HOE KUNNEN WE VENUS VORMEN?

Send

Voortbordurend op onze "Definitive Guide to Terraforming", presenteert Space Magazine graag onze gids voor terraforming Venus. Het is misschien mogelijk om dit ooit te doen, wanneer onze technologie ver genoeg vooruitgaat. Maar de uitdagingen zijn talrijk en vrij specifiek.

De planeet Venus wordt vaak de 'zusterplaneet' van de aarde genoemd, en terecht. Behalve dat ze bijna even groot zijn, zijn Venus en Aarde qua massa vergelijkbaar en hebben ze zeer vergelijkbare composities (beide zijn terrestrische planeten). Als een naburige planeet naar de aarde draait Venus ook om de zon binnen zijn "Goudlokje-zone" (ook bekend als bewoonbare zone). Maar natuurlijk zijn er veel belangrijke verschillen tussen de planeten die Venus onbewoonbaar maken.

Om te beginnen is de atmosfeer meer dan 90 keer dikker dan die van de aarde, is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur heet genoeg om lood te smelten en is de lucht een giftige rook die bestaat uit kooldioxide en zwavelzuur. Als zodanig, als mensen daar willen wonen, een serieuze ecologische techniek - aka. terraforming - is eerst nodig. En gezien de overeenkomsten met de aarde, denken veel wetenschappers dat Venus een uitstekende kandidaat zou zijn voor terraforming, meer nog dan Mars!

In de afgelopen eeuw is het concept van terraforming Venus meerdere keren verschenen, zowel in termen van sciencefiction als als onderwerp van wetenschappelijk onderzoek. Terwijl behandelingen van het onderwerp in het begin van de 20e eeuw grotendeels fantastisch waren, vond er een overgang plaats met het begin van het ruimtetijdperk. Naarmate onze kennis van Venus verbeterde, deden ook de voorstellen om het landschap te veranderen om meer geschikt te zijn voor menselijke bewoning.

Voorbeelden in fictie:

Sinds het begin van de 20e eeuw is het idee van het ecologisch transformeren van Venus onderzocht in fictie. Het vroegst bekende voorbeeld is dat van Olaf Stapleton Laatste en eerste mannen (1930), waarvan er twee hoofdstukken zijn gewijd aan het beschrijven hoe de afstammelingen van de mensheid Venus na de aarde onbewoonbaar maken; en pleeg daarbij genocide tegen het inheemse waterleven.

In de jaren vijftig en zestig, als gevolg van het begin van het ruimtetijdperk, begon terraforming te verschijnen in veel sciencefictionwerken. Poul Anderson schreef in de jaren vijftig ook veel over terraforming. In zijn roman uit 1954, The Big RainVenus wordt gedurende een zeer lange tijd veranderd door planetaire technische technieken. Het boek was zo invloedrijk dat de term "Big Rain" sindsdien synoniem is geworden met de terravorming van Venus.

In 1991 suggereerde auteur G. David Nordley in zijn korte verhaal ("The Snows of Venus") dat Venus zou kunnen worden opgedreven tot een daglengte van 30 aardse dagen door de atmosfeer van Venus te exporteren via massabestuurders. Auteur Kim Stanley Robinson werd beroemd vanwege zijn realistische weergave van terraforming in de Mars Trilogy - welke bevatte Rode Mars, Groene Mars en Blauwe Mars.

In 2012 volgde hij deze serie op met de release van 2312, een sciencefictionroman over de kolonisatie van het hele zonnestelsel - inclusief Venus. De roman onderzocht ook de vele manieren waarop Venus in de vorm van een terras kan worden gevormd, variërend van wereldwijde afkoeling tot koolstofvastlegging, die allemaal gebaseerd waren op wetenschappelijke studies en voorstellen.

