Welkom terug bij de eerste in onze serie over het koloniseren van het zonnestelsel! Eerst bekijken we die hete, helse plek die het dichtst bij de zon ligt - de planeet Mercurius!
De mensheid droomde er al lang van om zich op andere werelden te vestigen, nog voordat we de ruimte in gingen. We hebben het gehad over het koloniseren van de maan en Mars en ons zelfs vestigen op exoplaneten in verre sterrenstelsels. Maar hoe zit het met de andere planeten in onze eigen achtertuin? Als het gaat om het zonnestelsel, is er veel potentieel onroerend goed dat we niet echt overwegen.
Overweeg Mercury. Hoewel de meeste mensen het niet zouden vermoeden, is de planeet die het dichtst bij onze zon staat een potentiële kandidaat voor vestiging. Terwijl het extreme temperaturen ervaart - zwaartekracht tussen hitte die een mens onmiddellijk tot koud zou kunnen koken, waardoor het vlees binnen enkele seconden zou kunnen bevriezen - heeft het eigenlijk potentieel als startkolonie.
Voorbeelden in fictie:
Het idee om Mercurius te koloniseren werd bijna een eeuw lang onderzocht door sciencefictionschrijvers. Het is echter pas sinds het midden van de 20e eeuw dat de kolonisatie op wetenschappelijke wijze is aangepakt. Enkele van de vroegst bekende voorbeelden hiervan zijn de korte verhalen van Leigh Brackett en Isaac Asimov in de jaren veertig en vijftig.
In het werk van de eerste was Mercurius een planeet met een getijdenlek (wat astronomen destijds dachten) met een 'Twilight Belt' die wordt gekenmerkt door extremen in hitte, kou en zonnestormen. Een deel van Asimovs vroege werk omvatte korte verhalen waarin een op dezelfde manier opgesloten Mercurius de setting was, of personages kwamen uit een kolonie op de planeet.
Deze omvatten "Runaround" (geschreven in 1942 en later opgenomen in Ik robot), die zich concentreert op een robot die speciaal is ontworpen om de intense straling van Mercurius het hoofd te bieden. In Asimovs moordmysterieverhaal 'The Dying Night' (1956) - waarin de drie verdachten afkomstig zijn uit Mercurius, de Maan en Ceres - zijn de omstandigheden van elke locatie de sleutel om erachter te komen wie de moordenaar is.
In 1946 publiceerde Ray Bradbury "Frost and Fire", een kort verhaal dat zich afspeelt op een planeet die wordt beschreven als zijnde naast de zon. De omstandigheden op deze wereld verwijzen naar Mercurius, waar de dagen extreem heet zijn, de nachten extreem koud en de mens slechts acht dagen leeft. Arthur C. Clarke's Eilanden in de lucht (1952) bevat een beschrijving van een wezen dat leeft op wat destijds werd geloofd aan de permanent donkere kant van Mercurius en af en toe het schemergebied bezoekt.
In zijn latere roman Afspraak met Rama (1973) beschrijft Clarke een gekoloniseerd zonnestelsel dat de Hermians omvat, een geharde tak van de mensheid die leeft op Mercurius en gedijt van de export van metalen en energie. Dezelfde setting en planetaire identiteiten worden gebruikt in zijn roman uit 1976 Imperial Earth.
In de roman van Kurt Vonnegut De sirenes van Titan (1959), een deel van het verhaal speelt zich af in grotten aan de donkere kant van de planeet. Larry Niven's korte verhaal "The Coldest Place" (1964) plaagt de lezer door een wereld te presenteren waarvan wordt gezegd dat het de koudste locatie in het zonnestelsel is, en onthult alleen dat het de donkere kant van Mercurius is (en niet Pluto, zoals het is) algemeen aangenomen).
Mercury dient ook als locatie in veel van de romans en korte verhalen van Kim Stanley Robinson. Deze omvatten De herinnering aan witheid (1985), Blauwe Mars (1996), en 2312 (2012), waarin Mercurius de thuisbasis is van een grote stad genaamd Terminator. Om de schadelijke straling en hitte te vermijden, rolt de stad over de evenaar van de planeet op sporen, in gelijke tred met de rotatie van de planeet, zodat deze de zon voor blijft.
