テラフォーミングについて詳しく解説

火星のテラフォーミングのさまざまな段階についてのアーティストの印象

SF から来たテラフォーミングは、地球に生命が生息できる環境を作り出すために、惑星、月、その他の天体の自然環境の変化を研究する科学になりました。

フランス語の正式用語はエコジェネシスです。

これを達成するための主な行動は、生命の発達に不可欠な要素である地球に近い組成の大気を改変または創造することです。問題の惑星を地球に似せることが目的ではない場合、惑星工学についても話します。

テラフォーミングの各候補は独自の条件を提示し、プロセスはそれぞれに固有のものになることに注意してください。実施された主な研究は、私たちに最も近い惑星である火星に関するものです。他には金星、エウロパ（木星の衛星）、タイタン（土星の衛星）も関係していますが、条件を修正するのははるかに難しいようです。

フィクションからサイエンスへ

1961 年に大気中に注入された藻類を使用して金星のテラフォーミングを提案したアメリカ人のカール・セーガンから始まり、科学者たちは徐々にテラフォーミングに興味を持つようになりました。しかし、金星の環境は非常に地獄のようなもので、温度は約460℃、圧力は地球の90倍です。これらの状態は、二酸化炭素(CO ₂ ) と水蒸気、2 つの温室効果ガスの存在に関連しています。

藻類は光合成によって酸素を生成し、分解によって無機炭素を生成する必要がありました。 CO ₂レベルの低下により、水蒸気の冷却と凝縮が起こりました。残念ながら、炭素は高温下で CO _{2 を}改質する傾向があるため、目的は達成可能とは思えません。

この最初の開発の後、テラフォーミングは徐々に現実的な可能性として浮上し、現在では火星のテラフォーミングは多くの科学者によって真剣に検討されているテーマとなっています。

行進

行進

火星によって呼び起こされるイメージは、生命の存在しない、赤く乾燥した岩だらけの惑星のイメージです。しかし、そこには侵食された外観の谷が時々見られ、現地調査では古代の川や古代の海の存在が示されているようです。しかし、私たちが知っているように、生命にとって不可欠な要素である水が火星に流れていたとしたら、それは今どこにあり、私たちはそれを再び表面に戻すことができるでしょうか?これらは、地球のテラフォーミングに関する議論を引き起こす主な疑問です。したがって、その目的は、火星が失ったと思われるこの環境を復元し、人類に必要なものを追加することです。

プレーの様子

火星には地球といくつかの共通点があります。その自転速度、軌道の傾き、または表面の外観は、地球が経験する季節に近い風景を示唆しています。火星の土壌 (レゴリス) は多数の酸化物 (SiO ₂が 45%、Fe ₂ O ₃が約 15%) で構成されています。しかし、現在の気候は完全に良好なわけではなく、平均気温は約-60℃、気圧は地球上の160分の1です。

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さらに、この大気は 96% が CO ₂で構成され、O _{2 は}わずか 0.13% であり、生物にとって有害な宇宙線や紫外線から身を守ることができません。大気はかつてはもっと密度が高く、依然として大部分が CO ₂で構成されており、液体の水が流れることができたと考えられています。この不足した_{二酸化炭素}と水は極冠と地面に含まれていると考えられます。したがって、テラフォーミングの最初のステップは、惑星の平均温度を上昇させてそれらを解放することから構成されます。異なる CO ₂貯留層 (レゴリス、キャップ、大気) 間の相互作用はわかりませんが、圧力を 300 または 600 mbar に高めるのに十分な量が存在するはずです。

気温と温室効果

火星の温度の上昇は、惑星のテラフォーミングにおける重要なポイントです。これを達成するには、温室効果を高めてプロセスに勢いを与え、それ自体が増幅することが重要です。火星協会会長のロバート・ズブリン氏の研究によれば、最初の温度上昇は 4°C で十分であることが証明されています。すべてを自分で行わない限り、プロセスは非常に長くなります。

