Ide terraforming Mars - alias "Kembar Bumi" - adalah ide yang menarik. Antara mencairkan lapisan es kutub, perlahan menciptakan atmosfer, dan kemudian merekayasa lingkungan untuk memiliki dedaunan, sungai, dan genangan air, ada cukup banyak di sana untuk menginspirasi siapa saja! Tetapi berapa lama usaha seperti itu, berapa biayanya bagi kita, dan apakah ini benar-benar penggunaan waktu dan energi kita secara efektif?
Begitulah pertanyaan yang ditangani oleh dua makalah yang dipresentasikan di "Planetary Science Vision 2050 Workshop" NASA minggu lalu (Senin 27 Februari - Rabu 1 Maret). Yang pertama, berjudul "The Terraforming Timeline", menyajikan rencana abstrak untuk mengubah Planet Merah menjadi sesuatu yang hijau dan layak huni. Yang kedua, berjudul "Mars Terraforming - the Wrong Way", menolak gagasan terraforming sama sekali dan menyajikan alternatif.
Makalah sebelumnya diproduksi oleh Aaron Berliner dari University of California, Berkeley, dan Chris McKay dari Divisi Ilmu Antariksa di Pusat Penelitian NASA Ames. Dalam makalah mereka, kedua peneliti menyajikan garis waktu untuk terraforming Mars yang mencakup Fase Pemanasan dan Fase Oksigenasi, serta semua langkah yang diperlukan yang akan mendahului dan mengikuti.
Seperti yang mereka nyatakan di Pendahuluan makalah mereka:
“Terraforming Mars dapat dibagi menjadi dua fase. Fase pertama adalah memanaskan planet ini dari suhu permukaan rata-rata saat ini -60 ° C ke nilai yang mendekati suhu rata-rata bumi hingga + 15 ° C, dan menciptakan kembali atmosfer CO² yang tebal. Fase pemanasan ini relatif mudah dan cepat, dan bisa memakan waktu ~ 100 tahun. Fase kedua menghasilkan tingkat O2 di atmosfer yang memungkinkan manusia dan mamalia besar lainnya bernafas secara normal. Fase oksigenasi ini relatif sulit dan akan memakan waktu 100.000 tahun atau lebih, kecuali ada yang mendalilkan terobosan teknologi. "
Sebelum ini dapat dimulai, Berliner dan McKay mengakui bahwa langkah-langkah "pra-terraforming" tertentu perlu diambil. Ini termasuk menyelidiki lingkungan Mars untuk menentukan tingkat air di permukaan, tingkat karbon dioksida di atmosfer dan dalam bentuk es di daerah kutub, dan jumlah nitrat di tanah Mars. Saat mereka menjelaskan, semua ini adalah kunci kepraktisan pembuatan biosfer di Mars.
Sejauh ini, bukti yang ada menunjuk pada ketiga elemen yang ada berlimpah di Mars. Sementara sebagian besar air Mars saat ini dalam bentuk es di daerah kutub dan topi kutub, ada cukup banyak di sana untuk mendukung siklus air - lengkap dengan awan, hujan, sungai dan danau. Sementara itu, beberapa perkiraan mengklaim bahwa ada cukup CO 2 dalam bentuk es di daerah kutub untuk menciptakan atmosfer yang sama dengan tekanan permukaan laut di Bumi.
Nitrogen juga merupakan persyaratan mendasar untuk kehidupan dan diperlukan konstituen dari atmosfer yang dapat bernapas, dan data terbaru oleh Keingintahuan Rover menunjukkan bahwa nitrat menyumbang ~ 0,03% dari massa tanah di Mars, yang mendorong terraforming. Di atas semua itu, para ilmuwan perlu menangani pertanyaan etis tertentu terkait dengan bagaimana terraforming dapat berdampak pada Mars.
