Что, если бы однажды мы решили, что полезность нашей планеты исчерпала себя, и людям нужно было рыскать по космосу, чтобы найти новое место для жизни? Но вместо того, чтобы найти потенциально обитаемую экзопланету, похожую на Землю, в световых годах от нас, мы построим искусственный мир прямо в Солнечной системе. Рассказываем, возможно ли это и как, сколько это займет времени и какие материалы потребуются.
Разрушение мира и запасной план
То, что человечество постепенно разрушает планету — неоспоримый факт.
Защитники окружающей среды часто говорят, что людям необходимо сократить свой след на планете. Недавнее исследование продемонстрировало, насколько в буквальном смысле огромен этот след.
В то время как масса форм жизни на Земле составляет около 1,1 трлн тонн и не сильно изменилась за последние годы, так называемая «антропогенная масса» искусственных материалов растет в геометрической прогрессии. Масса всего, что люди построили и произвели, от бетонных тротуаров и небоскребов из стекла и металла до пластиковых бутылок, одежды и компьютеров, сейчас примерно равна массе живых существ на Земле и может превзойти ее в этом году, согласно данным исследования, опубликованного в журнале Nature.
Это открытие может поддержать аргумент о том, что Земля вступила в антропоцен, предполагаемую геологическую эпоху, в которой люди являются доминирующей силой, формирующей планету. Хотя это понимание является скорее символическим, чем научно значимым, материальный масштаб человеческого предприятия помогает объяснить, как нам удалось трансформировать глобальные циклы питательных веществ, изменить климат и поставить множество видов на грань исчезновения.
Кроме того, размножение самих людей грозит планете перенаселением, нехваткой ресурсов и голодом.
«Проблема состоит не только в количестве живущих на планете людей, а в количестве потребителей и в масштабе и характере потребления», — утверждает Давид Сэттертвейт, старший научный сотрудник лондонского Международного института по вопросам экологии и развития в интервью для «Би-би-си».
В поддержку своего тезиса он приводит созвучное высказывание индийского лидера Махатмы Ганди, который считал, что «в мире достаточно [ресурсов], чтобы удовлетворить потребности каждого человека, но не всеобщую жадность».
До недавних пор число живущих на Земле представителей современного вида человека (Homo sapiens) было относительно невелико. Всего 10 тыс. лет назад на нашей планете обитало не более нескольких миллионов человек. Лишь в начале 1800-х годов людское население достигло миллиарда. А двух миллиардов — только в 20-е годы ХХ века. Сейчас население Земли составляет свыше 7,5 млрд человек. По прогнозам ООН, к 2050 году оно может достигнуть 9,7 млрд, а к 2100 году предположительно превысит 11 млрд.
Народонаселение стало стремительно расти лишь в последние несколько десятилетий, так что у нас пока нет исторических примеров, опершись на которые мы могли бы сделать прогнозы относительно возможных последствий этого роста в будущем.
Иначе говоря, если верно, что на нашей планете к концу века будет жить уже более 11 млрд человек, наш нынешний уровень знаний не позволяет нам сказать, возможно ли устойчивое развитие при таком населении — просто потому, что в истории не было еще прецедентов.
Не пора ли обдумывать запасной план?
Какой должна быть новая Земля?
Если люди собираются жить во внеземной среде обитания, то в ней должны быть те условия, в которых современный человек эволюционировал, чтобы зависеть от них здесь, на Земле. О каких условиях речь? Нам необходим правильный диапазон температур, пригодный для дыхания воздух, гравитация, циклы день-ночь и многое другое.
Конечно, есть миссия TESS, которая занимается поиском экзопланет. Она уже нашла тысячи миров, но «переехать» туда проблематично. Во-первых, у нас недостаточно технологий для путешествия на столь далекие расстояния за приемлемое количество времени. Кроме того, условия на этих экзопланетах далеки от идеальных.
Возможно ли воссоздать нашу планету, построив искусственный мир?
- Гравитация
Земная гравитация абсолютно необходима для долгой жизни. Астронавтам на борту Международной космической станции приходится иметь дело с потерей костной массы и низким кровяным давлением, среди прочего, из-за длительного пребывания в условиях микрогравитации. Исследования, посвященные физиологическому воздействию космоса на астронавтов после нескольких месяцев пребывания на Международной космической станции (МКС), выявили значительные изменения в белом и сером веществе. Эти изменения могут вызвать нечеткое зрение или даже повлиять на способность космонавта ходить правильно. Но, возможно, наибольшую озабоченность вызывает то, как эти нейрофизиологические изменения могут влиять на познание и поведение.
В отсутствии земной гравитации жидкость в теле имеет тенденцию подниматься вверх. Это может привести к безобидному отеку лица, но могут возникнуть и другие когнитивные проблемы, такие как дезориентация и замедление времени реакции.
Увы, генераторы искусственной гравитации бросают вызов известной физике. Вместо этого искусственная лунная мегаструктура должна будет вращаться, чтобы создать гравитацию за счет центробежной силы, направленной наружу вдоль своего экватора. Вместо уложенных друг на друга этажей уровни среды обитания на искусственной луне могут напоминать слои лука. В противоположность земному исчислению головы обитателей, а не ноги будут обращены «вниз» к центру мегаструктуры. Гравитация тоже была бы обратной.
