火星をテラフォーミングする、つまり「地球の双子」というアイデアは、魅力的なアイデアです。極地の氷冠を溶かし、ゆっくりと大気を作り出し、その後、葉、川、水を立てるように環境を設計します。その間に、誰にでも刺激を与えるのに十分な数があります。しかし、そのような努力にどれだけの時間がかかり、どれだけの費用がかかりますか、そしてそれは本当に私たちの時間とエネルギーの効果的な使用ですか？
これは、NASAの先週のNASAの「惑星科学ビジョン2050ワークショップ」（2月27日〜3月1日水曜日）で発表された2つの論文で扱われた質問です。最初のタイトルは「テラフォーミングタイムライン」で、赤い惑星を緑の住みやすいものに変えるための抽象的な計画を示しています。 2つ目は「火星のテラフォーミング-間違った方法」というタイトルで、テラフォーミングの考え方を完全に拒否し、代替案を提示します。
前者の論文は、カリフォルニア大学バークレー校のAaron Berlinerと、NASAエームズリサーチセンターの宇宙科学部門のChris McKayによって作成されました。彼らの論文では、2人の研究者は、温暖化フェーズと酸素化フェーズ、および前後に必要なすべてのステップを含む、火星のテラフォーミングのタイムラインを示しています。
彼らが彼らの論文の序論で述べているように：
「テラフォーミング火星は2つのフェーズに分けることができます。最初のフェーズでは、現在の平均表面温度-60°Cから地球の平均温度に近い値まで+ 15°Cまで惑星を暖め、厚いCO²大気を再現します。この温暖化段階は比較的簡単で迅速であり、約100年かかる可能性があります。第2段階では、人間や他の大型哺乳類が正常に呼吸できるようにする大気中のO²レベルを生成します。この酸素化段階は比較的困難であり、技術的な進歩を仮定しない限り、10万年以上かかるでしょう。」
これらが始まる前に、BerlinerとMcKayは、特定の「事前テラフォーミング」手順を実行する必要があることを認めています。これには、火星の環境を調査して、地表の水のレベル、大気中および極域の氷の形の二酸化炭素のレベル、火星の土壌中の硝酸塩の量を決定することが含まれます。彼らが説明するように、これらすべては火星で生物圏を作る実用性の鍵です。
これまでのところ、利用可能な証拠は、火星に豊富に存在する3つの要素すべてを指しています。火星のほとんどの水は現在、極地と極冠で氷の形をしていますが、雲、雨、川、湖など、水循環を支えるのに十分です。一方、極域には氷の形で十分なCO2があり、地球の海面気圧と同等の大気が作られるとする推定もある。
窒素はまた、生命の基本的な要件であり、通気性のある大気の必要な構成要素であり、 好奇心ローバー 硝酸塩が火星の土壌の質量の約0.03％を占めていることを示しており、これはテラフォーミングを促進します。その上で、科学者は、テラフォーミングが火星にどのように影響を与えることができるかに関する特定の倫理的問題に取り組む必要があります。
たとえば、現在火星に生命（または復活可能な生命）が存在する場合、これは人間の入植者に否定できない倫理的ジレンマをもたらします-特にこの生命が地球上の生命に関連している場合は。彼らが説明するように：
「火星の生命が地球の生命に関連している場合-おそらく隕石の交換が原因である-ならば、状況はよく知られており、他にどのような種類の地球の生命を導入し、いつ対処する必要があるかという問題があります。しかし、火星の生命が地球の生命とは無関係であり、生命の第二の起源を明確に表している場合、重大な技術的および倫理的問題が提起されます。」
フェーズ1（「温暖化フェーズ」）を簡単に打破するために、著者たちは今日私たちがよく知っている問題に取り組みます。基本的に、CO²と「超温室効果ガス」を大気に導入することで、地球上の私たち自身の気候を変えています。これにより、地球の平均気温が1世紀あたり数度の割合で上昇しています。これは地球では意図的ではありませんでしたが、火星では、意図的に環境を暖めるために再利用できます。
「超温室効果ガス生産に力を入れた後、火星を暖めるためのタイムスケールは短く、100年ほどです」と彼らは主張している。 「火星でのすべての太陽の入射が100％の効率で捕獲されるとすると、火星は約10年で地球のような温度に暖まるでしょう。ただし、温室効果の効率は約10％であるため、火星を暖めるのにかかる時間は約100年です。」