Misalnya, jika saat ini ada kehidupan di Mars (atau kehidupan yang dapat dihidupkan kembali), ini akan menghadirkan dilema etis yang tak terbantahkan bagi penjajah manusia - terutama jika kehidupan ini terkait dengan kehidupan di Bumi. Ketika mereka menjelaskan:
"Jika kehidupan Mars terkait dengan kehidupan Bumi - mungkin karena pertukaran meteorit - maka situasinya sudah akrab, dan masalah apa jenis kehidupan Bumi lainnya yang harus diperkenalkan dan kapan harus ditangani. Namun, jika kehidupan Mars tidak berhubungan dengan kehidupan Bumi dan jelas mewakili asal usul kehidupan kedua, maka masalah teknis dan etika yang signifikan muncul. "
Untuk mematahkan Fase Satu - “Fase Pemanasan” - turun dengan singkat, penulis membahas masalah yang akrab bagi kita hari ini. Pada dasarnya, kita mengubah iklim kita sendiri di Bumi dengan memperkenalkan CO² dan "gas rumah kaca super" ke atmosfer, yang meningkatkan suhu rata-rata bumi pada tingkat banyak derajat celcius per abad. Dan sementara ini tidak disengaja di Bumi, di Mars bisa jadi bertujuan untuk sengaja menghangatkan lingkungan.
"Skala waktu untuk menghangatkan Mars setelah upaya terfokus produksi gas rumah kaca super pendek, hanya 100 tahun atau lebih," klaim mereka. "Jika semua insiden matahari di Mars ditangkap dengan efisiensi 100%, maka Mars akan menghangat ke suhu seperti Bumi dalam sekitar 10 tahun. Namun, efisiensi efek rumah kaca ini masuk akal sekitar 10%, sehingga waktu yang diperlukan untuk menghangatkan Mars adalah ~ 100 tahun. ”
Setelah atmosfir yang tebal ini telah dibuat, langkah selanjutnya melibatkan mengubahnya menjadi sesuatu yang dapat bernapas bagi manusia - di mana level O² akan setara dengan sekitar 13% dari tekanan udara permukaan laut di Bumi dan level CO² akan kurang dari 1%. Fase ini, yang dikenal sebagai "Fase Oksigenasi", akan memakan waktu lebih lama. Sekali lagi, mereka beralih ke contoh terestrial untuk menunjukkan bagaimana proses seperti itu bisa bekerja.
Di sini, di Bumi, mereka mengklaim, tingginya kadar gas oksigen (O²) dan CO 2 yang rendah disebabkan oleh fotosintesis. Reaksi-reaksi ini bergantung pada energi matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi biomassa - yang diwakili oleh persamaan H²O + CO² = CH²O + O². Seperti yang mereka gambarkan, proses ini akan memakan waktu antara 100.000 dan 170.000 tahun:
“Jika semua insiden sinar matahari di Mars dimanfaatkan dengan efisiensi 100% untuk melakukan transformasi kimia ini, hanya perlu 17 tahun untuk menghasilkan O2 tingkat tinggi. Namun, kemungkinan efisiensi dari setiap proses yang dapat mengubah H²O dan CO² menjadi biomassa dan O² jauh lebih kecil dari 100%. Satu-satunya contoh yang kami miliki tentang proses yang dapat secara global mengubah CO² dan O2 dari seluruh pabrik adalah biologi global. Di Bumi, efisiensi biosfer global dalam menggunakan sinar matahari untuk menghasilkan biomassa dan O2 adalah 0,01%. Jadi skala waktu untuk menghasilkan atmosfer kaya O2 di Mars adalah 10.000 x 17 tahun, atau ~ 170.000 tahun. "
Namun, mereka membuat kelonggaran untuk biologi sintetis dan bioteknologi lainnya, yang mereka klaim dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi skala waktu hingga 100.000 tahun yang solid. Selain itu, jika manusia dapat memanfaatkan fotosintesis alami (yang memiliki efisiensi 5% relatif tinggi) di seluruh planet - yaitu menanam dedaunan di seluruh Mars - maka skala waktu dapat dikurangi hingga beberapa abad.
Akhirnya, mereka menguraikan langkah-langkah yang perlu diambil untuk membuat bola bergulir. Langkah-langkah ini termasuk mengadaptasi misi robot saat ini dan masa depan untuk menilai sumber daya Mars, model matematika dan komputer yang dapat memeriksa proses yang terlibat, inisiatif untuk membuat organisme sintetis untuk Mars, sarana untuk menguji teknik terraforming dalam lingkungan terbatas, dan perjanjian planetary yang akan menetapkan batasan dan perlindungan.
