Исследователь из Аризонского университета Джекан Тханга вдохновился библейским мифом о ковчеге и спроектировал свой. Он работает на солнечной энергии на Луне и хранит криогенно замороженные семена, споры, сперму и яйцеклетки 6,7 млн видов Земли. Рассказываем, где именно на Луне и почему будут храниться образцы, есть ли уже альтернатива такому хранилищу и зачем вообще нужен новый ковчег.
Мрачное будущее Земли
Безрассудно делать технологические прогнозы даже на 20–30 лет вперед. Тем более прогнозировать социальные и геополитические изменения. Даже лучшие ученые не предсказали влияние ядерной физики, а предметы повседневного обихода, такие как iPhone, казались волшебством еще в 1950-х годах.
Но есть некоторые тенденции, которые можно с уверенностью предсказать. На Земле будет гораздо больше людей, чем сегодня. 50 лет назад численность населения мира составляла менее 3 млрд человек. С тех пор она вырос более чем вдвое — до 7 млрд. Процентные темпы роста замедлились, но, по прогнозам, уже к 2050 году они достигнут 9 млрд.
Если рост населения продолжится и после 2050 года, перспективы будут крайне мрачными. И проблема кормления столь быстро растущего населения будет усугубляться изменением климата.
В 2050 году в мире будет теплее, чем сегодня; модели выпадения осадков и засух во всем мире будут разными. Через 30 лет уровень концентрации CO₂ в два раза превысит доиндустриальный уровень. Чем выше его концентрация, тем сильнее потепление и, что еще важнее, тем выше шанс спровоцировать нечто серьезное и необратимое: повышение уровня моря из-за таяния ледяной шапки Гренландии, неконтролируемый выброс метана в тундре.
И все это произойдет в случае, если Землю не уничтожит глобальная катастрофа.
Что тогда?
Генетический банк
Почти 40 лет назад на норвежском острове Шпицберген появился банк семян растений. Защитник природы Кэри Фаулер в сотрудничестве с Консультативной группой по международным сельскохозяйственным исследованиям CGIAR) открыл хранилище для сохранения большого количества семян растений. Оно управляется в соответствии с условиями, изложенными в трехстороннем соглашении между правительством Норвегии, компаниями Crop Trust и Nordic Genetic Resource Center (NordGen).
Скандинавский генный банк с 1984 года хранит резервную копию зародышевой плазмы северных растений посредством замороженных семян в заброшенной угольной шахте на Свальбарде. В январе 2008 года Скандинавский генный банк объединился с двумя другими северными природоохранными организациями и образовал NordGen. Глобальное хранилище семян на Свальбарде официально открылось 26 февраля 2008 года, хотя первые семена были доставлены в январе 2008 года. 5% семян в хранилище, около 18 000 образцов по 500 семян в каждом, поступили из Центр генетических ресурсов Нидерландов (CGN), часть Университета Вагенингена, Нидерланды.
Казалось бы, неплохой запасной план. Но есть проблема.
Новый ковчег Ноя. Только на Луне
Если уровень моря продолжит повышаться, целые регионы и страны уйдут под воду, в том числе банк на Шпицбергене. Учитывая эту опасность, исследователь из Аризонского университета (UA) Джекан Тханга вдохновился библейским мифом о ковчеге Ноя и спроектировал свой. Он работает на солнечной энергии на Луне и хранит криогенно замороженные семена, споры, сперму и яйцеклетки 6,7 млн видов Земли.
Группа студентов и аспирантов во главе с Джеканом Тханга обрисовали в общих чертах концепцию лунного ковчега в документе, представленном во время аэрокосмической конференции IEEE. Авторы называют проект «современным глобальным страховым полисом».
«Земля — очень изменчивая среда», — объясняет профессор аэрокосмической техники и машиностроения в Инженерном колледже UA.
Человеческая цивилизация оставляет достаточно следов, чтобы наш мир рухнул. Взять, к примеру, изменение климата. Если уровень моря продолжит повышаться, часть суши уйдет под воду, в том числе и все генные хранилища. Команда Тханга считает, что хранение образцов на другом небесном теле снижает риск потери биоразнообразия, если какое-либо событие вызовет полное уничтожение Земли.
