WIE TERRAFORMIEREN WIR DIE VENUS?

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Das Space Magazine setzt unseren „Definitiven Leitfaden für Terraforming“ fort und freut sich, Ihnen unseren Leitfaden für Terraforming Venus vorstellen zu können. Es könnte möglich sein, dies eines Tages zu tun, wenn unsere Technologie weit genug fortgeschritten ist. Die Herausforderungen sind jedoch zahlreich und sehr spezifisch.

Der Planet Venus wird zu Recht oft als "Schwesterplanet" der Erde bezeichnet. Venus und Erde sind nicht nur fast gleich groß, sondern haben auch eine ähnliche Masse und eine sehr ähnliche Zusammensetzung (beide sind terrestrische Planeten). Als Nachbarplanet der Erde umkreist die Venus die Sonne auch innerhalb ihrer „Goldlöckchen-Zone“ (auch als bewohnbare Zone bezeichnet). Aber natürlich gibt es viele wesentliche Unterschiede zwischen den Planeten, die die Venus unbewohnbar machen.

Für den Anfang ist die Atmosphäre über 90-mal dicker als die der Erde, die durchschnittliche Oberflächentemperatur ist heiß genug, um Blei zu schmelzen, und die Luft ist ein giftiger Rauch, der aus Kohlendioxid und Schwefelsäure besteht. Wenn Menschen dort leben wollen, dann eine ernsthafte ökologische Technik - auch bekannt als. Terraforming - wird zuerst benötigt. Und angesichts seiner Ähnlichkeiten mit der Erde glauben viele Wissenschaftler, dass die Venus ein Hauptkandidat für Terraforming wäre, noch mehr als der Mars!

Im Laufe des letzten Jahrhunderts ist das Konzept der Terraforming der Venus mehrfach aufgetaucht, sowohl in Bezug auf Science-Fiction als auch als Gegenstand wissenschaftlicher Studien. Während die Behandlung des Themas zu Beginn des 20. Jahrhunderts weitgehend fantastisch war, kam es zu Beginn des Weltraumzeitalters zu einem Übergang. Als sich unser Wissen über die Venus verbesserte, verbesserten sich auch die Vorschläge, die Landschaft so zu verändern, dass sie besser für die menschliche Besiedlung geeignet ist.

Beispiele in der Fiktion:

Seit dem frühen 20. Jahrhundert wird die Idee der ökologischen Transformation der Venus in der Fiktion untersucht. Das früheste bekannte Beispiel ist das von Olaf Stapleton Letzte und erste Männer (1930), in zwei Kapiteln wird beschrieben, wie die Nachkommen der Menschheit die Venus terraformieren, nachdem die Erde unbewohnbar geworden ist. und begehen Sie dabei einen Völkermord an den einheimischen Wasserlebewesen.

In den 1950er und 60er Jahren, aufgrund des Beginns des Weltraumzeitalters, tauchte Terraforming in vielen Science-Fiction-Werken auf. Poul Anderson schrieb auch ausführlich über Terraforming in den 1950er Jahren. In seinem Roman von 1954 Der große RegenDie Venus wird über einen sehr langen Zeitraum durch planetare Ingenieurtechniken verändert. Das Buch war so einflussreich, dass der Begriff „Big Rain“ inzwischen zum Synonym für das Terraforming der Venus geworden ist.

1991 schlug der Autor G. David Nordley in seiner Kurzgeschichte („Der Schnee der Venus“) vor, dass die Venus auf eine Tageslänge von 30 Erdentagen gedreht werden könnte, indem ihre Venusatmosphäre über Massentreiber exportiert wird. Der Autor Kim Stanley Robinson wurde berühmt für seine realistische Darstellung von Terraforming in der Mars-Trilogie - was beinhaltet Roter Mars, grüner Mars und Blauer Mars.

Im Jahr 2012 folgte er dieser Serie mit der Veröffentlichung von 2312, ein Science-Fiction-Roman, der sich mit der Kolonisierung des gesamten Sonnensystems befasste - einschließlich der Venus. Der Roman untersuchte auch die vielen Möglichkeiten, wie Venus terraformiert werden kann, von der globalen Abkühlung bis zur Kohlenstoffbindung, die alle auf wissenschaftlichen Studien und Vorschlägen beruhten.