Mengutip Kim Stanley Robinson, penulis Trilogi Mars Merah, (karya fiksi ilmiah tentang terraforming Mars) mereka mengeluarkan ajakan untuk bertindak. Menyikapi berapa lama proses terraforming Mars akan berlangsung, mereka menyatakan bahwa kita "sebaiknya mulai sekarang".
Untuk ini, Valeriy Yakovlev - seorang ahli astrofisika dan hidrogeologi dari Laboratorium Kualitas Air di Kharkov, Ukraina - menawarkan pandangan berbeda. Dalam makalahnya, "Mars Terraforming - the Wrong Way", ia membuat kasus untuk penciptaan biosfer ruang di Orbit Bumi Rendah yang akan bergantung pada gravitasi buatan (seperti O'Neill Cylinder) untuk memungkinkan manusia tumbuh terbiasa dengan kehidupan di ruang.
Melihat ke salah satu tantangan terbesar penjajahan luar angkasa, Yakovlev menunjukkan bagaimana kehidupan pada benda seperti Bulan atau Mars bisa berbahaya bagi pemukim manusia. Selain rentan terhadap radiasi matahari dan kosmik, penjajah harus berurusan dengan gravitasi yang jauh lebih rendah. Dalam kasus Bulan, ini kira-kira 0,165 kali yang dialami manusia di Bumi (alias 1 g), sedangkan di Mars kira-kira 0,376 kali.
Efek jangka panjang dari hal ini tidak diketahui, tetapi jelas itu termasuk degenerasi otot dan keropos tulang. Terlihat lebih jauh, sama sekali tidak jelas apa efeknya bagi anak-anak yang lahir di lingkungan mana pun. Mengatasi cara-cara di mana ini dapat dikurangi (yang termasuk obat-obatan dan alat pemisah), Yakovlev menunjukkan bagaimana mereka kemungkinan besar tidak akan efektif:
“Harapan untuk pengembangan obat tidak akan membatalkan degradasi fisik otot, tulang, dan seluruh organisme. Rehabilitasi dalam sentrifugal adalah solusi yang kurang bijaksana dibandingkan dengan biosfer kapal di mana dimungkinkan untuk memberikan imitasi substansial yang konstan pada gravitasi normal dan kompleks perlindungan dari segala pengaruh berbahaya dari lingkungan ruang. Jika jalur eksplorasi ruang angkasa adalah untuk menciptakan koloni di Mars dan lebih jauh upaya berikutnya untuk mengubah bentuk planet ini, itu akan menyebabkan hilangnya waktu dan uang yang tidak dapat dibenarkan dan meningkatkan risiko yang diketahui dari peradaban manusia. ”
Selain itu, ia menunjuk pada tantangan menciptakan lingkungan yang ideal bagi individu yang tinggal di luar angkasa. Selain menciptakan kendaraan yang lebih baik dan mengembangkan cara untuk mendapatkan sumber daya yang diperlukan, ada juga kebutuhan untuk menciptakan lingkungan ruang yang ideal untuk keluarga. Pada dasarnya, ini membutuhkan pengembangan perumahan yang optimal dalam hal ukuran, stabilitas, dan kenyamanan.
Sehubungan dengan hal ini, Yakolev menyajikan apa yang dianggapnya sebagai prospek yang paling mungkin untuk keluarnya umat manusia ke ruang angkasa antara sekarang dan 2030. Ini akan mencakup penciptaan biosfer ruang pertama dengan gravitasi buatan, yang akan mengarah pada perkembangan penting dalam hal bahan teknologi, sistem pendukung kehidupan, dan sistem robot dan infrastruktur yang diperlukan untuk menginstal dan melayani habitat di Low Earth Orbit (LEO).
Habitat-habitat ini dapat dilayani berkat penciptaan pesawat ruang angkasa robot yang dapat memanen sumber daya dari benda-benda terdekat - seperti Bulan dan Objek Dekat Bumi (NEOs). Konsep ini tidak hanya akan menghilangkan kebutuhan akan perlindungan planet - yaitu kekhawatiran tentang mencemari biosfer Mars (dengan asumsi adanya kehidupan bakteri), itu juga akan memungkinkan manusia menjadi terbiasa dengan ruang secara bertahap.
