화성을 테라포밍하는 방법

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Space Magazine은 계속 진행중인 "테라포밍에 대한 정의 안내서"시리즈의 일부로 화성 테라포밍에 대한 안내서를 기꺼이 제시합니다. 현재, 붉은 행성에 우주 비행사와 정착민을 배치하려는 몇 가지 계획이 있습니다. 그러나 우리가 언젠가 그곳에서 살고 싶다면 완전한 행성 개보수가 필요합니다. 무엇이 필요할까요?

말할 것도없는 분위기는 말할 것도없이 매우 춥고 건조한 기후에도 불구하고 지구와 화성은 공통점이 많습니다. 여기에는 크기, 경사, 구조, 구성 및 표면에 물이 존재하는 유사성이 포함됩니다. 이 때문에 화성은 인간 정착의 주요 후보로 간주됩니다. 인간의 필요에 맞게 환경을 변화시키는 것을 포함하는 전망 (일명 테라포밍).

그러나 화성에 살게 될 중요한 차이점이 많이 있습니다. 많은 인간들 (엘론 머스크와 바 랜스 도프를 바라보고 있습니다!)이 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 우리가 지구상에서 살기 위해서는 기술에 크게 의존해야 할 것입니다. 생태 공학을 통해 지구를 변화 시키려면 많은 시간과 노력과 메가톤의 자원이 필요합니다!

화성에서의 삶의 도전은 매우 많습니다. 우선, 매우 얇고 통기성이없는 분위기가 있습니다. 지구의 대기는 78 %의 질소, 21 %의 산소 및 미량의 다른 가스로 구성되는 반면, 화성의 대기는 미량의 산소 및 물과 함께 96 %의 이산화탄소, 1.93 %의 아르곤 및 1.89 %의 질소로 구성됩니다.

화성의 대기압도 0.4 – 0.87 kPa로 해수면 지구의 약 1 %에 해당합니다. 태양과의 거리가 얇고 거리가 멀어 화성의 추운 환경에 영향을 미치며 표면 온도는 평균 210K (-63 ° C / -81.4 ° F)입니다. 이것에 화성에 자기권이 없다는 사실을 추가하면 왜 지구보다 지구가 훨씬 더 많은 방사선에 노출되는지 알 수 있습니다.

화성 표면에서, 방사선의 평균 선량은 하루에 약 0.67 밀리 시버트 (mSv)이며, 이는 사람들이 1 년 동안 지구에서 여기에 노출되는 것의 약 5 분의 1입니다. 그러므로 만약 사람들이 방사선 차폐, 가압 돔, 병에 넣어 진 산소, 보호 복없이 화성에 살기를 원한다면 몇 가지 심각한 변화가 필요합니다. 기본적으로 우리는 지구를 따뜻하게하고 대기를 두껍게하고 상기 대기의 조성을 변경해야합니다.

허구의 예 :

1951 년 Arthur C. Clarke는 화성의 테라포밍이 소설로 제시된 첫 소설을 썼습니다. 제목이 화성의 모래, 이 이야기에는 화성의 달 포보스를 두 번째 태양으로 변환하고 화성의 모래를 분해하여 산소를 방출하는 식물을 재배함으로써 화성의 정착민들이 지구를 가열합니다.

1984 년에 제임스 러브 락 (James Lovelock)과 마이클 앨 라비 (Michael Allaby)는 많은 사람들이 테라포밍에 관한 가장 영향력있는 책 중 하나로 여겨지는 것을 썼습니다. 제목이 화성의 녹화소설은 행성의 형성과 진화, 생명의 기원, 지구의 생물권에 대해 탐구합니다. 이 책에 제시된 테라포밍 모델은 실제로 테라포밍의 목표에 관한 미래의 논쟁을 예고했습니다.

1992 년에 저자 Frederik Pohl는 광업, Oort Cloud에서 전환 된 혜성을 사용하여 Mars가 변형되는 공상 과학 소설. 킴 스탠리 로빈슨은 1990 년대에 그의 유명한 화성 삼부작 – 붉은 화성, 녹색 화성, 푸른 화성 – 이것은 여러 세대에 걸쳐 화성에서 번창하는 인류 문명으로의 전환을 중심으로합니다.

2011 년, Yu Sasuga와 Kenichi Tachibana는 만화 시리즈를 제작했습니다. 테라 포 마르, 과학자들이 21 세기에 화성을 천천히 데 우려 고 시도하는 시리즈. 그리고 2012 년에 Kim Stanley Robinson은 2312, 여러 행성이 테라포밍 된 태양계에서 일어나는 이야기 – 화성 (바다가있는)을 포함합니다.