Vorgeschlagene Methoden:

Die erste vorgeschlagene Methode zur Terraforming der Venus wurde 1961 von Carl Sagan entwickelt. In einem Artikel mit dem Titel „The Planet Venus“ sprach er sich für die Verwendung gentechnisch veränderter Bakterien aus, um den Kohlenstoff in der Atmosphäre in organische Moleküle umzuwandeln. Dies wurde jedoch aufgrund der anschließenden Entdeckung von Schwefelsäure in den Venuswolken und der Auswirkungen des Sonnenwinds unpraktisch.

In seiner 1991 durchgeführten Studie „Terraforming Venus Quickly“ schlug der britische Wissenschaftler Paul Birch vor, die Atmosphäre der Venus mit Wasserstoff zu bombardieren. Die resultierende Reaktion würde Graphit und Wasser erzeugen, wobei letzteres auf die Oberfläche fallen und ungefähr 80% der Oberfläche in Ozeanen bedecken würde. Angesichts der Menge an Wasserstoff, die benötigt wird, müsste er direkt von einem Eis des Gasriesen oder seines Mondes geerntet werden.

Der Vorschlag würde auch erfordern, dass der Atmosphäre Eisenaerosol zugesetzt wird, das aus einer Reihe von Quellen (d. H. Dem Mond, Asteroiden, Quecksilber) stammen könnte. Die verbleibende Atmosphäre, die auf etwa 3 bar (das Dreifache der Erdatmosphäre) geschätzt wird, besteht hauptsächlich aus Stickstoff, von dem sich einige in den neuen Ozeanen auflösen und den Luftdruck weiter senken.

Eine andere Idee ist es, die Venus mit raffiniertem Magnesium und Kalzium zu bombardieren, das Kohlenstoff in Form von Kalzium und Magnesiumkarbonaten binden würde. Mark Bullock und David H. Grinspoon von der University of Colorado in Boulder wiesen 1996 in ihrer Arbeit „Die Stabilität des Klimas auf der Venus“ darauf hin, dass Venus 'eigene Ablagerungen von Calcium- und Magnesiumoxiden für diesen Prozess verwendet werden könnten. Durch den Abbau könnten diese Mineralien der Oberfläche ausgesetzt werden und so als Kohlenstoffsenken wirken.

Bullock und Grinspoon behaupten jedoch auch, dass dies einen begrenzten Kühleffekt haben würde - auf etwa 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) und den atmosphärischen Druck nur auf geschätzte 43 bar reduzieren würde. Daher wären zusätzliche Vorräte an Calcium und Magnesium erforderlich, um die 8 × 10 zu erreichen²⁰ kg Kalzium oder 5 × 10²⁰ kg Magnesium erforderlich, das höchstwahrscheinlich aus Asteroiden gewonnen werden müsste.

Es wurde auch das Konzept der Sonnenschirme untersucht, bei dem entweder eine Reihe kleiner Raumfahrzeuge oder eine einzelne große Linse verwendet werden, um das Sonnenlicht von der Oberfläche eines Planeten abzulenken und so die globalen Temperaturen zu senken. Für die Venus, die doppelt so viel Sonnenlicht absorbiert wie die Erde, spielt die Sonnenstrahlung vermutlich eine wichtige Rolle für den außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, der sie zu dem gemacht hat, was sie heute ist.

Ein solcher Schatten könnte weltraumgestützt sein und sich am Lagrange-Punkt Sonne-Venus L1 befinden, wo er verhindern würde, dass etwas Sonnenlicht die Venus erreicht. Darüber hinaus würde dieser Schatten auch dazu dienen, den Sonnenwind zu blockieren und so die Strahlungsmenge zu verringern, der die Oberfläche der Venus ausgesetzt ist (ein weiteres wichtiges Problem in Bezug auf die Bewohnbarkeit). Diese Abkühlung würde zur Verflüssigung oder zum Einfrieren von atmosphärischem CO² führen, das dann als Trockeneis (das außerhalb der Welt verschifft oder unter der Erde gebunden werden könnte) auf der Oberfläche depotiert würde.

Alternativ könnten Solarreflektoren in der Atmosphäre oder auf der Oberfläche platziert werden. Dies kann aus großen reflektierenden Ballons, Schichten aus Kohlenstoffnanoröhren oder Graphen oder albedarmem Material bestehen. Die erstere Möglichkeit bietet zwei Vorteile: Zum einen könnten atmosphärische Reflektoren vor Ort aus Kohlenstoff aus der Region gebaut werden. Zweitens ist die Atmosphäre der Venus so dicht, dass solche Strukturen leicht auf den Wolken schweben können.