Seperti yang dikatakan Yakovlev kepada Space Magazine melalui email, keuntungan dari habitat luar angkasa dapat dipecah menjadi empat poin:
“1. Ini adalah cara universal untuk menguasai ruang tak terbatas dari Kosmos, baik di Tata Surya maupun di luarnya. Kita tidak membutuhkan permukaan untuk memasang rumah, tetapi sumber daya yang robot dapat berikan dari planet dan satelit. 2. Kemungkinan menciptakan habitat sedekat mungkin dengan buaian bumi memungkinkan seseorang untuk melarikan diri dari degradasi fisik yang tak terhindarkan di bawah gravitasi yang berbeda. Lebih mudah untuk menciptakan medan magnet pelindung.
"3. Transfer antara dunia dan sumber daya tidak akan menjadi ekspedisi berbahaya, tetapi kehidupan normal. Apakah itu baik untuk pelaut tanpa keluarga mereka? 4. Probabilitas kematian atau degradasi umat manusia sebagai akibat dari bencana global berkurang secara signifikan, karena kolonisasi planet-planet termasuk pengintaian, pengiriman barang, angkutan antar-jemput manusia - dan ini jauh lebih lama daripada pembangunan biosfer di orbit Bulan. Stephen William Hawking benar, seseorang tidak punya banyak waktu. ”
Dan dengan adanya habitat luar angkasa, beberapa penelitian yang sangat penting dapat dimulai, termasuk penelitian medis dan biologis yang akan melibatkan anak-anak pertama yang lahir di luar angkasa. Ini juga akan memfasilitasi pengembangan antar-jemput ruang angkasa yang dapat diandalkan dan teknologi ekstraksi sumber daya, yang akan berguna untuk penyelesaian badan-badan lain - seperti Bulan, Mars, dan bahkan exoplanet.
Pada akhirnya, Yakolev berpikir bahwa biosphere ruang juga dapat dicapai dalam jangka waktu yang masuk akal - yaitu antara 2030 dan 2050 - yang tidak mungkin dilakukan dengan terraforming. Mengutip kehadiran dan kekuatan sektor ruang komersial yang terus tumbuh, Yakolev juga percaya banyak infrastruktur yang diperlukan sudah ada (atau sedang dikembangkan).
"Setelah kita mengatasi kelembaman pemikiran +20 tahun, biosfer eksperimental (seperti pemukiman di Antartika dengan jam tangan), dalam 50 tahun generasi pertama anak-anak yang lahir di Kosmos akan tumbuh dan Bumi akan berkurang, karena ia akan memasuki legenda secara keseluruhan ... Akibatnya, terraforming akan dibatalkan. Dan konferensi berikutnya akan membuka jalan bagi penjelajahan nyata Kosmos. Saya bangga berada di planet yang sama dengan Elon Reeve Musk. Rudalnya akan berguna untuk mengangkat desain untuk biosfer pertama dari pabrik bulan. Ini adalah cara yang dekat dan langsung untuk menaklukkan Kosmos. "
Dengan para ilmuwan dan pengusaha NASA seperti Elon Musk dan Bas Landorp yang ingin menjajah Mars dalam waktu dekat, dan perusahaan kedirgantaraan komersial lainnya yang mengembangkan LEO, ukuran dan bentuk masa depan umat manusia di ruang angkasa sulit untuk diprediksi. Mungkin kita akan bersama-sama memutuskan jalan yang membawa kita ke Bulan, Mars, dan seterusnya. Mungkin kita akan melihat upaya terbaik kita diarahkan ke ruang dekat Bumi.
Atau mungkin kita akan melihat diri kita pergi ke berbagai arah sekaligus. Sementara beberapa kelompok akan mengadvokasi pembuatan habitat ruang di LEO (dan kemudian, di tempat lain di Tata Surya) yang mengandalkan gravitasi buatan dan robot ruang angkasa menambang asteroid untuk bahan, yang lain akan fokus pada membangun pos-pos di badan-badan planet, dengan tujuan mengubahnya menjadi "Bumi baru".
Di antara mereka, kita dapat berharap bahwa manusia akan mulai mengembangkan tingkat "keahlian ruang" di abad ini, yang tentunya akan berguna ketika kita mulai mendorong batas eksplorasi dan kolonisasi lebih jauh!
