LàM THẾ NàO ĐỂ CHúNG TA TERRAFORM VENUS?

Send

Tiếp tục với Hướng dẫn dứt khoát của chúng tôi về Địa ngục, Tạp chí Không gian vui mừng giới thiệu với hướng dẫn của chúng tôi về sao Kim. Có thể làm điều này một ngày nào đó, khi công nghệ của chúng ta tiến bộ đủ xa. Nhưng những thách thức là rất nhiều và khá cụ thể.

Hành tinh Venus thường được gọi là Trái đất Vệ nữ Hành tinh, và đúng như vậy. Ngoài việc có cùng kích thước, Sao Kim và Trái đất có khối lượng tương tự nhau và có thành phần rất giống nhau (cả hai đều là các hành tinh trên mặt đất). Là một hành tinh lân cận với Trái đất, Sao Kim cũng quay quanh Mặt trời trong Khu vực Gold Gold của nó (hay còn gọi là khu vực có thể ở được). Nhưng tất nhiên, có nhiều sự khác biệt chính giữa các hành tinh khiến Sao Kim không thể ở được.

Để bắt đầu, bầu không khí của nó dày hơn 90 lần so với Trái đất, nhiệt độ bề mặt trung bình của nó đủ nóng để làm tan chảy chì và không khí là một loại khói độc hại bao gồm carbon dioxide và axit sulfuric. Như vậy, nếu con người muốn sống ở đó, một số kỹ thuật sinh thái nghiêm túc - aka. terraforming - là cần thiết đầu tiên. Và với những điểm tương đồng với Trái đất, nhiều nhà khoa học cho rằng Sao Kim sẽ là ứng cử viên hàng đầu cho địa hình, thậm chí còn hơn cả Sao Hỏa!

Trong thế kỷ qua, khái niệm Sao Kim dị hình đã xuất hiện nhiều lần, cả về mặt khoa học viễn tưởng và là chủ đề của nghiên cứu học thuật. Trong khi các phương pháp điều trị của đối tượng chủ yếu là tưởng tượng vào đầu thế kỷ 20, một sự chuyển đổi đã xảy ra với sự khởi đầu của Thời đại Không gian. Khi kiến thức của chúng ta về sao Kim được cải thiện, các đề xuất thay đổi cảnh quan cũng phù hợp hơn với môi trường sống của con người.

Ví dụ trong tiểu thuyết:

Từ đầu thế kỷ 20, ý tưởng về sao Kim biến đổi sinh thái đã được khám phá trong tiểu thuyết. Ví dụ sớm nhất được biết đến là Olaf Stapleton Người đàn ông cuối cùng và đầu tiên (1930), hai chương trong đó dành riêng cho việc mô tả cách loài người con cháu Thổ địa hình sau khi Trái đất trở nên không thể ở được; và trong quá trình, cam kết diệt chủng đối với đời sống thủy sinh bản địa.

Đến những năm 1950 và 60, do bắt đầu Thời đại Không gian, địa hình bắt đầu xuất hiện trong nhiều tác phẩm khoa học viễn tưởng. Poul Anderson cũng đã viết nhiều về địa hình trong những năm 1950. Trong tiểu thuyết năm 1954, Mưa lớn, Sao Kim bị thay đổi thông qua các kỹ thuật kỹ thuật hành tinh trong một khoảng thời gian rất dài. Cuốn sách có sức ảnh hưởng lớn đến nỗi thuật ngữ này có tên là Big Big Rain, từ đó đồng nghĩa với sự dị hình của sao Kim.

Vào năm 1991, tác giả G. David Nordley đã gợi ý trong truyện ngắn của mình (Hồi The Snows of Venus Triệu) rằng Sao Kim có thể được kéo dài tới 30 ngày Trái đất bằng cách xuất khí quyển Sao Kim qua các trình điều khiển khối lượng. Tác giả Kim Stanley Robinson trở nên nổi tiếng nhờ miêu tả chân thực về sự dị hình trong Bộ ba sao hỏa - Trong đó bao gồm Sao Hỏa đỏ, Sao Hỏa Xanh và Sao Hỏa xanh.

Năm 2012, anh theo dõi loạt phim này với việc phát hành 2312, một tiểu thuyết khoa học viễn tưởng liên quan đến sự thuộc địa hóa của toàn bộ Hệ mặt trời - bao gồm cả sao Kim. Cuốn tiểu thuyết cũng đã khám phá nhiều cách mà sao Kim có thể bị dị hình, từ làm mát toàn cầu đến cô lập carbon, tất cả đều dựa trên các nghiên cứu và đề xuất học thuật.