Voorgestelde methoden:

De eerste voorgestelde methode voor het terravormen van Venus werd in 1961 gemaakt door Carl Sagan. In een paper getiteld "The Planet Venus" pleitte hij voor het gebruik van genetisch gemanipuleerde bacteriën om de koolstof in de atmosfeer om te zetten in organische moleculen. Dit werd echter onpraktisch gemaakt door de daaropvolgende ontdekking van zwavelzuur in de wolken van Venus en de effecten van zonnewind.

In zijn studie "Terraforming Venus Quickly" uit 1991 stelde de Britse wetenschapper Paul Birch voor om de atmosfeer van Venus te bombarderen met waterstof. De resulterende reactie zou grafiet en water produceren, waarvan het laatste naar de oppervlakte zou vallen en ongeveer 80% van het oppervlak in oceanen zou bedekken. Gezien de hoeveelheid waterstof die nodig is, zou deze rechtstreeks uit een van de gasreuzen of hun maanijs moeten worden gewonnen.

Het voorstel zou ook vereisen dat ijzeraërosol aan de atmosfeer wordt toegevoegd, die kan worden afgeleid uit een aantal bronnen (d.w.z. de maan, asteroïden, kwik). De resterende atmosfeer, naar schatting ongeveer 3 bar (driemaal die van de aarde), zou voornamelijk bestaan uit stikstof, waarvan sommige zullen oplossen in de nieuwe oceanen, waardoor de atmosferische druk verder wordt verlaagd.

Een ander idee is om Venus te bombarderen met geraffineerd magnesium en calcium, dat koolstof zou vastleggen in de vorm van calcium en magnesiumcarbonaten. In hun paper uit 1996, "The stabiliteit van het klimaat op Venus", gaven Mark Bullock en David H. Grinspoon van de Universiteit van Colorado in Boulder aan dat Venus 'eigen afzettingen van calcium- en magnesiumoxiden voor dit proces zouden kunnen worden gebruikt. Door mijnbouw zouden deze mineralen aan het oppervlak kunnen worden blootgesteld, waardoor ze zouden kunnen fungeren als koolstofputten.

Bullock en Grinspoon beweren echter ook dat dit een beperkt koelend effect zou hebben - tot ongeveer 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) en alleen de atmosferische druk zou verlagen tot naar schatting 43 bar. Vandaar dat er extra voorraden calcium en magnesium nodig zijn om de 8 × 10 te halen²⁰ kg calcium of 5 × 10²⁰ kg magnesium nodig, die hoogstwaarschijnlijk uit asteroïden moet worden gewonnen.

Het concept van zonneschermen is ook onderzocht, waarbij een reeks kleine ruimtevaartuigen of een enkele grote lens zou worden gebruikt om zonlicht van het oppervlak van een planeet af te leiden, waardoor de temperatuur op aarde zou dalen. Voor Venus, dat twee keer zoveel zonlicht absorbeert als de aarde, wordt aangenomen dat zonnestraling een belangrijke rol heeft gespeeld in het weggelopen broeikaseffect dat het heeft gemaakt tot wat het nu is.

Zo'n schaduw zou ruimtegebonden kunnen zijn, gelegen in het punt Zon-Venus L1 Lagrangian, waar het zou voorkomen dat enig zonlicht Venus zou bereiken. Bovendien zou deze schaduw ook dienen om de zonnewind te blokkeren, waardoor de hoeveelheid straling waaraan het oppervlak van Venus wordt blootgesteld, wordt verminderd (een ander belangrijk probleem als het gaat om bewoonbaarheid). Deze afkoeling zou resulteren in het vloeibaar maken of bevriezen van atmosferisch CO², dat vervolgens aan de oppervlakte zou worden gedepoteerd als droog ijs (dat naar de wereld zou kunnen worden vervoerd of ondergronds zou worden afgezonderd).