In 2005 publiceerde Ben BovaKwik (een deel van zijn Grand Tour serie) die zich bezighoudt met de verkenning van Mercurius en het koloniseren ervan om zonne-energie te benutten. De roman van Charles Stross uit 2008 Saturnus kinderen betreft een soortgelijk concept als dat van Robinson 2312, waar een stad genaamd Terminator op rails het oppervlak doorkruist en gelijke tred houdt met de rotatie van de planeet.
Voorgestelde methoden:
Er bestaan een aantal mogelijkheden voor een kolonie op Mercurius vanwege de aard van de rotatie, baan, samenstelling en geologische geschiedenis. De langzame rotatieperiode van Mercurius betekent bijvoorbeeld dat één kant van de planeet gedurende langere tijd naar de zon gericht is - waarbij temperaturen van maximaal 427 ° C (800 ° F) worden bereikt - terwijl de weg naar de andere kant extreme kou ervaart (- 193 ° C; -315 ° F).
Bovendien betekent de snelle omlooptijd van de planeet van 88 dagen, gecombineerd met de siderische rotatieperiode van 58,6 dagen, dat het ongeveer 176 aardse dagen duurt voordat de zon terugkeert naar dezelfde plaats aan de hemel (d.w.z. een zonnedag). Dit betekent in wezen dat een enkele dag op Mercurius maar twee van zijn jaren duurt. Dus als een stad aan de nachtzijde zou worden geplaatst en wielen had zodat hij kon blijven bewegen om de zon voor te blijven, zouden mensen kunnen leven zonder bang te hoeven zijn op te branden.
Bovendien betekent de zeer lage axiale kanteling van Mercury (0,034 °) dat de poolgebieden permanent schaduwrijk en koud genoeg zijn om waterijs te bevatten. In de noordelijke regio werden in 2012 een aantal kraters waargenomen door NASA's MESSENGER-sonde, die het bestaan van waterijs en organische moleculen bevestigde. Wetenschappers zijn van mening dat de zuidpool van Mercurius mogelijk ook ijs bevat en beweren dat er aan beide polen naar schatting 100 miljard tot 1 biljoen ton waterijs zou kunnen zijn, dat op sommige plaatsen tot 20 meter dik kan zijn.
In deze regio's zou een kolonie kunnen worden gebouwd met behulp van een proces genaamd 'paraterraforming' - een concept dat in 1992 is uitgevonden door de Britse wiskundige Richard Taylor. In een artikel met de titel 'Paraterraforming - The Worldhouse Concept' beschreef Taylor hoe een overdruk onder druk kon worden gezet het bruikbare gebied van een planeet om een op zichzelf staande atmosfeer te creëren. In de loop van de tijd kan de ecologie in deze koepel worden gewijzigd om aan de menselijke behoeften te voldoen.
In het geval van Mercurius omvat dit het pompen in een ademende atmosfeer en vervolgens het smelten van het ijs om waterdamp en natuurlijke irrigatie te creëren. Uiteindelijk zou het gebied binnen de koepel een leefbare habitat worden, compleet met een eigen watercyclus en koolstofcyclus. Als alternatief kan het water worden verdampt en kan zuurstofgas worden gecreëerd door het te onderwerpen aan zonnestraling (een proces dat bekend staat als fotolyse).
Een andere mogelijkheid zou zijn om ondergronds te bouwen. NASA speelt al jaren met het idee om kolonies te bouwen in stabiele, ondergrondse lavabuizen waarvan bekend is dat ze op de maan bestaan. En geologische gegevens verkregen door de MESSENGER-sonde tijdens flybys die tussen 2008 en 2012 werden uitgevoerd, leidden tot speculatie dat er ook op Mercurius stabiele lavabuizen zouden kunnen bestaan.
