画像クレジット：NASA
地元では、地球には居住可能な極限があります。南極大陸、サハラ砂漠、死海、エトナ山です。世界的に、私たちの青い惑星は、太陽系の居住可能ゾーン、または温度と圧力が液体の水と生命を支えるのにちょうど良い「ゴルディロックス」地域に位置しています。このゴルディロックスゾーンの境界を越えて、2つの隣人を周回しています。暴走する温室の惑星、金星（ゴルディロックスの用語では「暑すぎる」）と、極寒の赤い惑星、火星（「寒すぎる」）です。
地球の平均気温は-55度で、火星は非常に寒い惑星です。火星を暖めるための標準モデルは、最初に温室効果ガスでこの平均温度を上昇させ、次に低温に適応した作物と光合成微生物を植えます。このテラフォーミングモデルには、オービタルミラーや、フルオロカーボンを注入する化学工場などのさまざまな改良点が含まれています。やがて生物学、工業化、そして時間の助けを借りて、大気はより厚くなり始めます（現在の火星の大気は地球よりも99％薄い）。使用する温室効果ガスの選択と濃度にもよりますが、火星を地形化するには、宇宙飛行士がバイザーを持ち上げ始めて初めて火星の空気を吸い始めるまでに数十年から数世紀かかることがあります。このような提案は、惑星工学における最初の意識的な取り組みを開始し、地球環境を地球上で知っているように、地球環境を生命に対する敵意の少ないものに変えることを目指します。
これらの地球規模の変化に対する別のバージョンは、サハラ砂漠をトレッキングした人々によく知られているローカルのものです。時折、砂漠のオアシスに生命が咲きます。 Mex-Areohabプロジェクトの責任者である生物学者のOmar Pensado Diaz氏によると、火星を変えるローカル戦略は、火星を一度に1つのオアシスに変換することと最もよく比較できます。オアシスの最小サイズは、ドーム型のプラスチックカバーの直径まで広がります。これは、スペースヒーターを備えた温室のようです。このように、マイクロテラフォーミングは、他の方法では宇宙に漏れているオープンシステムである惑星の小さい代替手段です。ディアスは、物理学者が火星を産業用ツールで変える方法と生物学者の温室法を対比しています。
ディアスは、アストロバイオロジーマガジンと話し、火星を小さなスタジアムで改造して、緑豊かな砂漠のオアシスに成長させることの意味について話しました。
宇宙生物学マガジン（AM） ：あなたはグローバルとローカルのテラフォーミング戦略の違いを研究していると結論づけることは正しいでしょうか？
オマールペンサドディアス（OPD）：モデルの違いに焦点を当てるのではなく、モデルを統合することを楽しみにしています。グローバルなテラフォーミング、つまり地球を超温室効果ガスで暖めることは、物理学の観点から考え出された戦略またはモデルです。私が提案するモデルは生物学的な観点から見たものです。
私はマイクロテラフォーミングと呼ばれるモデルについて話しています。これは、テラフォーミングの最小単位（MUT）という名前のツールで可能になります。テラフォーミングの最小単位の概念は、自然の基本単位として実行されるエコシステムとして説明されています。 MUTは、生物のグループと、それらが住んでいる物理的および化学的環境のグループで構成されますが、火星での生物学的コロニー形成とリモデリングプロセスの開発に適用されます。
マイケルキャロルがテレフォームしたように、北半球の大部分に海が広がる、テラフォームされた火星が軌道からどのように見えるかについてのアーティストの概念。 1991年、この画像はNatureの「火星を居住可能にする」問題の表紙に使用されました。
技術的に言えば、それは内部の生態系を封じ込めて保護する、加圧されたドーム型の温室です。この複合施設は周囲から隔離されません。それどころか、常にそれと接触していますが、制御された方法で行われます。
重要なのは、MUTユニットと火星の環境との間のガス交換であり、したがって、生態系自体に劇的な役割があります。このプロセスの目的は、光合成を生成することです。ここで、植物を大気を処理する表面および化学工場を覆うものと見なす必要があります。
AM： 砂漠のオアシスのモデルを使用して、ローカルで作業する利点は何でしょうか？基本的なテラフォーミングユニットの生物学的類似性によって、生物細胞は内部平衡を持っているが、宿主全体で異なる外部平衡とも交換することを意味しますか？
OPD： このモデルで私が見つける利点は、テラフォーミングプロセスをより早く開始できることですが、段階的に、それがマイクロテラフォーミングである理由です。
しかし、最も重要な最も重要な利点は、テクノロジーを利用して植物の生命をこのプロセスに参加させ始めることができることです。生命は情報であり、それは周囲の情報を処理し、ユニットの内部条件への適応プロセスを開始します。ここで私たちは生命に可塑性があり、それが周囲の条件に適応するだけでなく、環境を自分の状況に適応させることを維持します。遺伝学の言葉で言えば、これは遺伝子型と環境の間に相互作用があり、支配的な条件に表現型の表現が適応することを意味します。