Als alternatief kunnen zonnereflectoren in de atmosfeer of op het oppervlak worden geplaatst. Dit kan bestaan uit grote reflecterende ballonnen, vellen koolstofnanobuisjes of grafeen of materiaal met een laag albedo. De eerste mogelijkheid biedt twee voordelen: ten eerste zouden atmosferische reflectoren ter plaatse kunnen worden gebouwd met behulp van lokaal geproduceerde koolstof. Ten tweede is de atmosfeer van Venus zo dicht dat dergelijke structuren gemakkelijk bovenop de wolken kunnen zweven.

NASA-wetenschapper Geoffrey A. Landis heeft ook voorgesteld dat steden boven de wolken van Venus kunnen worden gebouwd, die op hun beurt zowel als zonneschild als als verwerkingsstation kunnen fungeren. Deze zouden aanvankelijke woonruimtes bieden voor kolonisten en zouden fungeren als terraformers, waarbij de atmosfeer van Venus geleidelijk zou worden omgezet in iets leefbaars, zodat de kolonisten naar de oppervlakte konden migreren.

Een andere suggestie heeft te maken met de rotatiesnelheid van Venus. Venus roteert eenmaal per 243 dagen, wat veruit de langzaamste rotatieperiode is van alle grote planeten. Als zodanig ervaren Venus 'extreem lange dagen en nachten, wat voor de meeste bekende aardse plant- en diersoorten moeilijk kan zijn om zich aan aan te passen. De langzame rotatie verklaart waarschijnlijk ook het ontbreken van een aanzienlijk magnetisch veld.

Om dit aan te pakken, stelde Paul Birch, lid van de British Interplanetary Society, voor om een systeem van orbitale zonnespiegels te creëren nabij het L1 Lagrange-punt tussen Venus en de zon. In combinatie met een solettaspiegel in polaire baan zouden deze een lichtcyclus van 24 uur opleveren.

Er is ook gesuggereerd dat de rotatiesnelheid van Venus kan worden opgevoerd door het oppervlak te raken met impactors of door dicht langs te vliegen met lichamen die groter zijn dan 96,5 km (60 mijl) in diameter. Er is ook de suggestie om massadrivers en dynamische compressieleden te gebruiken om de rotatiekracht te genereren die nodig is om Venus te versnellen tot het punt waar het een dag-nachtcyclus ervoer die identiek was aan die van de aarde (zie hierboven).

Dan is er de mogelijkheid om een deel van de atmosfeer van Venus te verwijderen, wat op een aantal manieren kan worden bereikt. Om te beginnen zouden op het oppervlak gerichte impactors een deel van de atmosfeer de ruimte in blazen. Andere methoden zijn onder meer ruimteliften en massaversnellers (ideaal geplaatst op ballonnen of platforms boven de wolken), die geleidelijk gas uit de atmosfeer kunnen scheppen en het de ruimte in kunnen sturen.

Potentiële voordelen:

Een van de belangrijkste redenen om Venus te koloniseren en het klimaat voor menselijke bewoning te veranderen, is het vooruitzicht om een 'back-uplocatie' voor de mensheid te creëren. En gezien het scala aan keuzes - Mars, de Maan en het Buitenste Zonnestelsel - heeft Venus verschillende dingen waarvoor de anderen niet gaan. Dit alles benadrukt waarom Venus bekend staat als de 'zusterplaneet' van de aarde.

Om te beginnen is Venus een terrestrische planeet die qua grootte, massa en samenstelling vergelijkbaar is met de aarde. Dit is de reden waarom Venus dezelfde zwaartekracht heeft als de aarde, wat ongeveer 90% is (of 0,904)g, Om precies te zijn. Als gevolg hiervan zouden mensen die op Venus wonen een veel lager risico lopen op het ontwikkelen van gezondheidsproblemen die verband houden met de tijd die doorgebracht wordt in gewichtloosheid en microzwaartekrachtomgevingen - zoals osteoporose en spierdegeneratie.