最初の解決策は、半径 100 km、200,000 トンの軌道上で巨大な鏡を使用することです。これらのミラーは、キャップを溶かしてキャップに含まれる CO _{2 を}放出するために、太陽光を南極に向かって反射する必要があります。このような鏡の製造は簡単ではありませんが、1999 年のロシアのズナムヤプロジェクトでは、たとえ直径25 メートルの「小さな」鏡であったとしても、採用可能なタイプの技術が示されました。 CO _{2 が}温室効果ガスであると、大気中に保持される太陽エネルギーがより多くなり、気温が上昇します。レゴリスに関しては、解放にはより多くのエネルギーが必要となり、さらに時間がかかることは間違いありません。キャップの溶解による加熱が不十分な場合は、別の方法を見つける必要があります。

キャップを溶かすために、そのアルベド係数を下げることも試みることができます。現在は 0.77 ですが、これを 0.73 に下げると 100 年で氷床が蒸発する可能性があります。これを達成するために、前述の解決策は、塵や石炭粉などを堆積させてキャップを黒くすることで構成されています。非常に激しい火星の風は、深刻な問題を引き起こします。さらに、レゴリス問題は未解決のままである。

クロロフルオロカーボン (CFC) など、他のガスは温室効果の点で CO ₂よりも効果的です。アイデアの 1 つは、 『エイリアン』のように、火星の表面に CFC 生産プラントを建設することです。フロンは地球の温暖化を引き起こしていると考えられていますが、火星にも同じ技術を使用してみてはいかがでしょうか?それにも関わらず、これらの工場には数千人の火星住民からなるチームが必要となる。ズブリン氏は、50年後には、有害な放射線を阻止し、男性がダイビングスーツを着ずに酸素マスクを着用して移動できるほどの大気が濃くなる可能性があると考えている。

もう一つの方法は、アンモニアなどの強力な温室効果ガスを含む小惑星を利用することです。このような小惑星は、おそらく太陽系の外側に向かって存在しており、そこでは火星と接触させるために軌道を修正するのが容易である。大気中のアンモニアの寿命は、CFC の寿命と同様に短くなる。その場合、定期的かつかなり破壊的な爆撃に頼るか、光分解された窒素をアンモニアにリサイクルするバクテリアを使用する必要があるだろう。

これらの個別の方法 (すべてを網羅するものではありません) を組み合わせて、結果を改善することもできます。

水

快適な気温と大気の密度が高まっても、地球の湿気は増加しません。生命の発達に必要な水の循環を再活性化するには、前述した特定の原理を利用できます。
たとえば、南の冠には、その融解中に放出されたかなりの量が含まれているはずです。おそらく土壌にも永久凍土または永久凍土の形で含まれています。次に、制限された領域に光が集中する鏡を使用するか、表面に衝突する氷の彗星の核から直接、それを蒸発させる必要があります。これらの方法は、地球を放射能汚染する可能性がある熱核爆弾の使用よりも好ましいままです。
水が惑星の表面全体に広がると、巨大な海（オケアヌス・ボレアリス）が惑星の北半球を覆い、南半球のクレーターは大きなほぼ円形の湖を形成します。

エコポイエーシスと酸素

十分に濃い大気、豊富な水、これは地球上の特定の原始細菌にとっての楽園です。細菌を利用するこの段階は、エコポイエーシスと呼ばれます。実際、特定の生存チャンピオンは空気中の酸素の欠如を許容するため、火星で作られた条件下で増殖する可能性があります。光合成のために CO ₂を餌とするこれらの細菌は、火星の大気中に徐々に酸素を導入し、分圧が 1 mbar に達すると高等植物への道を切り開くことになる。その後、人間が酸素マスクを外し、必要最低限の酸素分圧120ミリバールの空気を吸うまでには約900年待たなければならない。 CO ₂レベルは窒素などの不活性ガスの添加によっても減らす必要があります。ここでまた小惑星の話になります…

可能な限り最も効率的な光合成を行う植物を作成し、現象を加速するために、これらの操作に遺伝学が役割を果たしている可能性があります。時々、鏡を使って土壌を直接燃やして酸化物を分解し、細菌段階をスキップすることを提案する人もいます。また、水と酸化物が接触すると酸素が直接放出され、仕事が促進されると考えられています。