제안 된 방법 :

지난 수십 년 동안 인간 식민지에 맞게 화성을 어떻게 바꿀 수 있는지에 대한 몇 가지 제안이있었습니다. 1964 년, Dandridge M. Cole은“공간의 섬 : 개척 작업, 행성의 도전,”을 발표했으며, 화성에 온실 효과를 촉구했습니다. 이것은 외부 태양계에서 암모니아 얼음을 수입하여 표면에 영향을주는 것으로 구성되었습니다.

암모니아 (NH³)는 강력한 온실 가스이기 때문에 화성 대기로 유입되면 대기가 두껍게되고 지구 온도가 상승하는 효과가 있습니다. 암모니아는 대부분 중량 기준 질소이기 때문에 산소 가스와 결합 될 때 사람에게 통기성 분위기를 조성하는 필요한 완충 가스를 제공 할 수도 있습니다.

또 다른 방법은 알베도 감소와 관련이 있는데, 여기서 화성의 표면은 흡수하는 햇빛의 양을 증가시키기 위해 어두운 물질로 코팅됩니다. 이것은 포보스와 데이모스 (태양계에서 가장 어두운 물체 중 두 개)의 먼지부터 색이 어두운 극한의 이끼와 식물에 이르기까지 모든 것이 될 수 있습니다. 이에 대한 가장 큰 지지자 중 하나는 유명한 작가이자 과학자 인 칼 사간 (Carl Sagan)이었습니다.

1973 년, Sagan은 이카루스 (Icarus) 저널에“화성에 관한 행성 공학”이라는 제목의 기사를 발표했으며, 화성 표면을 어둡게하는 두 가지 시나리오를 제안했습니다. 여기에는 저 알베도 물질 운송 및 / 또는 극지 얼음 뚜껑에 어두운 식물 심기 등이 포함되어 더 많은 열을 흡수하고 녹으며 지구를보다“지구와 같은 조건”으로 전환 시켰습니다.

1976 년 NASA는 공식적으로“화성의 거주에 관한 연구 : 행성의 생태 합성에 대한 접근”이라는 제목의 연구에서 행성 공학 문제를 다루었 다. 이 연구는 광합성 유기체, 북극 얼음 뚜껑의 녹는 소리, 온실 가스의 도입이 모두 따뜻한 산소와 오존이 풍부한 분위기를 만드는 데 사용될 수 있다고 결론지었습니다.

1982 년 행성 학자 크리스토퍼 맥케이 (Christopher McKay)는 영국 행성 간 학회지. 그것에서, McKay는 자기 조절 화성 생물권의 전망에 대해 논의했습니다. 여기에는 그렇게하는 데 필요한 방법과 윤리가 모두 포함되어 있습니다. 테라포밍이라는 단어가 출판 된 기사의 제목에 사용 된 것은 이번이 처음이었으며, 따라서 선호되는 용어가되었습니다.

1984 년에 제임스 러브 락 (James Lovelock)과 마이클 앨 라비 (Michael Allaby)의 책이 이어졌습니다. 화성의 녹화. 여기에서 Lovelock과 Allaby는 클로로 플루오로 카본 (CFC)을 수입하여 지구 온난화를 유발함으로써 화성을 따뜻하게하는 방법을 설명했습니다.

1993 년, NASA Ames Research Center의 Mars Society 설립자 Robert M. Zubrin 박사와 Christopher P. McKay는“테라포밍 화성에 대한 기술 요구 사항”을 공동으로 썼습니다. 그것에서 그들은 궤도 거울을 사용하여 화성 표면을 직접 데울 것을 제안했습니다. 극 근처에 배치 된이 거울은 CO를 승화시킬 수 있습니다.₂ 빙상과 지구 온난화에 기여합니다.

같은 논문에서 그들은 태양계에서 채취 한 소행성을 사용할 가능성을 주장했다.이 소행성은 표면에 영향을 미치고 먼지를 걷어차 고 대기를 데우도록 방향을 바꾼다. 두 시나리오에서, 그들은 필요한 모든 재료 / 소행성을 궤도로 운반하기 위해 핵-전기 또는 핵-열 로켓의 사용을 옹호한다.

CO2보다 수천 배 강한 온실 효과를 생성하는“초 온실 가스”인 불소 화합물의 사용은 장기 기후 안정제로 권장되었습니다. 2001 년에 Caltech의 지질 및 행성 과학 부서의 과학자 팀은“새로운 슈퍼 온실 가스로 화성을 따뜻하게 유지”에서 이러한 권장 사항을 만들었습니다.

