiastki i związki chemiczne w ziemskiej atmosferze występują w śladowych ilościach.

W porównaniu z Ziemią Mars ma atmosferę złożoną głównie z dwutlenku węgla (95,32%). Pozostałe składniki to azot (2,7%) i argon (1,6%). W pozostałych 0,38% wchodzą inne gazy, w tym tlen.

Już na pierwszy rzut oka widać, że całkowicie odmienny skład marsjańskiej atmosfery uniemożliwia przetrwanie tam ziemskiego życia. Potrzebuje ono bowiem przede wszystkim azotu i tlenu. Pierwszy z nich jest kluczowy dla istnienia roślin, drugi – zwierząt. Terraformacja Marsa wymagałaby więc dogłębnej zmiany składu chemicznego atmosfery planety.

Zobacz: Pseudonauka w natarciu – płaska Ziemia. Jaki kształt ma nasza planeta?

Początkowo jednak tak duża ilość dwutlenku węgla (CO₂) byłaby korzystna dla procesu terraformowania. Mógłby on zostać wykorzystany do podniesienia temperatury. Duże pokłady CO₂ pomogłyby bowiem wywołać sztuczny efekt cieplarniany. W ten sposób powstałaby gęsta atmosfera, która nie pozwoliłaby uciec ciepłu w przestrzeń kosmiczną.

Ze względu na cienką warstwę atmosfery, Czerwona Planeta nie jest w stanie utrzymać ciepła na swojej powierzchni. W rezultacie na powierzchni planety mają miejsce bardzo duże wahania temperatur. Nawet na marsjańskim równiku potrafią one sięgać w nocy -80 st. C. W dzień warunki są znacznie bardziej przyjazne, a temperatura może wynosić nawet 20 st. C.

Aby terraformacja Marsa się udała, niezbędne byłoby uzyskanie odpowiedniego ciśnienia atmosferycznego. Średnie ciśnienie na Ziemi to 1013,25 hektopaskali (hPa). Dla porównania na Marsie średnie ciśnienie wynosi jedynie 6 hPa, czyli tyle, ile na Ziemi… ale na wysokości 35 km!

Jak niebezpieczne jest niskie ciśnienie atmosferyczne, można zaobserwować na przykładzie osób, które ucierpiały z powodu choroby wysokościowej po zdobyciu najwyższych szczytów świata. Panujące tam ciśnienie (np. ok. 310 hPa na Mount Everest) jest skrajnie niebezpieczne dla organizmu człowieka – a wartość ta jest przecież i tak ok. 50 razy wyższa, niż wynosi średnie ciśnienie na Marsie.

Kolejnym problemem do rozwiązania jest siła ciężkości, czyli grawitacja. Na Ziemi wynosi ona przeciętnie 9,807 m/s². Na Marsie grawitacja jest znacznie niższa, osiągając średnią wartość 3,721 m/s². Tak niska siła ciężkości nie tylko utrudniałaby normalne funkcjonowanie, takie jak choćby chodzenie. Zanik mięśni spowodowany małą siłą grawitacji ma destrukcyjny wpływ na układ mięśniowy. Z tego właśnie powodu kosmonauci przebywający na stacjach kosmicznych muszą regularnie wykonywać ćwiczenia fizyczne zmuszające mięśnie do pracy.

Na końcu należy wspomnieć o czynniku najważniejszym – polu magnetycznym. Bez jego wzmocnienia wszystkie opisane wyżej problemy i tak tracą na znaczeniu. Pole magnetyczne tworzy magnetosferę, której zadaniem jest ochrona powierzchni planety przed promieniowaniem kosmicznym i wiatrem słonecznym. Słabe obecnie pole magnetyczne Marsa nie jest jednak w stanie utrzymać grubej ochronnej atmosfery, która umożliwiłaby przetrwanie życia na planecie.

Na koniec warto wspomnieć o czymś, czego na Marsie zmieniać nie byłoby trzeba – cyklu obrotu wokół własnej osi. Sol, czyli marsjańska doba, trwa 24 h, 39 min i 35 s, a więc niewiele dłużej niż ziemska (24 h, 0 min i 0,002 s).

Inne ciała niebieskie jako potencjalne typy do terraformacji

Inne potencjalne światy, które można by było poddać terraformacji, to planety Wenus i Merkury, ziemski Księżyc oraz satelity krążące wokół innych planet: Jowisza (Europa, Kallisto, Ganimedes) i Saturna (Tytan, Enceladus). Pod uwagę brana jest także planeta karłowata Ceres.

Sprawdź: Poszukiwania drugiej Ziemi – egzoplanety. Co o nich wiemy?

Opisane na przykładzie Marsa problemy w różnym stopniu wystąpiłyby na każdym z tych ciał niebieskich. Przykładem jest Wenus, na której panują ekstremalnie wysokie temperatury. Na drugiej planecie od Słońca konieczne byłoby ograniczenie efektu cieplarnianego i obniżenie temperatury z obecnych 450 st. C do poziomu akceptowalnego dla ziemskiego życia.