さて、直径が約15ヤードまたは20ヤードのユニットなどの小さな環境では、ユニットの外よりもはるかに暖かい環境にすることができます。
AM： ユニットがどのように見えるかを説明してください。
OPD： 透明なプラスチック繊維の2層ドーム。ドームは内部に温室効果を生成し、昼間の温度を大幅に上昇させ、夜間に低温から内部を保護します。さらに、気圧は内部で60〜70ミリバール高くなります。それは、植物の光合成プロセスと液体水を可能にするのに十分でしょう。
熱力学的用語では、平衡の欠如について話しています。火星を再活性化するためには、熱力学的不均衡を作る必要があります。ユニットは、温度差からの地上脱気のように、最初に必要なものを生成します。そのようなプロセスは、グローバル戦略への道とともに目的です。
厳密に言えば、ユニットは二酸化炭素を捕獲するトラップのようなものです。彼らは酸素を放出し、バイオマスを生成します。その後、酸素は定期的に大気に放出されます。バルブシステムはガスを外部に放出し、内部の大気圧が40または35ミリバールまで低下すると、バルブは自動的に閉じます。そして、他の人が開き、吸引によってガスがユニットの内部に入り、元の大気圧が横ばいになるでしょう。このシステムは、酸素の放出だけでなく、他のガスの放出も可能にします。
AM： そのようなオアシスモデルでは、それはオープンなシステムですが、それは地域の条件に影響を与えません。言い換えれば、局所的な漏出が薄まるのでしょうか。その場合、マイクロテラフォーミングは温室の稼働だけとどう違うのですか？
OPD： 温室（この場合はテラフォーミングの最小単位）は、火星に徐々に変化を開始すると考えられています。違いは、マイクロテラフォーミングプロセスが始まるところから、その動作範囲によって異なります。その上、それはあなたがそれを見る方法に依存します。なぜなら、この方法では、地球の大気を別の大気に変換し、火星を熱力学的不均衡の段階に入れるために、この地球でかつて成功した進化のパターンを繰り返そうとしているからです。 。
主な利点は、テラフォーミングプロセスをマイクロスケールで制御できることです。火星を地球に似た場所に速く変え、同時に周囲の環境と相互作用させることができます。それが最も重要な側面です。より高速なプロセスを実現することです。前に言ったように、光合成が現れた直後に地球上で発達したのと同じ進化パターンに従うという考えです。地球を改造して改造し、地表から二酸化炭素を生成し、当時存在していた大気にそれを分配する陸生植物がありました。
博士クリスマッケイとロバートズブリンは、3つの大きな軌道ミラーを配置することを提案する興味深いモデルを発表しました。鏡は太陽の光を火星の南極に反射し、ドライアイス（二酸化炭素の雪）層を昇華させて、温室効果を高め、地球の地球温暖化を加速します。
そのような鏡はテキサスのサイズでしょう。
これらのミラーで使用されているのと同じインフラストラクチャが、火星の表面上にテラフォーミングの最小単位のドームを構築するために代わりに使用された場合、より高い脱ガス率が生成され、大気の酸素化がより速くなると思います。さらに、ユニットは太陽熱を保持し、表面から反射しないため、表面の一部がとにかく暖められます。
ユニット内の生態系のための液体の水の不足は議論の余地があります。ただし、ワシントン大学のAdam Bruckner博士による提案の変形を使用できます。それはゼオライト（ミネラル触媒）コンデンサーを使用することにあります。次に、入ってくる空気の湿気から水を抽出します。水は毎日中に注がれます。繰り返しになりますが、私たちは水循環のいくつかの段階を活性化し、二酸化炭素を捕獲し、大気にガスを放出し、表面をより肥沃な地面にします。火星のごく一部で加速されたテラフォーミングを行うことになりますが、これらのユニットを数百個配置すると、地表と大気に対する脱ガス効果が惑星に波及します。
AM： 閉じ込められた生物圏が生物圏2のように地球上で動作したとき、炭酸塩を形成するための岩石との組み合わせによる酸素損失などの問題が発生しました。今日、地球上に大規模で自立したシステムの例はありますか？
OPD： 人間が構築した大規模な自立システムですか？わかりませんが、生活そのものは、周囲の環境から必要なものを取り込んでいく自律的なシステムです。
それは閉じた生物圏の問題でした、地球で起こるように彼らはフィードバック回路を作ることができませんでした。さらに、私が提案するシステムは閉じられません。新しいガスを取り入れながら、光合成の作用によって処理されたものの一部を放出することにより、火星の環境と間隔を置いて相互作用します。テラフォーミングの最小単位はクローズドシステムではありません。