이 연구에서 불소의 초기 적재량은 지구에서 와야하고 (정기적으로 보충되어야 함), 불소 함유 광물도 화성에서 채굴 할 수 있다고 주장했다. 이것은 식민지가 설립되면 자생적 과정을 가능하게하는 화성 (지구 행성)에서 그러한 광물이 공통적이라는 가정에 근거하고있다.

토성의 위성 타이탄에 풍부한 외부 태양계에서 메탄 및 기타 탄화수소를 수입하는 것도 제안되었습니다. Curiosity 로버가 지하에있는 메탄의 "10 배 스파이크"에 대한 발견 덕분에 현장에서 자원을 활용할 가능성도 있습니다. 이러한 자원을 채굴 할 수 있다면 메탄을 수입 할 필요조차 없습니다.

보다 최근의 제안에는 화성 토양에 산소를 생성하는 시아 노 박테리아와 조류의 콜로니를 사용하는 밀봉 된 바이오 돔 생성이 포함됩니다. 2014 년에 NASA Institute for Advanced Concepts (NAIC) 프로그램과 Techshot Inc.는이 개념에 대한 작업을 시작했습니다.이 개념은“Mars Ecopoiesis Test Bed”입니다. 앞으로이 프로젝트는 화성 환경에서 공정을 테스트하기 위해 로버 임무에 탑승하여 극소수의 광합성 조류와 시아 노 박테리아의 작은 용기를 보낼 계획입니다.

이것이 성공하면 NASA와 Techshot은 미래의 인간 임무를 위해 화성을 향한 산소를 생산하고 수확하기 위해 몇 개의 큰 바이오 돔을 만들려고합니다. 이는 운송해야 할 산소의 양을 줄임으로써 비용을 줄이고 임무를 확장 할 것입니다. 이러한 계획이 생태 또는 행성 공학을 구성하지는 않지만 Eugene Boland (Techshot Inc.의 수석 과학자)는 다음과 같은 단계에 있다고 말했습니다.

“경제는 새로운 곳에서 삶을 시작하는 개념입니다. 보다 정확하게는 생명을 지탱할 수있는 생태계의 창조입니다. 그것은 생태계 구축 개척자 유기체의 도입을 포함하여 물리적, 화학적 및 생물학적 수단을 사용하여“테라포밍”을 시작하는 개념입니다… 이것은 실험실 연구에서 실험적 (분석과는 반대로) 행성을 현장에서 구현하는 첫 번째 주요 도약이 될 것입니다. 행성 생물학, 생태학 및 테라포밍에 대한 가장 큰 관심의 연구”

잠재적 이점 :

대담한 우주 탐사의 시대에 다시 한번 모험에 대한 전망과 인류에 대한 생각을 넘어서서, 테라포밍 화성이 제안되는 몇 가지 이유가 있습니다. 우선, 인류가 지구에 미치는 영향은 지속될 수 없으며 장기적으로 생존하려면“백업 장소”를 확장하고 만들어야한다는 우려가 있습니다.

이 학교는 20 세기 중 세계 인구의 약 3 분의 2가 주요 도시에 거주 할 것으로 예상되는 사실뿐만 아니라 지구의 인구 증가와 같은 것들을 인용합니다. 또한 NASA가 계산 한 일련의 시나리오에 따르면 2100 년까지 지구의 특정 지역에서 생명을 유지할 수없는 심각한 기후 변화의 전망이 있습니다.

다른 이유는 화성이 우리 태양의 "골디락스 존"(일명 "거주 가능한 존") 내에 어떻게 존재하며 한때 거주 할 수있는 행성 이었음을 강조합니다. 지난 수십 년 동안 NASA의 화성 과학 연구소 (MSL) 및 호기심 로버는 과거의 화성에 존재하는 물 (유기 분자의 존재)을 가리키는 풍부한 증거를 발견했습니다.

또한 NASA는 화성 분위기와 휘발성 진화 미션 (MAVEN) (및 기타 궤도 인)은 화성의 과거 대기에 대한 광범위한 정보를 제공했습니다. 그들이 결론을 내린 것은 약 40 억 년 전에 화성은 풍부한 지표수와 더 두꺼운 대기를 가졌다는 것입니다. 그러나 행성 내부의 큰 충격이나 빠른 냉각으로 인해 화성 자기권이 손실되어 대기가 천천히 사라졌습니다.