De relatieve nabijheid van Venus tot de aarde zou het transport en de communicatie ook gemakkelijker maken dan met de meeste andere locaties in het zonnestelsel. Met de huidige voortstuwingssystemen komen vensters naar Venus elke 584 dagen voor, vergeleken met de 780 dagen voor Mars. De vliegtijd is ook iets korter omdat Venus de planeet het dichtst bij de aarde is. Op de dichtste nadering is het 40 miljoen km ver, vergeleken met 55 miljoen km voor Mars.

Een andere reden heeft te maken met het weggelopen broeikaseffect van Venus, wat de reden is voor de extreme hitte en atmosferische dichtheid van de planeet. Bij het testen van verschillende ecologische engineeringtechnieken zouden onze wetenschappers veel leren over hun effectiviteit. Deze informatie zal op haar beurt erg handig zijn in de voortdurende strijd tegen klimaatverandering hier op aarde.

En in de komende decennia zal deze strijd waarschijnlijk behoorlijk intens worden. Zoals de NOAA in maart 2015 meldde, is het kooldioxidegehalte in de atmosfeer nu hoger dan 400 ppm, een niveau dat sinds het Plioceen-tijdperk niet meer werd waargenomen - toen de temperatuur en het zeeniveau op aarde aanzienlijk hoger waren. En zoals een reeks door NASA berekende scenario's laat zien, zal deze trend zich waarschijnlijk voortzetten tot 2100, met ernstige gevolgen.

In één scenario zal de kooldioxide-uitstoot tegen het einde van de eeuw met ongeveer 550 ppm afvlakken, wat resulteert in een gemiddelde temperatuurstijging van 2,5 ° C (4,5 ° F). In het tweede scenario stijgt de kooldioxide-uitstoot tot ongeveer 800 ppm, wat resulteert in een gemiddelde toename van ongeveer 4,5 ° C (8 ° F). Terwijl de in het eerste scenario voorspelde stijgingen duurzaam zijn, zal in het laatste scenario het leven op veel delen van de planeet onhoudbaar worden.

Dus naast het creëren van een tweede thuis voor de mensheid, kan terraforming Venus er ook voor zorgen dat de aarde een levensvatbaar thuis blijft voor onze soort. En natuurlijk betekent het feit dat Venus een terrestrische planeet is, dat het over overvloedige natuurlijke hulpbronnen beschikt die kunnen worden geoogst, wat de mensheid helpt een economie na de schaarste te bereiken.

Uitdagingen:

Afgezien van de overeenkomsten die Venus heeft met de aarde (d.w.z. grootte, massa en compositie), zijn er tal van verschillen die het vormen van terrassen en het koloniseren ervan tot een grote uitdaging zouden maken. Ten eerste zou het verminderen van de hitte en druk van de atmosfeer van Venus een enorme hoeveelheid energie en hulpbronnen vergen. Het zou ook infrastructuur vereisen die nog niet bestaat en erg duur zou zijn om te bouwen.

Het zou bijvoorbeeld enorme hoeveelheden metaal en geavanceerde materialen vereisen om een orbitale schaduw te bouwen die groot genoeg is om de atmosfeer van Venus te koelen tot het punt dat het broeikaseffect zou worden gestopt. Een dergelijke structuur, indien geplaatst op L1, zou ook vier keer de diameter van Venus zelf moeten zijn. Het zou in de ruimte moeten worden gemonteerd, waarvoor een enorme vloot robotassemblages nodig zou zijn.

Daarentegen zou het verhogen van de rotatiesnelheid van Venus enorme energie vereisen, om nog maar te zwijgen van een aanzienlijk aantal impactors die uit het buitenste zonnestelsel zouden moeten komen - voornamelijk van de Kuipergordel. In al deze gevallen zou een grote vloot van ruimteschepen nodig zijn om het benodigde materiaal te vervoeren, en ze zouden moeten worden uitgerust met geavanceerde aandrijfsystemen die de reis binnen een redelijke tijd zouden kunnen maken.