ジェームズラブロックの「ガイア理論」を考慮に入れると、生物地球化学サイクルが活発であるため、地球は大規模な自立システムであると考えることができます。これは火星では今日起こっていない状況です。その酸素の大部分はその表面と結合され、惑星に酸化された性格を与えます。この意味で、テラフォーミングの最小単位の内部では、生物地球化学的サイクルが再活性化されます。これらのドームは、とりわけ酸素と炭酸塩を解放するため、放出は惑星の大気に徐々に流れ始めます。
AM： 地球規模のテラフォーミングでよく引用される最も速い方法は、火星の大気にフルオロカーボンを導入することです。小さな変化率で、大きな温度と圧力の変化が続きます。これは太陽の相互作用に依存しています。たとえば、紫外線がドームに浸透しない場合、閉じたバブルはこのメカニズムを利用できますか？
OPD： それとは別の方法、つまり、フルオロカーボンやその他の温室効果ガスを使用しないことについて話しています。私たちが提案する方法は、バイオマスの増加のために二酸化炭素を捕捉し、酸素を解放し、内部の蓄熱を行い、すべてユニット内で二酸化炭素の脱ガスを発生させます。今日地面に閉じ込められている他のガスは火星の大気に放出され、徐々に高密度化されます。実際、生態系が紫外線に直接さらされると、二酸化炭素の捕捉、バイオマスの形成、および地下ガスの生成にとって逆効果になります。正確には、ドームは生態系を寒さと紫外線から保護し、その内部圧力を維持するように機能します。
今、ドームは重要なヒートトラップと断熱材になります。初期の細胞を例にとると、ドームは、局所的な生態系を熱力学的不均衡に追いやる生体膜のようなものです。その不均衡は生命を発達させるでしょう。
AM： 温室効果ガスの局所的な高濃度（メタン、二酸化炭素、CFCなど）は、地球全体に影響を与える前に局所的に毒性がありますか？
OPD： 人生は私たちにとって有毒な条件に適応することができます。二酸化炭素濃度の上昇は植物にとって有益であり、植物の生産量を増やすこともできます。メタンの場合と同様に、生存のためにこのガスを必要とするいくつかのメタン生成生物もいます。
このようなガスは、地球の気温を上げるのに適しています。一方、二酸化炭素は植物の生命にとって最も適切なガスです。目的は、これらの生物の新しい環境への段階的な適応と、これらの生物への環境の適応につながる進化のパターンを再現することです。
AM： 火星の地球規模のテレフォーミングの時間範囲は、1世紀から長い時間までさまざまです。提案したオアシスモデルを使用して、地域の取り組みが居住性を加速するかどうかを推定する方法はありますか？
OPD： それは、植物の光合成効率と、環境に順応しながら環境に順応する植物の能力に依存します。ただし、ローカルとグローバルの2つの評価を検討できます。
より明確な方法では、これらの評価は最初に、テラフォーミングの各最小単位で、その光合成効率、酸素化速度、二酸化炭素の捕捉、およびドーム表面の脱ガスを通じて測定できます。この率は、太陽入射と温室効果に依存します。グローバルレベルでは、惑星の改造の速度は、火星の表面全体にいくつの最小ユニットを設置できるかに依存します。つまり、テラフォーミングの最小単位がより多く存在する場合、惑星の変換はより速く完了します。
ここで重要だと思うことを明確にしたいと思います。主な成果は、今日の地球のように人類が火星に住む前に、火星を緑の惑星に変えることです。最初にテラフォーミングの最小単位内で植物の寿命がどのように反応するかを確認し、次にそれらの機械がサイクルを終了し、寿命が爆発して外部に出現したときに、発生した止められない種分化を確認するのは異常です環境に反応し、環境は生命に反応します。
したがって、地球上に大きくてまっすぐな材木がある松などの木を見ることができます。火星には、より柔軟な種があり、低温と吹く風に抵抗するのに十分強い種があります。松は光合成機械として、惑星、変圧器としての役割を果たし、バイオマスの蓄積のために水、鉱物、二酸化炭素を維持します。
AM： 今後の研究計画を教えてください。
OPD： 火星の状況の部分的なシミュレーションを開始したいと思います。これは、テラフォーミングの最小単位の動作、およびそのような条件での植物の生理学的応答を調査および改善するために必要です。つまり、リハーサル。
これは、学際的で組織間の調査であるため、エンジニア、生物学者、遺伝学の専門家、およびこの主題に関心のある他の科学機関の参加が必要になります。これは最初の試みに過ぎないと私は言わなければなりません。それは何ができるのかという理論であり、例えば、攻撃的な砂漠の広がりと戦い、地面を修復し、その漸進的な前進を止める障害を作成することによって、私たち自身の惑星で試すことができる理論です。
元のソース：Astrobiology Magazine
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