Tytan to kolejny kandydat na nową Ziemię. Skład jego atmosfery jest zbliżony do ziemskiej sprzed 4 mld lat, co dawałoby szansę na zmianę składu tamtejszego powietrza w procesie terraformacji. Dodatkową zaletą jest naturalna ochrona Tytana przed wiatrem słonecznym. Choć księżyc ten nie ma własnego pola magnetycznego, jest częściowo chroniony przez pole magnetyczne Saturna. Powierzchnię Tytana otacza ponadto gęsta atmosfera. Jej grubość szacowana jest na 200 do 880 km. Dzięki temu przepuszcza 10% promieni słonecznych, co wpływa na obniżenie temperatury powierzchni. Nadal jest ona jednak stanowczo za niska – wynosi bowiem średnio 93,7 kelwina (K), czyli -179 st. C.

Europa jest brana pod uwagę z powodu posiadania ogromnych złóż wody w stanie ciekłym i stałym. Znajdują się one co najmniej 10 km poniżej skorupy lodowej okrywającej cały księżyc. Ewentualna kolonizacja Europy być może wymagałaby właśnie zejścia pod wodę. Terraformacja powierzchni byłaby bowiem bardzo trudna ze względu na potrzebę wytworzenia atmosfery praktycznie od zera – Europa jest jej niemal pozbawiona. Niezbędne byłoby także wytworzenie ciśnienia, które teraz wynosi zaledwie 1 µPa (mikropaskal), czyli 0,000000001 hPa.

Europa nie jest jedynym lodowym księżycem Jowisza. Wokół planety krążą również Ganimedes i Kallisto. Znajdujące się pod ich skorupami pokłady wody byłyby dobrym fundamentem do budowy kolonii na tych księżycach oraz, być może, w jakiś sposób ułatwiłyby terraformację.

Czy jesteśmy zdolni do terraformowania?

Współczesna technologia nie pozwala na przekształcenie żadnego globu na kształt Ziemi. Trudność w kolonizacji planet ujawnia się już na etapie przygotowania misji. Terraformowanie wymagałoby zapewne przetransportowania dużych ilości sprzętu i prawdopodobnie także ludzi. Do tego celu konieczne byłoby jednak opracowanie znacznie wydajniejszych form napędu, które przyspieszyłyby podróże kosmiczne.

Terraformacja planety lub księżyca może być niemożliwa jeszcze przez setki lub tysiące lat także z powodu konieczności wynalezienia technologii, które byłyby w stanie wytworzyć i utrzymać atmosferę, grawitację i ciśnienie.

Może Cię zainteresować: Czym jest planeta karłowata? Wszystko o obiektach karłowatych

Trudno również wyobrazić sobie ewentualne koszty takiego przedsięwzięcia. Sumy byłyby – nomen omen – astronomiczne. Samo terraformowanie wymagałoby ponadto wspólnego wysiłku wszystkich państw, i to trwającego nawet tysiące lat. Biorąc pod uwagę to, jak kruche były wszystkie sojusze polityczne w historii ludzkiej cywilizacji, terraformowanie wydaje się niemal niemożliwe w realizacji.

Być może lepszym od terraformacji sposobem na kolonizację innych światów będzie znalezienie planety, na której warunki już teraz są zbliżone do ziemskich. To jednak wymagałoby, ponownie, wynalezienia nowego rodzaju napędu, który skróciłby czas podróży kosmicznych z tysięcy do np. kilkudziesięciu lat.

Terraformacja w literaturze i filmie

Odniesienia do terraformacji pojawiały się w wielu dziełach kultury popularnej. Książki zawierające ten wątek pisał m.in. Kim Stanley Robinson. Proces terraformowania opisał w trylogii, na którą składają się Czerwony Mars, Zielony Mars i Błękitny Mars.

Z terraformacją można spotkać się także w kultowych serialach SF, takich jak Star Trek i Doktor Who. Temat ten wykorzystano również w grach, zarówno komputerowych, jak i planszowych. Przykładem tytułu komputerowego jest Mass Effect: Andromeda. Spróbować sił w zmienianiu planety można spróbować również w grze planszowej Terraformacja Marsa.

Terraformowanie to proces, do którego potrzeba byłoby technologii, sił i środków, których dziś nie sposób sobie wyobrazić. Czy jednak bariery technologiczne stanowią największą przeszkodę? Czyż nie jest nią raczej sama ludzka natura? Terraformacja byłaby bowiem sprawdzianem nie tylko dla ludzkiej myśli technologicznej, ale również umiejętności współpracy ponad wszystkimi podziałami, jakie od zarania dziejów tworzy cywilizacja.