この厚い大気が作成されたら、次のステップはそれを人間にとって通気性のあるものに変換することです。ここで、O²レベルは地球の海面気圧の約13％に相当し、CO²レベルは1％未満になります。 「酸素化フェーズ」として知られるこのフェーズには、かなり長い時間がかかります。もう一度、彼らはそのようなプロセスがどのように機能することができるかを示すために地上の例に目を向けます。
ここ地球上では、彼らは、高レベルの酸素ガス（O²）と低レベルのCO²は光合成によると主張している。これらの反応は太陽のエネルギーに依存して、水と二酸化炭素をバイオマスに変換します。これは、式H²O+CO²=CH²O+O²で表されます。彼らが示すように、このプロセスには100,000〜170,000年かかります。
「火星に入射するすべての太陽光が100％の効率でこの化学変換を実行するために利用された場合、高レベルのO²を生成するのに17年しかかかりません。ただし、H²OとCO²をバイオマスとO²に変換できるプロセスの効率は、100％未満です。植物全体のCO²とO²をグローバルに変更できるプロセスの唯一の例は、グローバル生物学です。地球上では、太陽光を利用してバイオマスとO2を生成する際の地球規模の生物圏の効率は0.01％です。したがって、火星でO²の豊富な大気を生成するためのタイムスケールは、10,000 x 17年、または約170,000年です。」
しかし、彼らは、合成生物学やその他のバイオテクノロジーを考慮に入れており、効率を高め、タイムスケールを10万年に短縮できると主張しています。さらに、人間が地球全体で自然光合成（5％という比較的高い効率を持っている）を利用できれば、つまり火星全体に葉を植えることができれば、タイムスケールは数世紀にも短縮できます。
最後に、ボールを転がすために必要な手順の概要を示します。これらのステップには、火星のリソースを評価するための現在および将来のロボットミッションの適合、関与するプロセスを調べることができる数学モデルおよびコンピューターモデル、火星の合成生物を作成するイニシアチブ、限られた環境でテラフォーミング技術をテストする手段、および惑星の合意が含まれます。制限と保護を確立します。
レッドマーズトリロジーの著者であるキムスタンリーロビンソン（火星のテラフォーミングに関するSFの独創的な作品）を引用して、彼らは行動を呼びかけます。火星をテラフォーミングするプロセスにかかる時間に対処するために、彼らは私たちが「今から始めてもよい」と主張します。
これに対して、ウクライナのハリコフにある水質研究所の宇宙物理学者で水文地質学者であるヴァレリー・ヤコブレフは、反対の見方をしています。彼の論文「Mars Terraforming – Wrong Way」では、人間が（O'Neill Cylinderのような）人工重力に依存して、人間がスペース。
宇宙植民地化の最大の課題の1つであるヤコブレフは、月や火星などの体での生命が人間の開拓者にとってどのように危険であるかを指摘しています。植民地主義者は、太陽と宇宙の放射線に対して脆弱であることに加えて、かなり低い重力に対処しなければなりません。月の場合、これは人間が地球上で経験するおよそ0.165倍（別名1 g）ですが、火星ではおよそ0.376倍になります。
これの長期的な影響は不明ですが、筋肉の変性や骨量減少が含まれることは明らかです。遠くを見ると、どちらの環境で生まれた子供たちにどのような影響があるかは完全に不明です。 Yakovlevは、これらを緩和する方法（薬や遠心分離機を含む）に対処することで、効果がない可能性が最も高いと指摘しています。
「医薬品開発への期待は、筋肉、骨、そして有機体全体の物理的な劣化を打ち消すことはありません。遠心分離機でのリハビリは、通常の重力と宇宙環境の有害な影響からの複合体の保護の実質的に一定の模倣を提供することが可能である船の生物圏と比較してあまり好都合な解決策ではありません。宇宙探査の経路が火星にコロニーを作ることであり、さらにその後に惑星を地形化しようとする試みである場合、それは時間とお金の不当な損失につながり、人類の文明の既知のリスクを増大させます。」