Der NASA-Wissenschaftler Geoffrey A. Landis hat auch vorgeschlagen, Städte über den Wolken der Venus zu errichten, die wiederum sowohl als Sonnenschutz als auch als Verarbeitungsstationen fungieren könnten. Diese würden Kolonisten erste Lebensräume bieten und als Terraformer fungieren und die Atmosphäre der Venus allmählich in etwas Lebenswertes verwandeln, damit die Kolonisten an die Oberfläche wandern könnten.

Ein weiterer Vorschlag betrifft die Rotationsgeschwindigkeit der Venus. Die Venus dreht sich alle 243 Tage einmal, was bei weitem die langsamste Rotationsperiode aller großen Planeten ist. Als solches erlebt Venus extrem lange Tage und Nächte, an die sich die meisten bekannten Pflanzen- und Tierarten der Erde nur schwer anpassen können. Die langsame Rotation erklärt wahrscheinlich auch das Fehlen eines signifikanten Magnetfelds.

Um dies zu beheben, schlug Paul Birch, Mitglied der British Interplanetary Society, vor, ein System von Sonnenspiegeln in der Nähe des L1-Lagrange-Punkts zwischen Venus und Sonne zu schaffen. In Kombination mit einem Soletta-Spiegel in polarer Umlaufbahn würden diese einen 24-Stunden-Lichtzyklus liefern.

Es wurde auch vorgeschlagen, die Rotationsgeschwindigkeit der Venus zu erhöhen, indem entweder mit Impaktoren auf die Oberfläche geschlagen wird oder enge Vorbeiflüge mit Körpern mit einem Durchmesser von mehr als 96,5 km durchgeführt werden. Es gibt auch den Vorschlag, Massentreiber und dynamische Kompressionselemente zu verwenden, um die Rotationskraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um die Venus bis zu dem Punkt zu beschleunigen, an dem sie einen Tag-Nacht-Zyklus erlebte, der mit dem der Erde identisch ist (siehe oben).

Dann besteht die Möglichkeit, einen Teil der Venusatmosphäre zu entfernen, was auf verschiedene Weise erreicht werden kann. Für den Anfang würden auf die Oberfläche gerichtete Impaktoren einen Teil der Atmosphäre in den Weltraum abblasen. Andere Methoden umfassen Weltraumaufzüge und Massenbeschleuniger (idealerweise auf Ballons oder Plattformen über den Wolken platziert), die nach und nach Gas aus der Atmosphäre schöpfen und in den Weltraum ausstoßen könnten.

Mögliche Vorteile:

Einer der Hauptgründe für die Kolonisierung der Venus und die Veränderung ihres Klimas für die menschliche Besiedlung ist die Aussicht, einen „Backup-Ort“ für die Menschheit zu schaffen. Und angesichts der Auswahlmöglichkeiten - Mars, Mond und äußeres Sonnensystem - hat Venus mehrere Dinge zu bieten, die andere nicht. All dies unterstreicht, warum Venus als "Schwesterplanet" der Erde bekannt ist.

Für den Anfang ist Venus ein terrestrischer Planet, der in Größe, Masse und Zusammensetzung der Erde ähnlich ist. Aus diesem Grund hat die Venus eine ähnliche Schwerkraft wie die Erde, was ungefähr 90% (oder 0,904) entsprichtG, um genau zu sein. Infolgedessen besteht für Menschen, die auf der Venus leben, ein weitaus geringeres Risiko, gesundheitliche Probleme zu entwickeln, die mit der Zeit verbunden sind, die sie in Umgebungen mit Schwerelosigkeit und Schwerelosigkeit verbringen - wie Osteoporose und Muskelschwund.

Die relative Nähe der Venus zur Erde würde auch den Transport und die Kommunikation einfacher machen als an den meisten anderen Orten im Sonnensystem. Bei aktuellen Antriebssystemen treten alle 584 Tage Startfenster zur Venus auf, verglichen mit den 780 Tagen für den Mars. Die Flugzeit ist auch etwas kürzer, da die Venus der der Erde am nächsten gelegene Planet ist. Bei der nächsten Annäherung ist es 40 Millionen km entfernt, verglichen mit 55 Millionen km für den Mars.