Phương pháp đề xuất:

Phương pháp đề xuất đầu tiên của sao Kim được tạo ra vào năm 1961 bởi Carl Sagan. Trong một bài báo có tựa đề Hành tinh Venus Venus, ông đã lập luận về việc sử dụng vi khuẩn biến đổi gen để biến carbon trong khí quyển thành các phân tử hữu cơ. Tuy nhiên, điều này đã trở nên không thực tế do phát hiện ra axit sunfuric trong các đám mây sao Kim và ảnh hưởng của gió mặt trời.

Trong nghiên cứu năm 1991 của mình, Terra Terraforming Venus Nhanh chóng, nhà khoa học người Anh Paul Birch đã đề xuất bắn phá bầu khí quyển Venus Venus bằng hydro. Phản ứng kết quả sẽ tạo ra than chì và nước, sau đó sẽ rơi xuống bề mặt và bao phủ khoảng 80% bề mặt trong các đại dương. Với lượng hydro cần thiết, nó sẽ phải được thu hoạch trực tiếp từ một trong những khối khí khổng lồ hoặc băng mặt trăng của họ.

Đề xuất cũng sẽ yêu cầu khí dung sắt được thêm vào khí quyển, có thể được lấy từ một số nguồn (ví dụ: Mặt trăng, tiểu hành tinh, Sao Thủy). Bầu khí quyển còn lại, ước tính khoảng 3 bar (gấp ba lần Trái đất), chủ yếu bao gồm nitơ, một số sẽ hòa tan vào các đại dương mới, làm giảm áp suất khí quyển hơn nữa.

Một ý tưởng khác là bắn phá Sao Kim bằng magiê và canxi tinh chế, sẽ cô lập carbon dưới dạng canxi và magiê cacbonat. Trong bài báo năm 1996, sự ổn định của khí hậu đối với Venus, Mark Bullock và David H. Grinspoon của Đại học Colorado tại Boulder đã chỉ ra rằng có thể sử dụng các mỏ oxit canxi và magiê của Venus. Thông qua khai thác, các khoáng chất này có thể được tiếp xúc với bề mặt, do đó hoạt động như các bể chứa carbon.

Tuy nhiên, Bullock và Grinspoon cũng tuyên bố điều này sẽ có tác dụng làm mát hạn chế - khoảng 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) và sẽ chỉ làm giảm áp suất khí quyển xuống mức 43 bar. Do đó, cần cung cấp thêm canxi và magiê để đạt được 8 × 10²⁰ kg canxi hoặc 5 × 10²⁰ kg magiê cần thiết, rất có thể sẽ phải được khai thác từ các tiểu hành tinh.

Khái niệm về bóng mặt trời cũng đã được khám phá, bao gồm việc sử dụng một loạt tàu vũ trụ nhỏ hoặc một thấu kính lớn duy nhất để chuyển hướng ánh sáng mặt trời khỏi bề mặt hành tinh, do đó làm giảm nhiệt độ toàn cầu. Đối với sao Kim, nơi hấp thụ gấp đôi lượng ánh sáng mặt trời so với Trái đất, bức xạ mặt trời được cho là đóng vai trò chính trong hiệu ứng nhà kính chạy trốn đã tạo nên nó như ngày nay.

Một bóng râm như vậy có thể dựa trên không gian, nằm ở điểm Mặt trời Venus L1 Lagrangian, nơi nó sẽ ngăn một số ánh sáng mặt trời chiếu tới Sao Kim. Ngoài ra, bóng râm này cũng có tác dụng ngăn chặn gió mặt trời, do đó làm giảm lượng bức xạ bề mặt Venus Venus tiếp xúc (một vấn đề quan trọng khác khi nói đến khả năng cư trú). Việc làm mát này sẽ dẫn đến việc hóa lỏng hoặc đóng băng CO² trong khí quyển, sau đó sẽ được khử trên bề mặt dưới dạng băng khô (có thể được vận chuyển ra ngoài thế giới hoặc được cô lập dưới lòng đất).

Thay phiên, phản xạ mặt trời có thể được đặt trong khí quyển hoặc trên bề mặt. Điều này có thể bao gồm bóng bay phản chiếu lớn, các tấm ống nano carbon hoặc graphene hoặc vật liệu albedo thấp. Khả năng trước đây cung cấp hai lợi thế: đối với một, các gương phản xạ khí quyển có thể được chế tạo tại chỗ, sử dụng carbon có nguồn gốc địa phương. Thứ hai, bầu không khí của sao Kim đủ dày đặc để các cấu trúc như vậy có thể dễ dàng nổi trên các đám mây.