Ergo, 화성이 한때 습관적이고 "지구와 같은"경우 다시 언젠가는 가능할 수 있습니다. 그리고 만약 인류가 진정으로 정착 할 새로운 세계를 찾고 있다면, 그것이 가능한 한 지구와 공통된 세계에 있다는 것은 의미가 있습니다. 또한, 우리 지구의 기후 변화에 대한 우리의 경험이 화성에 잘 사용될 수 있다고 주장되었습니다.

수세기 동안, 산업 기계, 석탄 및 화석 연료에 대한 우리의 의존은 지구 환경에 상당한 영향을 미쳤습니다. 그리고 이것은 지구상의 현대화와 발전의 의도하지 않은 결과였습니다. 화성에서 화석 연료의 연소와 대기로의 정기적 인 오염 물질 방출은 긍정적 인 영향을 미칠 것이다.

다른 이유는 우리의 자원 기반을 확장하고 "포스트 후시"사회가되는 것입니다. 화성에있는 식민지는 붉은 행성에서 광업과 광물이 풍부하고 수확 될 수있는 채광 작업을 허용 할 수 있습니다. 화성의 기지는 또한 소행성대 (Asteroid Belt)로가는 관문으로 작용하여 무기한으로 우리를 무기한으로 사용할 수있는 충분한 광물에 접근 할 수있게 해줍니다.

도전 과제 :

의심 할 여지없이 화성의 테라포밍에 대한 전망에는 문제가 많으며 특히 문제가 많습니다. 우선 화성 환경을 인간에게 지속 가능한 환경으로 전환하는 데 필요한 많은 양의 자원이 있습니다. 둘째, 취해진 조치가 의도하지 않은 결과를 초래할 수 있다는 우려가 있습니다. 셋째, 시간이 걸립니다.

예를 들어, 온난화를 유발하기 위해 온실 가스 도입을 요구하는 개념에 관해서는 필요한 양이 엄청납니다. 불소 화합물의 도입을 요구 한 2001 년의 Caltech 연구에 따르면 남극 CO² 빙하를 승화하려면 약 390 만 톤의 CFC를 화성 대기에 도입해야하는데 이는 1972 년 사이 지구에서 생산 된 양의 3 배에 해당합니다 1992.

광분해는 또한 도입되는 순간에 CFC를 분해하기 시작하여 손실을 보충하기 위해 매년 170 킬로톤을 추가로 필요로합니다. 마지막으로, CFC의 도입은 또한 생성 된 오존을 화성인에게 파괴하여 방사선으로부터 표면을 보호하려는 노력을 약화시킬 것입니다.

또한 1976 년 NASA의 타당성 조사에 따르면 지상 생물을 이용하여 화성을 테라포밍하는 것이 가능할 것이지만, 요구되는 기간은 상당 할 것임을 인식했다. 연구에서 언급 한 바와 같이 :

“지구 생태를 지원할 수있는 화성의 능력에 대한 근본적이고 극복 할 수없는 한계는 없다. 산소 함유 대기의 부족은 사람에 의한 화성의 원조 거주를 막을 것이다. 현재의 강한 자외선 표면 조사는 추가적인 주요 장벽이다. 화성에서 적절한 산소 및 오존 함유 대기의 생성은 광합성 유기체의 사용을 통해 가능할 수 있습니다. 그러나 그러한 분위기를 조성하는 데 필요한 시간은 수백만 년.”

이 연구는 가혹한 화성 환경에 특별히 적합한 극한의 유기체를 생성하고 온실 효과를 만들고 극지의 얼음 뚜껑을 녹임으로써 이것이 극적으로 감소 될 수 있다고 진술했다. 그러나 화성을 변환하는 데 걸리는 시간은 여전히 수세기 또는 수백 년 정도일 것입니다.

물론 인프라 문제도 있습니다. 태양계의 다른 행성이나 달에서 자원을 수확하려면 대량의 우주 운송 회사가 필요하며, 합리적인 시간 내에 여행을하려면 고급 드라이브 시스템을 갖추고 있어야합니다. 현재, 그러한 구동 시스템이 존재하지 않으며, 이온 엔진에서 화학 추진제에 이르는 기존의 방법은 충분히 빠르거나 경제적이지 않습니다.

