COME POSSIAMO TERRAFORMARE VENERE?

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Continuando con la nostra "Guida definitiva alla Terraformazione", Space Magazine è felice di presentare la nostra guida alla Terraformazione di Venere. Potrebbe essere possibile farlo un giorno, quando la nostra tecnologia avanza abbastanza lontano. Ma le sfide sono numerose e abbastanza specifiche.

Il pianeta Venere viene spesso definito il "Pianeta Sorella" della Terra, e giustamente. Oltre ad avere quasi le stesse dimensioni, Venere e Terra sono simili in massa e hanno composizioni molto simili (essendo entrambi pianeti terrestri). Come pianeta vicino alla Terra, Venere orbita anche attorno al Sole all'interno della sua "zona di riccioli d'oro" (aka. Zona abitabile). Ma, naturalmente, ci sono molte differenze chiave tra i pianeti che rendono Venere inabitabile.

Per cominciare, l'atmosfera è 90 volte più spessa di quella terrestre, la sua temperatura media della superficie è abbastanza calda da sciogliere il piombo e l'aria è un fumo tossico costituito da anidride carbonica e acido solforico. In quanto tale, se gli umani vogliono vivere lì, una seria ingegneria ecologica - aka. terraformazione - è necessario prima. E date le sue somiglianze con la Terra, molti scienziati pensano che Venere sarebbe il candidato principale per la terraformazione, anche più di Marte!

Nel corso dell'ultimo secolo, il concetto di terraformazione di Venere è apparso più volte, sia in termini di fantascienza sia come argomento di studio accademico. Mentre i trattamenti del soggetto erano in gran parte fantastici all'inizio del XX secolo, una transizione avvenne con l'inizio dell'era spaziale. Con il miglioramento della nostra conoscenza di Venere, anche le proposte per modificare il paesaggio sono state più adatte all'abitazione umana.

Esempi in Fiction:

Dall'inizio del 20 ° secolo, l'idea di trasformare ecologicamente Venere è stata esplorata nella finzione. Il primo esempio noto è quello di Olaf Stapleton Gli ultimi e primi uomini (1930), i cui due capitoli sono dedicati alla descrizione di come i discendenti dell'umanità terraformano Venere dopo che la Terra diventa inabitabile; e nel processo, commetti un genocidio contro la vita acquatica nativa.

Negli anni '50 e '60, a causa dell'inizio dell'era spaziale, la terraformazione iniziò ad apparire in molte opere di fantascienza. Poul Anderson scrisse ampiamente anche sulla terraformazione negli anni '50. Nel suo romanzo del 1954, La grande pioggia, Venere viene modificata attraverso tecniche di ingegneria planetaria per un periodo di tempo molto lungo. Il libro fu così influente che il termine "Big Rain" da allora è diventato sinonimo di terraformazione di Venere.

Nel 1991, l'autore G. David Nordley ha suggerito nel suo racconto ("Le nevi di Venere") che Venere potrebbe essere trasformata in un giorno di 30 giorni terrestri esportando la sua atmosfera di Venere tramite driver di massa. L'autore Kim Stanley Robinson è diventato famoso per la sua rappresentazione realistica della terraformazione nel Trilogia di Marte - che comprendeva Marte rosso, Marte verde e Marte blu.

Nel 2012, ha seguito questa serie con l'uscita di 2312, un romanzo di fantascienza che parlava della colonizzazione dell'intero sistema solare - che include Venere. Il romanzo ha anche esplorato i molti modi in cui Venere poteva essere terraformata, dal raffreddamento globale al sequestro del carbonio, tutti basati su studi e proposte accademiche.

Metodi proposti:

Il primo metodo proposto di terraformazione di Venere fu realizzato nel 1961 da Carl Sagan. In un documento intitolato "Il pianeta Venere", ha sostenuto l'uso di batteri geneticamente modificati per trasformare il carbonio nell'atmosfera in molecole organiche. Tuttavia, ciò è stato reso poco pratico a causa della successiva scoperta dell'acido solforico nelle nuvole di Venere e degli effetti del vento solare.

Nel suo studio del 1991 "Terraforming Venus Quickly", lo scienziato britannico Paul Birch ha proposto di bombardare l'atmosfera di Venere con l'idrogeno. La reazione risultante produrrebbe grafite e acqua, quest'ultima caduta in superficie e coprirebbe circa l'80% della superficie negli oceani. Data la quantità di idrogeno necessaria, dovrebbe essere raccolta direttamente da uno dei giganti gassosi o del ghiaccio della loro luna.