Ein weiterer Grund hat mit dem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt der Venus zu tun, der der Grund für die extreme Hitze und atmosphärische Dichte des Planeten ist. Beim Testen verschiedener ökologischer Ingenieurtechniken würden unsere Wissenschaftler viel über ihre Wirksamkeit lernen. Diese Informationen werden wiederum im laufenden Kampf gegen den Klimawandel hier auf der Erde von großem Nutzen sein.

Und in den kommenden Jahrzehnten wird dieser Kampf wahrscheinlich ziemlich intensiv werden. Wie die NOAA im März 2015 berichtete, hat der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre inzwischen 400 ppm überschritten, ein Wert, der seit dem Pliozän nicht mehr erreicht wurde - als die globalen Temperaturen und der Meeresspiegel signifikant höher waren. Und wie eine Reihe von Szenarien zeigt, die von der NASA berechnet wurden, dürfte sich dieser Trend bis 2100 fortsetzen und schwerwiegende Folgen haben.

In einem Szenario werden sich die Kohlendioxidemissionen gegen Ende des Jahrhunderts auf etwa 550 ppm verringern, was zu einem durchschnittlichen Temperaturanstieg von 2,5 ° C (4,5 ° F) führt. Im zweiten Szenario steigen die Kohlendioxidemissionen auf etwa 800 ppm, was zu einem durchschnittlichen Anstieg von etwa 4,5 ° C (8 ° F) führt. Während die im ersten Szenario vorhergesagten Erhöhungen nachhaltig sind, wird im letzteren Szenario das Leben auf vielen Teilen des Planeten unhaltbar.

Die Terraforming Venus könnte nicht nur ein zweites Zuhause für die Menschheit schaffen, sondern auch dazu beitragen, dass die Erde für unsere Spezies ein lebensfähiges Zuhause bleibt. Und natürlich bedeutet die Tatsache, dass die Venus ein terrestrischer Planet ist, dass sie über reichlich natürliche Ressourcen verfügt, die geerntet werden könnten, was der Menschheit hilft, eine Wirtschaft nach der Knappheit zu erreichen.

Herausforderungen:

Abgesehen von den Ähnlichkeiten, die Venus mit der Erde hat (d. H. Größe, Masse und Zusammensetzung), gibt es zahlreiche Unterschiede, die die Terraformierung und Kolonisierung zu einer großen Herausforderung machen würden. Zum einen würde die Reduzierung der Hitze und des Drucks in der Atmosphäre der Venus eine enorme Menge an Energie und Ressourcen erfordern. Es würde auch eine Infrastruktur erfordern, die noch nicht existiert und deren Bau sehr teuer wäre.

Zum Beispiel würde es immense Mengen an Metall und fortschrittlichen Materialien erfordern, um einen Orbitalschatten zu bauen, der groß genug ist, um die Atmosphäre der Venus so weit abzukühlen, dass ihr Treibhauseffekt gestoppt würde. Eine solche Struktur müsste, wenn sie bei L1 positioniert wäre, auch den vierfachen Durchmesser der Venus selbst haben. Es müsste im Weltraum zusammengebaut werden, was eine riesige Flotte von Roboter-Monteuren erfordern würde.

Im Gegensatz dazu würde eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Venus enorme Energie erfordern, ganz zu schweigen von einer erheblichen Anzahl von Impaktoren, die vom äußeren Sonnensystem - hauptsächlich vom Kuipergürtel - kegeln müssten. In all diesen Fällen wäre eine große Flotte von Raumschiffen erforderlich, um das erforderliche Material zu transportieren, und sie müssten mit fortschrittlichen Antriebssystemen ausgestattet sein, die die Reise in angemessener Zeit durchführen könnten.

Derzeit gibt es keine derartigen Antriebssysteme, und herkömmliche Verfahren - von Ionenmotoren bis hin zu chemischen Treibmitteln - sind weder schnell noch wirtschaftlich genug. Zur Veranschaulichung: NASAs Neue Horizonte Die Mission brauchte mehr als 11 Jahre, um ihr historisches Rendezvous mit Pluto im Kuipergürtel unter Verwendung herkömmlicher Raketen und der Schwerkraftunterstützungsmethode zu erreichen.