예를 들어 NASA는 새로운 지평 기존 로켓과 중력 보조 방법을 사용하여 Kuiper Belt에서 Pluto와의 역사적인 만남을 얻으려면 11 년 이상이 걸렸습니다. 한편, 새벽 이온 추진에 의존 한 임무는 소행성대에서 베스타에 도달하는 데 거의 4 년이 걸렸다. 어느 방법도 카이퍼 벨트를 반복적으로 여행하고 얼음 혜성과 소행성을 뒤로 끌어 당기는 데 실용적이지 않으며, 인류는 우리가 이것을 할 필요가있는 배의 수에 가까운 곳이 없습니다.

반면, 현장에서 CO2, 메탄 또는 CFC 함유 광물을 대기로 방출하기 위해 공장이나 광산 작업을 수행하는 현장 경로로 이동하려면 모든 기계류를 붉은 행성. 이것의 비용은 현재까지 모든 우주 프로그램을 왜소하게 할 것입니다. 그리고 일단 로봇이나 작업자가 표면에 조립 한 후에는 이러한 작업을 수세기 동안 지속적으로 수행해야했습니다.

테라포밍 윤리에 관한 몇 가지 질문이 있습니다. 기본적으로 다른 행성을 인간의 필요에 더 적합하게 만들기 위해 변화 시키면 이미 그곳에 살고있는 생명체에 어떤 일이 일어날 지에 대한 당연한 의문이 제기됩니다. 실제로 화성이 토착 미생물 생명체 (또는 더 복잡한 생명체)를 가지고 있고, 많은 과학자들이 의심하는 경우, 생태학을 변경하면 이러한 생명체가 영향을 미치거나 심지어 사라질 수 있습니다. 요컨대, 미래의 식민지 주민과 지상파 엔지니어들은 효과적으로 대량 학살을 저지를 것입니다.

이러한 모든 주장을 감안할 때, 화성 테라포밍의 이점이 무엇인지 궁금해해야합니다. 태양 광 발전 시스템의 자원을 활용한다는 아이디어는 장기적으로 의미가 있지만 단기적인 이익은 훨씬 적습니다. 기본적으로 다른 세계에서 수확 한 자원은 집에서 훨씬 적게 추출 할 수있을 때 경제적으로 실행 가능하지 않습니다. 그리고 위험이 있다면 누가 가고 싶어할까요?

그러나 MarsOne과 같은 벤처에서 알 수 있듯이, 화성으로 편도 여행을하고 지구의 대담한 탐험가의“첫 번째 물결”역할을하는 많은 인간들이 있습니다. 또한 NASA와 다른 우주 기관들은 2030 년대까지 유인 임무를 포함하는 붉은 행성을 탐험하려는 그들의 욕구에 대해 매우 큰 찬사를 보냈습니다. 다양한 여론 조사에서 알 수 있듯이, 예산이 크게 증가 했음에도 불구하고 공공 지원은 이러한 노력의 배후에 있습니다.

왜 그러합니까? 왜 인간이 테라 포름 화성을 사용 하는가? 거기 있기 때문에? 확실한. 그러나 더 중요한 것은 우리가 필요할 수 있기 때문입니다. 그리고 드라이브와 그것을 식민지하려는 욕구도 있습니다. 그리고 각각의 고유 한 어려움에도 불구하고, 실행 가능한 계량 방법 및 제안 된 방법의 부족은 없습니다. 결국 필요한 것은 많은 시간, 많은 헌신, 많은 자원 및 많은 것입니다. 우리가 이미 존재하는 생명체에 해를 끼치 지 않도록주의하십시오.

그러나 최악의 예측이 이루어지면 결국 태양계의 다른 곳에 집을 짓는 것 외에는 선택의 여지가 거의 없다는 것을 알 수 있습니다. 이 세기가 진행됨에 따라 화성이나 흉상 일 수도 있습니다!

우리는 여기서 Space Magazine에서 테라포밍에 관한 많은 흥미로운 기사를 썼습니다. 다음은 테라포밍에 대한 결정적인 가이드입니다. 달을 지형을 변형시킬 수 있습니까?, 화성을 지형 화해야합니까?, 금성을 어떻게 지형 화합니까?, 학생 팀은 시아 노 박테리아를 사용하여 화성을 지형 화하고 싶어합니다.

우리는 목성을 지형화할 수 있습니까?, 태양을 지형화할 수 있습니까? 블랙홀을 지형화할 수 있습니까?

천문학 캐스트는 에피소드 96 : 3 월 인류 – 3 부 – 테라포밍 화성과 같은 주제에 관한 좋은 에피소드를 가지고 있습니다.

자세한 내용은 NASA Quest에서 Terraforming Mars를 확인하십시오! NASA의 화성 여행.

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