Dit omvat informatie verkregen tijdens de flyby van Mercurius van 2009, waaruit bleek dat de planeet in het verleden veel geologisch actiever was dan eerder werd gedacht. Bovendien begon MESSENGER in 2011 vreemde Zwitserse kaasachtige kenmerken op het oppervlak te zien. Deze gaten, die bekend staan als "holtes", kunnen erop wijzen dat er ook op Mercurius ondergrondse buizen bestaan.
Kolonies gebouwd in stabiele lavabuizen zouden van nature worden beschermd tegen kosmische en zonnestraling, extreme temperaturen en zouden onder druk kunnen worden gezet om een ademende atmosfeer te creëren. Bovendien ervaart Mercurius op deze diepte veel minder temperatuurschommelingen en zou het warm genoeg zijn om bewoonbaar te zijn.
Potentiële voordelen:
In één oogopslag lijkt Mercurius op de maan van de aarde, dus het zou afhangen van veel van dezelfde strategieën voor het vestigen van een maanbasis. Het heeft ook overvloedige mineralen te bieden, die de mensheid kunnen helpen evolueren naar een post-schaarste-economie. Net als de aarde is het een terrestrische planeet, wat betekent dat het bestaat uit silicaatgesteenten en metalen die worden onderscheiden tussen een ijzeren kern en silicaatkorst en mantel.
Mercurius bestaat echter voor 70% uit metalen, terwijl de samenstelling van de aarde voor 40% uit metaal bestaat. Bovendien heeft Mercurius een bijzonder grote kern van ijzer en nikkel, dat goed is voor 42% van zijn volume. Ter vergelijking: de kern van de aarde vertegenwoordigt slechts 17% van het volume. Als gevolg hiervan, als Mercurius zou worden gewonnen, zouden er genoeg mineralen kunnen worden geproduceerd om de mensheid voor onbepaalde tijd te overleven.
De nabijheid van de zon betekent ook dat het een enorme hoeveelheid energie kan gebruiken. Dit zou kunnen worden opgevangen door orbitale zonnepanelen, die in staat zouden zijn constant energie te gebruiken en naar de oppervlakte te stralen. Deze energie zou vervolgens naar andere planeten in het zonnestelsel kunnen worden gestraald met behulp van een reeks transferstations die op Lagrange Points zijn geplaatst.
Er is ook de kwestie van de zwaartekracht van Mercurius, dat is 38% procent van de normale aarde. Dit is meer dan het dubbele van wat de maan ervaart, wat betekent dat kolonisten zich er gemakkelijker aan zouden kunnen aanpassen. Tegelijkertijd is het ook laag genoeg om voordelen te bieden wat betreft de export van mineralen, aangezien schepen die van het oppervlak vertrekken minder energie nodig hebben om de ontsnappingssnelheid te bereiken.
Ten slotte is er de afstand tot Mercurius zelf. Op een gemiddelde afstand van ongeveer 93 miljoen km (58 miljoen mijl) varieert Mercurius van 77,3 miljoen km (48 miljoen mijl) tot 222 miljoen km (138 miljoen mijl) van de aarde verwijderd. Dit brengt het een stuk dichterbij dan andere mogelijke bronnen die rijk zijn aan hulpbronnen, zoals de asteroïdengordel (329 - 478 miljoen km ver), Jupiter en zijn manenstelsel (628,7 - 928 miljoen km) of Saturnus (1,2 - 1,67 miljard km).
Bovendien bereikt Mercurius elke 116 dagen een inferieure conjunctie - het punt waar het zich het dichtst bij de aarde bevindt - wat aanzienlijk korter is dan die van Venus of Mars. Kortom, missies die bestemd zijn voor Mercurius zouden bijna elke vier maanden kunnen worden gelanceerd, terwijl lanceringsvensters naar Venus en Mars respectievelijk om de 1.6 jaar en 26 maanden zouden moeten plaatsvinden.