Nhà khoa học của NASA Geoffrey A. Landis cũng đã đề xuất rằng các thành phố có thể được xây dựng trên các đám mây Venus, do đó có thể đóng vai trò là lá chắn mặt trời và là trạm xử lý. Những thứ này sẽ cung cấp không gian sống ban đầu cho những người dân thuộc địa, và sẽ hoạt động như những người địa hình, dần dần biến bầu khí quyển Venus Venus thành một thứ gì đó có thể sống được để thực dân có thể di cư lên bề mặt.

Một đề nghị khác phải làm với tốc độ quay Venus Venus. Sao Kim quay một lần cứ sau 243 ngày, đó là khoảng thời gian quay chậm nhất trong số các hành tinh lớn. Chính vì vậy, Sao Kim trải qua những ngày và đêm cực kỳ dài, điều này có thể gây khó khăn cho hầu hết các loài thực vật và động vật được biết đến trên Trái đất thích nghi. Vòng quay chậm cũng có thể giải thích cho việc thiếu một từ trường đáng kể.

Để giải quyết vấn đề này, thành viên Hiệp hội liên hành tinh Anh Paul Birch đã đề xuất tạo ra một hệ thống gương mặt trời quỹ đạo gần điểm Lagrange L1 giữa sao Kim và mặt trời. Kết hợp với gương soletta trên quỹ đạo cực, những thứ này sẽ cung cấp chu kỳ ánh sáng 24 giờ.

Nó cũng đã được gợi ý rằng vận tốc quay Venus’ có thể được quay lên bởi một trong hai nổi bật bề mặt với sao chổi lao hoặc tiến hành gần fly-bys sử dụng các cơ quan lớn hơn 96,5 km (60 dặm) đường kính. Ngoài ra còn có đề xuất sử dụng trình điều khiển khối lượng và các thành viên nén động để tạo ra lực quay cần thiết để tăng tốc Sao Kim đến điểm mà nó trải qua chu kỳ ngày đêm giống hệt Trái đất (xem ở trên).

Sau đó, có khả năng loại bỏ một số bầu khí quyển Venus, có thể thực hiện theo một số cách. Đối với người mới bắt đầu, các tác nhân hướng vào bề mặt sẽ thổi một phần không khí vào không gian. Các phương pháp khác bao gồm thang máy không gian và máy gia tốc khối (lý tưởng được đặt trên bóng bay hoặc bục trên mây), có thể dần dần hút khí từ khí quyển và đẩy nó vào không gian.

Lợi ích tiềm năng:

Một trong những lý do chính để xâm chiếm sao Kim và thay đổi khí hậu để định cư của con người, là triển vọng tạo ra một vị trí dự phòng của thành phố Cameron cho nhân loại. Và đưa ra một loạt các lựa chọn - Sao Hỏa, Mặt Trăng và Hệ Mặt Trời Ngoài - Sao Kim có một số thứ sẽ không phù hợp. Tất cả những điểm nổi bật tại sao sao Kim được gọi là Trái đất

Đối với người mới bắt đầu, Sao Kim là một hành tinh trên mặt đất có kích thước, khối lượng và thành phần tương tự Trái đất. Đây là lý do tại sao sao Kim có lực hấp dẫn tương tự Trái đất, đó là về những gì chúng ta trải nghiệm 90% (hoặc 0,904g, chinh xac. Do đó, con người sống trên sao Kim sẽ có nguy cơ phát triển các vấn đề sức khỏe thấp hơn nhiều so với thời gian ở trong môi trường không trọng lượng và vi trọng lực - như loãng xương và thoái hóa cơ.

Sao Kim tương đối gần Trái đất cũng sẽ giúp giao thông và liên lạc dễ dàng hơn so với hầu hết các địa điểm khác trong hệ mặt trời. Với các hệ thống đẩy hiện tại, việc khởi động các cửa sổ lên Sao Kim xảy ra cứ sau 584 ngày, so với 780 ngày đối với Sao Hỏa. Thời gian bay cũng có phần ngắn hơn vì Sao Kim là hành tinh gần Trái đất nhất. Theo cách tiếp cận gần nhất của nó, nó cách xa 40 triệu km, so với 55 triệu km đối với sao Hỏa.