La proposta richiederebbe inoltre di aggiungere all'atmosfera l'aerosol di ferro, che potrebbe derivare da una serie di fonti (ad esempio Luna, asteroidi, Mercurio). L'atmosfera rimanente, stimata in circa 3 bar (tre volte quella della Terra), sarebbe composta principalmente da azoto, alcuni dei quali si dissolveranno nei nuovi oceani, riducendo ulteriormente la pressione atmosferica.

Un'altra idea è quella di bombardare Venere con magnesio e calcio raffinati, che sequestrerebbero il carbonio sotto forma di carbonati di calcio e magnesio. Nel loro articolo del 1996, "La stabilità del clima su Venere", Mark Bullock e David H. Grinspoon dell'Università del Colorado a Boulder indicano che i depositi di Venere di ossidi di calcio e magnesio potrebbero essere utilizzati per questo processo. Attraverso il mining, questi minerali potrebbero essere esposti alla superficie, fungendo così da pozzi di carbonio.

Tuttavia, Bullock e Grinspoon sostengono anche che ciò avrebbe un limitato effetto di raffreddamento - a circa 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) e ridurrebbe la pressione atmosferica solo a una stima di 43 bar. Quindi, sarebbero necessari ulteriori rifornimenti di calcio e magnesio per raggiungere l'8 × 10²⁰ kg di calcio o 5 × 10²⁰ kg di magnesio richiesti, che molto probabilmente dovrebbero essere estratti dagli asteroidi.

È stato anche esplorato il concetto di sfumature solari, che implicherebbe l'utilizzo di una serie di piccoli veicoli spaziali o di un'unica lente grande per deviare la luce solare dalla superficie di un pianeta, riducendo così le temperature globali. Per Venere, che assorbe il doppio della luce solare rispetto alla Terra, si ritiene che la radiazione solare abbia avuto un ruolo importante nell'effetto serra in fuga che l'ha resa quella che è oggi.

Una tale ombra potrebbe essere basata sullo spazio, situata nel punto Lagrangiano Sole – Venere L1, dove impedirebbe alla luce solare di raggiungere Venere. Inoltre, questa tonalità servirebbe anche a bloccare il vento solare, riducendo così la quantità di radiazioni a cui è esposta la superficie di Venere (un altro problema chiave in termini di abitabilità). Questo raffreddamento comporterebbe la liquefazione o il congelamento del CO² atmosferico, che verrebbe quindi depsotito in superficie come ghiaccio secco (che potrebbe essere spedito fuori dal mondo o sequestrato sottoterra).

In alternativa, i riflettori solari potrebbero essere collocati nell'atmosfera o sulla superficie. Ciò potrebbe consistere in grandi palloncini riflettenti, fogli di nanotubi di carbonio o grafene o materiale a basso contenuto di albedo. La prima possibilità offre due vantaggi: per uno, i riflettori atmosferici potrebbero essere costruiti in situ, utilizzando carbone di provenienza locale. In secondo luogo, l'atmosfera di Venere è abbastanza densa da consentire a tali strutture di galleggiare facilmente in cima alle nuvole.

Lo scienziato della NASA Geoffrey A. Landis ha anche proposto di costruire città sopra le nuvole di Venere, che a loro volta potrebbero fungere sia da scudo solare che da stazioni di elaborazione. Ciò fornirebbe spazi di vita iniziali per i coloni e agirebbe da terraformatori, convertendo gradualmente l'atmosfera di Venere in qualcosa di vivibile in modo che i coloni potessero migrare in superficie.

Un altro suggerimento riguarda la velocità di rotazione di Venere. Venere ruota una volta ogni 243 giorni, che è di gran lunga il periodo di rotazione più lento di tutti i principali pianeti. Come tale, le esperienze e le giornate estremamente lunghe di Venere, che potrebbero rivelarsi difficili da adattare per le specie più note di piante e animali terrestri. La rotazione lenta probabilmente spiega anche la mancanza di un campo magnetico significativo.

Per rispondere a questo, il membro della British Interplanetary Society Paul Birch ha suggerito di creare un sistema di specchi solari orbitali vicino al punto L1 di Lagrange tra Venere e il Sole. Combinati con uno specchio soletta in orbita polare, forniscono un ciclo di luce di 24 ore.

È stato anche suggerito che la velocità di rotazione di Venere potrebbe essere aumentata colpendo la superficie con impattori o conducendo sorvoli ravvicinati usando corpi di diametro superiore a 96,5 km (60 miglia). C'è anche il suggerimento di usare i driver di massa e gli elementi di compressione dinamica per generare la forza di rotazione necessaria per accelerare Venere fino al punto in cui ha sperimentato un ciclo diurno-notturno identico a quello della Terra (vedi sopra).