- Вращение
Вращение планеты необходимо не только для гравитации центробежной силы, но и для равномерного распределения солнечного света на планете.
Получить само вращение было бы просто. Ракеты, расположенные под углом, могут начать вращение и поддерживать скорость, необходимую для земной гравитации. Ракетам также не нужно работать непрерывно. «Поскольку структура вращается в космосе, нет ничего, что могло бы ее замедлить.
Однако вращение искусственной луны создает новые проблемы. Секции конструкции, подверженные одной или более земной гравитации, должны обладать достаточно высоким отношением прочности к весу, чтобы не разорваться на части. Например, сталь может не подойти для конструкции диаметром 120 км, пишет Popular Mechanics. Однако синтетическое волокно зилон с лучшим из известных соотношений прочности к весу, в семь раз прочнее стали и примерно в два раза прочнее кевлара. Он органический, то есть содержит углерод. Таким образом, богатые углеродом астероиды были бы хорошими объектами добычи для этого материала.
- Стабильность
Несмотря на все инженерные проблемы, построить нашу космическую среду обитания, вдохновленную Звездой Смерти, будет намного проще, чем построить точную копию Земли. Но он никогда не мог сравниться со второй Землей в одном: стабильности.
Все эти структуры или идеи для колоний страдают от одного вида существенных недостатков, которые можно выразить одним термином: нестабильность. Активное обслуживание необходимо для поддержания окружающей среды, например, точных правильных параметров орбиты. Они гораздо менее стабильны, чем наша планета.
Что потребуется, чтобы построить новую планету?
Какие технологии нам понадобятся для создания новой планеты? Где мы найдем достаточно сырья для нашего будущего мира? Сколько времени у нас уйдет на завершение этого планетарного строительства?
Скалистые планеты, такие как Земля, рождаются из остатков недавно образовавшейся звезды. Они начинаются как пылинки размером меньше человеческого волоса. Затем эти зерна сливаются в более крупные куски, которые продолжают сталкиваться друг с другом, пока через несколько миллионов лет они не превратятся в новый земной мир. Теоретически мы понимаем, как во Вселенной образуются планеты. Но как бы нам заняться изготовлением искусственного?
Если бы мы, люди, построили планетарную копию и заселили ее, нам пришлось бы создать скалу с атмосферой пригодного для дыхания воздуха, правильной температурой, земной гравитацией и стабильной орбитой вокруг Солнца. И это только для начала.
Начнем строительство в зоне обитания Солнца. Это поможет нам поддерживать температуру на нашей искусственной планете, как на Земле. Но где взять все материалы для его постройки?
Астероиды могут показаться хорошим источником. Проблема в том, что Земля имеет массу более 2 000 поясов астероидов. В Солнечной системе просто не хватает астероидов, чтобы построить новый мир размером с Землю.
Но в облаке Оорта может быть достаточно материала — рой ледяных обломков, который гипотетически существует в самых отдаленных уголках Солнечной системы. Но это облако так далеко, что даже «Вояджер-1», который летел со скоростью 17 км/с (11 м/с) последние 41 год, не достигнет его еще 300 лет. И он не доберется до другой стороны облака Оорта примерно 30 000 лет.
Необходимо построить быстрый космический корабль, чтобы собрать всю эту пыль и направить ее в правильном направлении. Кроме того, можно использовать луны с других планет. Например, все спутники Юпитера дадут достаточно материала для создания планеты размером около 7% от размера Земли. Хорошее начало, если, конечно, их удастся вывести их с орбиты газового гиганта.
Впрочем, нет необходимости строить наш новый мир размером с Землю, чтобы воспроизвести ту же силу гравитации, которую мы чувствуем сейчас. Можно сжать одну десятую планеты в сферу размером с Луну. И все же, чтобы завершить строительство, потребуется как минимум несколько сотен лет.
Как только все инженерные вопросы будут решены, и наша недавно сформированная искусственная планета окажется на орбите вокруг Солнца, Землю необходимо погрузить в воду. После ее испарения на Земле появится атмосфера. Можно ввести часть углекислого газа, выделяемого загрязняющими предприятиями на Земле. Углекислый газ — необходимая часть атмосферы, к которой мы привыкли, но в определенных количествах!
Потом на новой планете необходимо посадить растения. Они будут медленно накапливать кислород в атмосфере посредством фотосинтеза. Наконец, после тысячелетий строительства планеты первые человеческие колонии ступят на новую Землю, созданную руками человека.
Что в итоге?
Несмотря на то, что она будет меньше по размеру, копия Земли не будет сильно отличаться от оригинала: температура и сила тяжести, подобные земным позволят людям быстро привыкнуть.
И все же есть одно важное отличие. Наш искусственный мир потребует активного обслуживания — от планетарной среды до параметров нашей орбиты. В настоящее время мы очень многого не знаем о Вселенной. И мы можем только догадываться, как сформируется в нем новая планета. На этом этапе может быть проще сохранить существующий мир, чем строить совершенно новый.
Читать далее
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?
Уран получил статус самой странной планеты в Солнечной системе. Почему?
Научный прибор SuperCam с ровера Perseverance прислал на Землю первые результаты