Một lý do khác liên quan đến hiệu ứng nhà kính chạy trốn của Venus, đó là lý do khiến hành tinh này cực kỳ nóng và mật độ khí quyển. Khi thử nghiệm các kỹ thuật kỹ thuật sinh thái khác nhau, các nhà khoa học của chúng tôi sẽ học được rất nhiều về hiệu quả của chúng. Thông tin này, đến lượt nó, sẽ có ích trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu đang diễn ra ở đây trên Trái đất.

Và trong những thập kỷ tới, cuộc chiến này có thể sẽ trở nên khá dữ dội. Như NOAA đã báo cáo vào tháng 3 năm 2015, nồng độ carbon dioxide trong khí quyển hiện đã vượt quá 400 ppm, một mức độ chưa từng thấy kể từ kỷ nguyên Pliocene - khi nhiệt độ toàn cầu và mực nước biển cao hơn đáng kể. Và như một loạt các kịch bản được tính toán bởi NASA cho thấy, xu hướng này có thể sẽ tiếp tục cho đến năm 2100, với những hậu quả nghiêm trọng.

Trong một kịch bản, lượng khí thải carbon dioxide sẽ chững lại ở khoảng 550 ppm vào cuối thế kỷ, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ trung bình 2,5 ° C (4,5 ° F). Trong kịch bản thứ hai, lượng khí thải carbon dioxide tăng lên khoảng 800 ppm, dẫn đến mức tăng trung bình khoảng 4,5 ° C (8 ° F). Trong khi sự gia tăng được dự đoán trong kịch bản đầu tiên là bền vững, trong kịch bản sau, cuộc sống sẽ trở nên không thể đo lường được trên nhiều nơi trên hành tinh.

Vì vậy, ngoài việc tạo ra ngôi nhà thứ hai cho nhân loại, sao Kim cũng có thể giúp đảm bảo Trái đất vẫn là ngôi nhà khả thi cho loài người chúng ta. Và tất nhiên, thực tế rằng Sao Kim là một hành tinh trên mặt đất có nghĩa là nó có nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào có thể được thu hoạch, giúp nhân loại đạt được một nền kinh tế sau khi khan hiếm.

Thách thức:

Ngoài những điểm tương đồng mà Venus hoại có với Trái đất (tức là kích thước, khối lượng và thành phần), có rất nhiều sự khác biệt sẽ khiến việc xác định địa hình và biến nó thành một thách thức lớn. Đối với một người, việc giảm nhiệt và áp suất của bầu khí quyển Venus, sẽ đòi hỏi một nguồn năng lượng và tài nguyên to lớn. Nó cũng sẽ yêu cầu cơ sở hạ tầng chưa tồn tại và sẽ rất tốn kém để xây dựng.

Ví dụ, nó sẽ đòi hỏi một lượng lớn kim loại và vật liệu tiên tiến để tạo ra một bóng quỹ đạo đủ lớn để làm mát bầu không khí Venus Venus đến mức hiệu ứng nhà kính của nó sẽ bị bắt giữ. Cấu trúc như vậy, nếu được đặt ở L1, cũng cần gấp bốn lần đường kính của sao Kim. Nó sẽ phải được lắp ráp trong không gian, đòi hỏi một đội ngũ lắp ráp robot khổng lồ.

Ngược lại, việc tăng tốc độ quay của Sao Kim sẽ đòi hỏi năng lượng rất lớn, chưa kể đến một số lượng lớn các tác động sẽ phải hình nón từ Hệ mặt trời bên ngoài - chủ yếu từ Vành đai Kuiper. Trong tất cả các trường hợp này, sẽ cần một đội tàu vũ trụ lớn để chuyên chở vật liệu cần thiết và họ cần được trang bị hệ thống truyền động tiên tiến có thể thực hiện chuyến đi trong một khoảng thời gian hợp lý.

Hiện tại, không có hệ thống truyền động như vậy tồn tại và các phương pháp thông thường - từ động cơ ion đến nhiên liệu hóa học - không đủ nhanh hoặc kinh tế. Để minh họa, NASA Những chân trời mới Nhiệm vụ mất hơn 11 năm để có được điểm hẹn lịch sử với Sao Diêm Vương trong Vành đai Kuiper, sử dụng tên lửa thông thường và phương pháp hỗ trợ trọng lực.

Trong khi đó, Bình minh Nhiệm vụ, dựa vào lực đẩy ion, mất gần bốn năm để đến được Vesta trong Vành đai tiểu hành tinh. Cả hai phương pháp đều không thực tế để thực hiện các chuyến đi lặp đi lặp lại đến Vành đai Kuiper và kéo lại các sao chổi và tiểu hành tinh băng giá, và nhân loại không có nơi nào gần số lượng tàu chúng ta sẽ cần để làm điều này.