In termen van reistijd zijn er verschillende missies op Mercury geplaatst die ons een schatting kunnen geven van hoe lang het duurt. Bijvoorbeeld het eerste ruimtevaartuig dat naar Mercury reisde, NASA's Zeeman 10 ruimtevaartuigen (gelanceerd in 1973) deden er ongeveer 147 dagen over om daar te komen.
Meer recentelijk NASA's BOODSCHAPPER ruimtevaartuig gelanceerd op 3 augustus 2004 om Mercurius in een baan om de aarde te bestuderen, en maakte zijn eerste vlucht op 14 januari 2008. Dat zijn in totaal 1.260 dagen om van de aarde naar Mercurius te komen. De langere reistijd was te danken aan ingenieurs die de sonde in een baan om de planeet wilden brengen, dus hij moest met een lagere snelheid werken.
Uitdagingen:
Natuurlijk zou een kolonie op Mercurius nog steeds een enorme uitdaging zijn, zowel economisch als technologisch. De kosten van het stichten van een kolonie overal op de planeet zouden enorm zijn en er zouden overvloedige materialen voor nodig zijn om van de aarde te worden vervoerd of ter plaatse te worden gewonnen. Hoe dan ook, voor zo'n operatie zou een grote vloot van ruimteschepen nodig zijn die de reis in een respectabele tijd kunnen maken.
Een dergelijke vloot bestaat nog niet en de kosten voor de ontwikkeling ervan (en de bijbehorende infrastructuur om alle benodigde middelen en voorraden aan Mercurius te krijgen) zouden enorm zijn. Vertrouwen op robots en in-situ gebruik van hulpbronnen (ISRU) zou zeker de kosten verlagen en de hoeveelheid materiaal die moet worden verscheept verminderen. Maar deze robots en hun operaties moeten worden beschermd tegen straling en zonnevlammen totdat ze de klus hebben geklaard.
In wezen is de situatie alsof je probeert een schuilplaats te creëren midden in een onweersbui. Als het klaar is, kun je schuilen. Maar in de tussentijd wordt u waarschijnlijk nat en vies! En zelfs als de kolonie eenmaal compleet was, zouden de kolonisten zelf te maken krijgen met de altijd aanwezige gevaren van blootstelling aan straling, decompressie en extreme hitte en kou.
Als zodanig zou een kolonie op Mercurius sterk afhankelijk zijn van de technologie (die nogal geavanceerd zou moeten zijn). Totdat de kolonie zelfvoorzienend werd, zouden degenen die daar woonden ook afhankelijk zijn van aanvoerzendingen die regelmatig van de aarde zouden moeten komen (nogmaals, verzendkosten!)
Maar toen de noodzakelijke technologie eenmaal was ontwikkeld en we een kosteneffectieve manier konden bedenken om een of meer nederzettingen te creëren en naar Mercurius te verzenden, konden we uitkijken naar een kolonie die ons onbeperkte energie en mineralen zou kunnen opleveren. En we zouden een groep menselijke buren hebben die bekend staan als Hermians!
Zoals met al het andere met betrekking tot kolonisatie en terraforming, is de enige resterende vraag, als we eenmaal hebben vastgesteld dat het in feite mogelijk is, "hoeveel willen we uitgeven?"
We hebben bij Space Magazine veel interessante artikelen over kolonisatie geschreven. Hier is waarom eerst de maan koloniseren ?, Venus koloniseren met drijvende steden, zullen we ooit Mars koloniseren?, En de definitieve gids voor terraforming.
Astronomy Cast heeft ook enkele interessante afleveringen over dit onderwerp. Bekijk aflevering 95: Humans to Mars, deel 2 - kolonisten, aflevering 115: de maan, deel 3 - terugkeer naar de maan, aflevering 381: holle asteroïden in sciencefiction.
Bronnen:
- geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
- Taylor, Richard L. S. (1992) Paraterraforming - Het concept van het wereldhuis. Journal of the British Interplanetary Society, vol. 45, nee. 8
- Viorel Badescu, Kris Zacny (eds). Inner zonnestelsel: prospectieve energie en materiële hulpbronnen. Springer, 2015
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
- nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