Poi c'è la possibilità di rimuovere parte dell'atmosfera di Venere, che potrebbe essere realizzata in diversi modi. Per i principianti, i dispositivi di simulazione diretti verso la superficie soffiano una parte dell'atmosfera nello spazio. Altri metodi includono elevatori di spazio e acceleratori di massa (idealmente posizionati su palloncini o piattaforme sopra le nuvole), che potrebbero gradualmente raccogliere gas dall'atmosfera ed espellerlo nello spazio.

Potenziali vantaggi:

Uno dei motivi principali per la colonizzazione di Venere e l'alterazione del clima per l'insediamento umano è la prospettiva di creare un "luogo di riserva" per l'umanità. E data la gamma di scelte - Marte, la Luna e il Sistema Solare Esterno - Venere ha molte cose da fare, le altre no. Tutti questi elementi sottolineano perché Venere è conosciuta come il "Pianeta Sorella" della Terra.

Per cominciare, Venere è un pianeta terrestre che è simile per dimensioni, massa e composizione alla Terra. Questo è il motivo per cui Venere ha una gravità simile alla Terra, che è circa ciò che sperimentiamo al 90% (o 0.904g, per essere precisi. Di conseguenza, gli esseri umani che vivono su Venere avrebbero un rischio molto più basso di sviluppare problemi di salute associati al tempo trascorso in assenza di gravità e ambienti di microgravità, come l'osteoporosi e la degenerazione muscolare.

La relativa vicinanza di Venere alla Terra faciliterebbe inoltre il trasporto e le comunicazioni rispetto alla maggior parte delle altre posizioni nel sistema solare. Con gli attuali sistemi di propulsione, le finestre di lancio su Venere avvengono ogni 584 giorni, rispetto ai 780 giorni per Marte. Anche il tempo di volo è un po 'più breve poiché Venere è il pianeta più vicino alla Terra. Al suo approccio più vicino, è distante 40 milioni di km, rispetto ai 55 milioni di km di Marte.

Un'altra ragione ha a che fare con l'effetto serra in fuga di Venere, che è la ragione dell'estremo calore del pianeta e della densità atmosferica. Nel testare varie tecniche di ingegneria ecologica, i nostri scienziati avrebbero imparato molto sulla loro efficacia. Queste informazioni, a loro volta, saranno molto utili nella lotta in corso contro i cambiamenti climatici qui sulla Terra.

E nei prossimi decenni, questa lotta diventerà probabilmente piuttosto intensa. Come riportato dal NOAA nel marzo 2015, i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera hanno ormai superato i 400 ppm, un livello mai visto dall'era del Pliocene - quando le temperature globali e il livello del mare erano significativamente più alti. E come mostra una serie di scenari calcolati dalla NASA, è probabile che questa tendenza continui fino al 2100, con gravi conseguenze.

In uno scenario, le emissioni di anidride carbonica si stabilizzeranno a circa 550 ppm verso la fine del secolo, con un conseguente aumento della temperatura media di 2,5 ° C (4,5 ° F). Nel secondo scenario, le emissioni di anidride carbonica aumentano a circa 800 ppm, con un aumento medio di circa 4,5 ° C (8 ° F). Mentre gli aumenti previsti nel primo scenario sono sostenibili, in quest'ultimo scenario la vita diventerà insostenibile in molte parti del pianeta.

Quindi, oltre a creare una seconda casa per l'umanità, Terraformare Venere potrebbe anche aiutare a garantire che la Terra rimanga una casa praticabile per la nostra specie. E, naturalmente, il fatto che Venere sia un pianeta terrestre significa che ha abbondanti risorse naturali che potrebbero essere raccolte, aiutando l'umanità a raggiungere un'economia "post-scarsità".

Sfide:

Al di là delle somiglianze che Venere ha con la Terra (ovvero dimensioni, massa e composizione), ci sono numerose differenze che renderebbero la terraformazione e la colonizzazione una grande sfida. Innanzi tutto, ridurre il calore e la pressione dell'atmosfera di Venere richiederebbe un'enorme quantità di energia e risorse. Richiederebbe anche un'infrastruttura che non esiste ancora e sarebbe molto costosa da costruire.