Vấn đề tương tự về tài nguyên đúng với khái niệm đặt các gương phản xạ mặt trời trên các đám mây. Lượng vật liệu sẽ phải lớn và sẽ phải ở lại lâu sau khi bầu khí quyển bị biến đổi, vì bề mặt sao Kim hiện đang bị mây che phủ hoàn toàn. Ngoài ra, Sao Kim đã có các đám mây phản xạ cao, do đó, bất kỳ cách tiếp cận nào cũng phải vượt qua đáng kể so với hiện tại (0,65) để tạo ra sự khác biệt.

Và khi nói đến việc loại bỏ bầu không khí Venus, mọi thứ cũng khó khăn không kém. Năm 1994, James B. Pollack và Carl Sagan đã tiến hành các tính toán chỉ ra rằng một vật va chạm có đường kính 700 km tấn công sao Kim với vận tốc cao sẽ ít hơn một phần nghìn tổng khí quyển. Hơn nữa, sẽ có lợi nhuận giảm dần khi mật độ khí quyển giảm, điều đó có nghĩa là sẽ cần hàng ngàn tác nhân khổng lồ.

Ngoài ra, hầu hết bầu khí quyển bị đẩy ra quỹ đạo mặt trời gần Sao Kim, và - không cần can thiệp thêm - có thể bị trường hấp dẫn của Sao Kim bắt giữ và trở thành một phần của bầu khí quyển một lần nữa. Loại bỏ khí quyển bằng thang máy không gian sẽ khó khăn vì quỹ đạo địa tĩnh của hành tinh nằm ở một khoảng cách không thực tế trên bề mặt, trong đó việc loại bỏ sử dụng máy gia tốc khối sẽ tốn thời gian và rất tốn kém.

Phần kết luận:

Tóm lại, những lợi ích tiềm năng của sao Kim địa hình là rõ ràng. Nhân loại sẽ có một ngôi nhà thứ hai, chúng ta sẽ có thể thêm tài nguyên của mình vào chính chúng ta và chúng ta sẽ học các kỹ thuật có giá trị có thể giúp ngăn chặn sự thay đổi thảm khốc ở đây trên Trái đất. Tuy nhiên, đi đến điểm mà những lợi ích đó có thể được nhận ra là phần khó khăn.

Giống như hầu hết các dự án mạo hiểm được đề xuất, nhiều trở ngại cần được giải quyết trước. Đầu tiên trong số này là vận tải và hậu cần, huy động một đội ngũ công nhân robot và thợ thủ công khổng lồ để khai thác các tài nguyên cần thiết. Sau đó, một cam kết nhiều thế hệ sẽ cần phải được thực hiện, cung cấp nguồn tài chính để xem công việc hoàn thành. Không phải là một nhiệm vụ dễ dàng trong điều kiện lý tưởng nhất.

Chỉ cần nói rằng, đây là điều mà nhân loại không thể làm trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, nhìn về tương lai, ý tưởng Sao Kim trở thành hành tinh của em gái của chúng ta theo mọi cách có thể tưởng tượng - với đại dương, đất trồng trọt, động vật hoang dã và thành phố - chắc chắn có vẻ là một mục tiêu đẹp và khả thi. Câu hỏi duy nhất là, chúng ta sẽ phải đợi bao lâu?

Chúng tôi đã viết nhiều bài viết thú vị về terraforming ở đây tại Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, Hướng dẫn dứt khoát về địa hình, chúng ta có thể tạo nên mặt trăng không?, Chúng ta có nên tạo nên sao Hỏa không? Làm thế nào để chúng ta tạo nên sao Hỏa? và Nhóm sinh viên muốn lên sao Hỏa bằng cách sử dụng vi khuẩn lam.

Chúng tôi cũng có những bài báo khám phá khía cạnh cực đoan hơn của địa hình, như We Weformform Jupiter?, Chúng ta có thể Terraform The Sun không?, Và chúng ta có thể tạo ra một hố đen không?

Để biết thêm thông tin, hãy xem Sao Hỏa địa hình tại NASA Quest! và NASA Hành trình lên Sao Hỏa.

Và nếu bạn thích video được đăng ở trên, hãy xem trang Patreon của chúng tôi và tìm hiểu làm thế nào bạn có thể nhận được những video này sớm trong khi giúp chúng tôi mang đến cho bạn nội dung tuyệt vời hơn!