さらに、彼は宇宙に住む個人にとって理想的な環境を作ることの課題を指摘しています。単により良い乗り物を作り、必要な資源を調達する手段を開発するだけでなく、家族にとって理想的な宇宙環境を作る必要もあります。基本的に、これには、サイズ、安定性、快適性の点で最適なハウジングの開発が必要です。
これに照らして、ヤコレフは、人類が現在から2030年までの宇宙への出口の可能性が最も高いと考えているものを提示します。これには、人工重力による最初の宇宙生物圏の作成が含まれます。低地球軌道（LEO）に生息地を設置して整備するために必要な技術、生命維持システム、ロボットシステムとインフラストラクチャ。
これらの生息地は、月や近地球オブジェクト（NEO）などの近くの体から資源を収穫できるロボット宇宙船の作成のおかげでサービスを受けることができました。この概念は、惑星の保護の必要性を取り除くだけでなく、つまり火星の生物圏の汚染（細菌の生命の存在を想定）の心配を取り除くだけでなく、人間がよりゆっくりと宇宙に慣れるようになります。
ヤコブレフがスペースマガジンに電子メールで伝えたように、宇宙の生息地の利点は4つのポイントに分類できます。
「1。これは、太陽系とその外側の両方で、宇宙の無限の空間をマスターする普遍的な方法です。家を設置するための表面は必要ありませんが、ロボットが惑星や衛星から提供するリソースは必要ありません。 2.地球の揺りかごのできるだけ近くに生息地を作成する可能性があるため、異なる重力下での不可避な物理的劣化から脱出することができます。保護磁場を作成する方が簡単です。
「3。世界と資源の源の間の移動は危険な探検ではなく、通常の生活です。家族のいない水夫には良いですか？ 4.惑星の植民地化には偵察、物資の配達、人々のシャトル輸送が含まれるため、地球規模の大災害の結果として人類が死亡または劣化する可能性は大幅に減少します。これは生物圏の建設よりもはるかに長いです月の軌道で。スティーブンウィリアムホーキング博士は正しいです。人にはあまり時間がありません。」
そして、宇宙の生息地が整えば、宇宙で生まれた最初の子供たちを対象とする医学的および生物学的研究を含む、いくつかの非常に重要な研究が始まります。また、月、火星、さらには太陽系外惑星などの他の天体の定住にも役立つ、信頼性の高いスペースシャトルおよび資源抽出技術の開発を促進します。
結局のところ、Yakolevは、宇宙生物圏も妥当な時間枠（つまり2030から2050の間）で達成できると考えています。これは、テラフォーミングでは不可能です。商業宇宙セクターの存在感と力の高まりを引用して、Yakolevは必要なインフラストラクチャの多くがすでに配備されている（または開発中である）とも考えていました。
「私たちが思考の慣性+20年を克服した後、実験的な生物圏（時計付きの南極大陸の定住など）は、50年後に宇宙で生まれた子供たちの最初の世代が成長し、地球が減少します。伝説全体…その結果、テラフォーミングはキャンセルされます。そしてその後の会議は、宇宙の真の探求への道を開くでしょう。 Elon Reeve Muskと同じ惑星にいることを誇りに思います。彼のミサイルは、月の工場から最初の生物圏の設計を持ち上げるのに役立ちます。これは、コスモスを征服するための密接で直接的な方法です。」
NASAの科学者やElon MuskやBas Landorpのような起業家が火星に近い将来に植民地化しようとしていること、および他の民間航空宇宙企業がLEOを開発していることから、宇宙における人類の未来の規模と形状を予測することは困難です。おそらく、私たちは月、火星、そしてその先へと向かう道を共同で決定します。おそらく、私たちは地球近くの空間に向けられた最善の努力を見るでしょう。
あるいは、一度に複数の方向に向かって進むのを見ることになるでしょう。いくつかのグループは、LEO（および後で、太陽系の他の場所）で宇宙の生息地を作成することを提唱しますが、人工重力およびロボット宇宙船が小惑星を材料で採掘することに依存しますが、他のグループは惑星体に前哨基地を設置することに焦点を当て、それらを「新しい地球」。
それらの間で、私たちは人間が今世紀にある程度の「宇宙専門知識」を開発し始めると期待できます。これは、探査と植民地化の境界をさらに広げ始めるときに確かに役立つでしょう！