Ad esempio, richiederebbe immense quantità di metallo e materiali avanzati per costruire una tonalità orbitale abbastanza grande da raffreddare l'atmosfera di Venere al punto che il suo effetto serra sarebbe arrestato. Una tale struttura, se posizionata su L1, dovrebbe anche essere quattro volte il diametro di Venere stessa. Dovrebbe essere assemblato nello spazio, il che richiederebbe un'enorme flotta di assemblatori di robot.

Al contrario, aumentare la velocità della rotazione di Venere richiederebbe un'enorme energia, per non parlare di un numero significativo di impattatori che dovrebbero cono dal Sistema solare esterno, principalmente dalla Cintura di Kuiper. In tutti questi casi, sarebbe necessaria una grande flotta di astronavi per trasportare il materiale necessario e dovrebbero essere dotati di sistemi di azionamento avanzati che potrebbero effettuare il viaggio in un ragionevole lasso di tempo.

Attualmente non esistono tali sistemi di azionamento e i metodi convenzionali - che vanno dai motori a ioni ai propellenti chimici - non sono né abbastanza veloci né economici. Per illustrare, la NASA Nuovi orizzonti La missione impiegò più di 11 anni per arrivare al suo storico incontro con Plutone nella Cintura di Kuiper, usando i razzi convenzionali e il metodo di assistenza alla gravità.

Nel frattempo, il Alba La missione, che si basava sulla propulsione ionica, impiegò quasi quattro anni per raggiungere Vesta nella Cintura degli Asteroidi. Nessuno dei due metodi è pratico per fare ripetuti viaggi nella Cintura di Kuiper e trasportare a bordo comete e asteroidi ghiacciati, e l'umanità non ha nessun posto vicino al numero di navi di cui avremmo bisogno.

Lo stesso problema di risorse vale per il concetto di posizionare i riflettori solari sopra le nuvole. La quantità di materiale dovrebbe essere grande e dovrebbe rimanere sul posto molto tempo dopo che l'atmosfera era stata modificata, poiché la superficie di Venere è attualmente completamente avvolta dalle nuvole. Inoltre, Venere ha già nuvole altamente riflettenti, quindi qualsiasi approccio dovrebbe superare in modo significativo l'attuale albedo (0,65) per fare la differenza.

E quando si tratta di rimuovere l'atmosfera di Venere, le cose sono ugualmente difficili. Nel 1994, James B. Pollack e Carl Sagan condussero calcoli che indicavano che un dispositivo di simulazione che misurava 700 km di diametro colpendo Venere ad alta velocità avrebbe meno di un millesimo dell'atmosfera totale. Inoltre, ci sarebbero rendimenti decrescenti al diminuire della densità dell'atmosfera, il che significa che sarebbero necessari migliaia di impattatori giganti.

Inoltre, la maggior parte dell'atmosfera espulsa andrebbe in orbita solare vicino a Venere e, senza ulteriori interventi, potrebbe essere catturata dal campo gravitazionale di Venere e diventare di nuovo parte dell'atmosfera. Rimuovere il gas atmosferico usando gli elevatori spaziali sarebbe difficile perché l'orbita geostazionaria del pianeta si trova una distanza impraticabile sopra la superficie, dove rimuovere gli acceleratori di massa richiederebbe molto tempo e sarebbe molto costoso.

Conclusione:

In sintesi, i potenziali benefici della Terraformazione di Venere sono chiari. L'umanità avrebbe una seconda casa, saremmo in grado di aggiungere le sue risorse alla nostra, e impareremmo preziose tecniche che potrebbero aiutare a prevenire il cambiamento cataclismico qui sulla Terra. Tuttavia, arrivare al punto in cui questi benefici potrebbero essere realizzati è la parte difficile.

Come la maggior parte delle iniziative di terraformazione proposte, molti ostacoli devono essere affrontati in anticipo. I più importanti tra questi sono il trasporto e la logistica, mobilitando un'enorme flotta di lavoratori robotici e trasportando imbarcazioni per sfruttare le risorse necessarie. Successivamente, dovrebbe essere assunto un impegno multi-generazionale, fornendo risorse finanziarie per completare il lavoro. Non è un compito facile nelle condizioni più ideali.

Basti dire che questo è qualcosa che l'umanità non può fare a breve termine. Tuttavia, guardando al futuro, l'idea di Venere che diventa il nostro "Pianeta Sorella" in ogni modo immaginabile - con oceani, terre coltivabili, fauna selvatica e città - sembra certamente un obiettivo bello e fattibile. L'unica domanda è: quanto dovremo aspettare?

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Per ulteriori informazioni, dai un'occhiata a Terraforming Mars su NASA Quest! e il viaggio su Marte della NASA.

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