これは、一部の科学者が私たちの太陽系に居住可能な第二の惑星を作ろうとしている方法です。しかし、そのプロセスには長い時間がかかり、現在の技術では不十分であり、言うまでもなく多くの不明な点が残されています。

限界

必要な技術が必ずしも手の届かないところにあるわけではなくても（たとえば、小惑星を移動させて移動時間を短縮するための熱核融合や、軌道上での建設がすでに開発中である）、また人類が必要なツールの作成方法を常に知っていたとしても。、そのような企業は現在ではありません。まず、小規模なエコシステムを維持しながら、自律的な屋根付き基地を検討する必要がありますが、これにはすでに多くの問題が生じています。

さらに、地球の表面にすでに生命が存在する場合、地球からの生物の輸入は火星の生物学を消滅させる危険性がある。重要な情報の損失を避けるためには、それが生物に関するものであれ、単なる地質学に関するものであれ、まず火星を改造せずに探査する必要があることは明らかであり、おそらく火星をテラフォーミングするという考えを放棄することが判明した。これは損害を与える可能性があるということ。

火星の重力は弱く、大気を保持するには不十分です。したがって、再密度を高めても、再び崩れないという保証はありません。ただし、このプロセスは非常に長い期間にわたって行われます。

火星における人間の確立に反するもう 1 つの欠点は、磁場が存在しないことと、磁場を再確立することが非常に困難であることです。地球では、磁気圏は惑星の核の活動によって生成され、太陽風からの高エネルギー粒子がその表面に衝突するのを防ぎます。大気の高密度化により保護はいくらか改善されますが、それでも外気に長時間さらされることは避けるべきです。

火星のテラフォーミングにかかる時間の長さを考えると、私たちの誰もそれを完全に見ることはできません。そして、もしそれが起こるとしても、それはほぼ確実に、ここで示されているものとはまったく異なる方法で起こるでしょう。惑星学と惑星工学の知識は依然として非常に断片的なままです。

環境に適応するのではなく、人間を他の環境に適応させることを考える人もいます。実際、ナノテクノロジーによって、たとえば酸素がもはや必須ではなくなる可能性がある。宇宙への植民地化は、さまざまな惑星のテラフォーミングよりも宇宙ステーションによって行われるだろうと発表する人もいます。

このような取り組みの有用性については、依然として大きな論争が残っている。地球規模の大変動から人類を守ること、知識への渇望、生命、知性の増殖…

金星

温度を下げる

金星の表面の温度を下げるために、2 つの方法が検討されています。

影を落とすかアルベドを増加させることによって、太陽放射を減少させます。
温室効果を軽減します。

大気圧を下げる

ガスを地球から追い出すのは非常に難しいようです。最善の解決策は、気体を固体または液体の化合物に変えることのようです。マグネシウムやカルシウムの粉末（水銀から採取でき、炭酸塩の形成につながる可能性がある）を送り込むか、水素を注入してボッシュ反応によるグラファイトと水の生成につながるかのいずれかである。別の解決策は、生物を導入することだろう。、極限環境細菌などですが、地温が同じであれば、有機物はすぐに二酸化炭素に戻ります。

雲の中に浮かぶ都市

ジェフリー・A・ランディスによって提案された、金星の迅速な植民地化を可能にする独自のアイデアは、高度約50kmにガスの入った巨大な袋を浮かべることである。ただし、この高度でよく見られる硫酸の雨に耐えることが条件である。気圧と温度が地上の状態に近い場所。バッグの中に都市を構築し、気球の中にキャビンを備えた熱気球のように金星の濃い大気の上に浮かぶことができます。内部のガスは呼吸可能な混合物になります。

このような都市は、金星の完全なテラフォーミングに向けて大規模な介入を実行するための橋頭堡のようなものになる可能性があります。

その他の可能な変更

金星の自転は非常に遅いため、金星の 1日はほぼ 1年続きます。回転を加速するには多大なエネルギーが必要だが、回転鏡のシステムを使えば、地球人にとってより普通のような昼と夜の連続を生み出すことが可能になるだろう。

参考文献

Bifrostマガジン No. 35、Roland Lehoucq によるテラフォーミング。