Где на Луне будет банк генов?
В 2013 году ученые обнаружили сеть из примерно 200 лавовых труб (тоннелей) прямо под поверхностью Луны. Эти структуры образовались миллиарды лет назад, когда потоки лавы проложили себе путь через мягкие породы под землей, образуя подземные пещеры. На Земле лавовые трубы часто похожи по размеру на туннели метро и легко разрушаются землетрясениями, тектоникой плит и другими природными процессами. Таких процессов на Луне нет. Диаметр лунных лавовых труб составляет около 100 метров. Нетронутые 4 млрд лет, они обеспечат укрытие от солнечной радиации, микрометеоритов и изменений температуры поверхности будущие колонии людей.
Идея создания лунной базы или поселения людей на Луне существует уже сотни лет, и открытие лавовых труб возродило энтузиазм космического сообщества по поводу этой концепции. Но Луна не очень гостеприимная среда. Здесь нет воды или воздуха, пригодного для дыхания, а температура составляет –25°C.
С другой стороны, те же самые функции делают его отличным местом для хранения образцов, которые должны оставаться очень холодными и нетронутыми в течение сотен лет.
Построение лунного ковчега — непростое дело, но, основываясь на некоторых «быстрых расчетах за пределами конверта», автор исследования заявил, что это не так сложно, как может показаться. Для транспортировки около 50 образцов каждого из 6,7 млн видов потребуется около 250 запусков ракет. Для сравнения, строительство Международной космической станции (МКС) потребовало 40 запусков.
Криогеника и квантовая левитация
Концепция миссии основана на другом проекте, предложенном Тхангой и его группой, в котором миниатюрные летающие и прыгающие роботы под SphereX группами входят в лавовую трубу. Там они собирали образцы реголита, рыхлой породы и информацию о расположении, температуре и составе лавовых трубок. Она пригодится при строительстве лунной базы.
Модель подземного ковчега включает набор солнечных панелей на поверхности Луны, которые будут обеспечивать электричество. Две шахты лифта ведут вниз в помещение, где чашки Петри размещены в серии модулей криогенной консервации. Дополнительная шахта грузового лифта используется для транспортировки строительного материала.
Для криоконсервации семена необходимо охладить до –180 °C, а стволовые клетки хранить при температуре –196 °C. Насколько это холодно? Вакцина Pfizer COVID-19 должна храниться при температуре –70 °C. Учитывая холод в лавовых трубках и необходимость в низкой температуре для образцов, есть риск замерзания, сжатия или даже сварки металлических конструкций. На Земле коммерческие авиалинии перестают работать, когда температура земли достигает от –45 °C до –50 °C.
Однако есть способ воспользоваться преимуществами экстремальных температур, используя квантовую левитацию. В этом процессе криоохлаждаемый сверхпроводящий материал — или материал, который передает энергию без потери тепла, как традиционный кабель, — плавает над мощным магнитом. Две части заблокированы на фиксированном расстоянии, поэтому куда бы ни пошел магнит, сверхпроводник следует за ними.
В конструкции ковчега команды используется это явление, чтобы полки с образцами парили над металлическими поверхностями и позволяли роботам перемещаться по объекту над магнитными дорожками.
Что в итоге?
Предстоит провести гораздо больше исследований о том, как построить ковчег и управлять им, от изучения того, как на консервированные семена может повлиять отсутствие гравитации до разработки плана базовой связи с Землей.
«Что меня поражает в подобных проектах, так это мысль о том, что человечество постепенно становится космической цивилизацией с базами на Луне и Марсе, — заключает Альваро Диас, докторант университета Аризоны, который руководит тепловым анализом проекта. — Междисциплинарные проекты сложны из-за их сложности, но я думаю, что та же сложность делает их прекрасными».
Читать далее
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?
Морские слизни отрезают себе голову, чтобы регенерировать новое тело