Inzwischen ist die Dämmerung Die Mission, die sich auf Ionenantriebe stützte, dauerte fast vier Jahre, um Vesta im Asteroidengürtel zu erreichen. Keine der beiden Methoden ist praktisch, um wiederholt zum Kuipergürtel zu reisen und eisige Kometen und Asteroiden zurückzuholen, und die Menschheit hat bei weitem nicht die Anzahl der Schiffe, die wir dafür benötigen würden.

Das gleiche Ressourcenproblem gilt für das Konzept, Sonnenreflektoren über den Wolken zu platzieren. Die Materialmenge müsste groß sein und lange nach der Veränderung der Atmosphäre an Ort und Stelle bleiben, da die Oberfläche der Venus derzeit vollständig von Wolken umgeben ist. Außerdem hat die Venus bereits stark reflektierende Wolken, sodass jeder Ansatz seine aktuelle Albedo (0,65) deutlich übertreffen müsste, um einen Unterschied zu machen.

Und wenn es darum geht, die Atmosphäre der Venus zu entfernen, sind die Dinge ebenso herausfordernd. 1994 führten James B. Pollack und Carl Sagan Berechnungen durch, die zeigten, dass ein Impaktor mit einem Durchmesser von 700 km, der mit hoher Geschwindigkeit auf die Venus trifft, weniger als ein Tausendstel der Gesamtatmosphäre ausmachen würde. Darüber hinaus würde sich die Rendite verringern, wenn die Dichte der Atmosphäre abnimmt, was bedeutet, dass Tausende von Riesenimpaktoren benötigt würden.

Außerdem würde der größte Teil der ausgestoßenen Atmosphäre in die Sonnenumlaufbahn in der Nähe der Venus gelangen und könnte - ohne weitere Intervention - vom Gravitationsfeld der Venus erfasst werden und wieder Teil der Atmosphäre werden. Das Entfernen von atmosphärischem Gas mithilfe von Weltraumaufzügen wäre schwierig, da die geostationäre Umlaufbahn des Planeten in einem unpraktischen Abstand über der Oberfläche liegt, wo das Entfernen mithilfe von Massenbeschleunigern zeitaufwändig und sehr teuer wäre.

Fazit:

Insgesamt liegen die potenziellen Vorteile der Terraforming-Venus auf der Hand. Die Menschheit hätte ein zweites Zuhause, wir könnten ihre Ressourcen zu unseren eigenen hinzufügen und wir würden wertvolle Techniken erlernen, die helfen könnten, katastrophale Veränderungen hier auf der Erde zu verhindern. Es ist jedoch schwierig, an den Punkt zu gelangen, an dem diese Vorteile realisiert werden könnten.

Wie bei den meisten vorgeschlagenen Terraforming-Projekten müssen viele Hindernisse im Voraus angegangen werden. Zu den wichtigsten zählen Transport und Logistik, die Mobilisierung einer riesigen Flotte von Roboterarbeitern und das Ziehen von Fahrzeugen, um die erforderlichen Ressourcen zu nutzen. Danach müsste ein generationenübergreifendes Engagement eingegangen werden, das finanzielle Mittel bereitstellt, um den Auftrag bis zur Fertigstellung zu erledigen. Keine leichte Aufgabe unter den idealsten Bedingungen.

Es genügt zu sagen, dass dies etwas ist, was die Menschheit kurzfristig nicht tun kann. Mit Blick auf die Zukunft scheint die Idee, dass die Venus in jeder erdenklichen Weise unser „Schwesterplanet“ wird - mit Ozeanen, Ackerland, Wildtieren und Städten - sicherlich ein schönes und machbares Ziel zu sein. Die Frage ist nur, wie lange wir warten müssen.

Wir haben hier im Space Magazine viele interessante Artikel über Terraforming geschrieben. Hier ist der endgültige Leitfaden für Terraforming: Können wir den Mond terraformieren? Sollten wir den Mars terraformen? Wie können wir den Mars terraformen? und Studententeam wollen Mars mit Cyanobakterien terraformieren.

Wir haben auch Artikel, die sich mit der radikaleren Seite des Terraforming befassen, wie "Könnten wir den Jupiter terraformieren?", "Könnten wir die Sonne terraformen?" Und "Können wir ein schwarzes Loch terraformen?".

Weitere Informationen finden Sie unter Terraforming Mars bei NASA Quest! und die Reise der NASA zum Mars.

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