Momenteel bestaan dergelijke aandrijfsystemen niet en conventionele methoden - variërend van ionenmotoren tot chemische drijfgassen - zijn niet snel of zuinig genoeg. Ter illustratie: NASA's Nieuwe horizonten missie duurde meer dan 11 jaar om zijn historische rendez-vous met Pluto in de Kuipergordel te maken, met behulp van conventionele raketten en de zwaartekrachthulpmethode.

Ondertussen is de Dageraad De missie, die afhankelijk was van ionische voortstuwing, had bijna vier jaar nodig om Vesta in de asteroïdengordel te bereiken. Geen van beide methoden is praktisch voor het maken van herhaalde reizen naar de Kuipergordel en het terughalen van ijzige kometen en asteroïden, en de mensheid is bij lange na niet het aantal schepen dat we hiervoor nodig zouden hebben.

Hetzelfde probleem met hulpbronnen geldt voor het concept van het plaatsen van zonnereflectoren boven de wolken. De hoeveelheid materiaal zou groot moeten zijn en op zijn plaats moeten blijven lang nadat de atmosfeer was gewijzigd, aangezien het oppervlak van Venus momenteel volledig is omgeven door wolken. Venus heeft ook al sterk reflecterende wolken, dus elke benadering zou zijn huidige albedo (0,65) aanzienlijk moeten overtreffen om een verschil te maken.

En als het gaat om het verwijderen van de atmosfeer van Venus, zijn de dingen even uitdagend. In 1994 voerden James B. Pollack en Carl Sagan berekeningen uit die erop wezen dat een impactor met een diameter van 700 km die Venus met hoge snelheid raakt, minder dan een duizendste van de totale atmosfeer zou bedragen. Bovendien zouden de opbrengsten afnemen naarmate de dichtheid van de atmosfeer afneemt, wat betekent dat duizenden gigantische impactors nodig zijn.

Bovendien zou het grootste deel van de uitgestoten atmosfeer in een baan rond de zon in de buurt van Venus terechtkomen en - zonder verdere tussenkomst - door het zwaartekrachtveld van Venus kunnen worden opgevangen en weer deel van de atmosfeer worden. Het verwijderen van atmosferisch gas met ruimteliften zou moeilijk zijn omdat de geostationaire baan van de planeet zich op een onpraktische afstand boven het oppervlak bevindt, waar het verwijderen van massaversnellers tijdrovend en erg duur zou zijn.

Conclusie:

Samengevat zijn de potentiële voordelen van terraforming Venus duidelijk. De mensheid zou een tweede thuis krijgen, we zouden haar bronnen aan die van ons kunnen toevoegen en we zouden waardevolle technieken leren die catastrofale veranderingen hier op aarde kunnen helpen voorkomen. Het is echter moeilijk om op het punt te komen waarop die voordelen kunnen worden gerealiseerd.

Zoals de meeste voorgestelde terravormende ondernemingen, moeten veel obstakels van tevoren worden aangepakt. De belangrijkste hiervan zijn transport en logistiek, het mobiliseren van een enorme vloot van robotarbeiders en het vervoeren van vaartuigen om de benodigde middelen te benutten. Daarna zou een verbintenis van meerdere generaties moeten worden aangegaan, die financiële middelen zou verschaffen om de klus tot een goed einde te brengen. Geen gemakkelijke taak onder de meest ideale omstandigheden.

Het volstaat te zeggen dat dit de mensheid op korte termijn niet kan. Als we echter naar de toekomst kijken, lijkt het idee dat Venus op alle mogelijke manieren onze "zusterplaneet" wordt - met oceanen, bouwland, dieren in het wild en steden - zeker een mooi en haalbaar doel. De enige vraag is: hoe lang moeten we wachten?

We hebben veel interessante artikelen over terraforming geschreven hier bij Space Magazine. Hier is de definitieve gids voor terraforming, kunnen we de maan terraformeren ?, moeten we Mars terraformen ?, hoe kunnen we Mars terraformen? en het studententeam wil Mars vormen met behulp van cyanobacteriën.

We hebben ook artikelen die de meer radicale kant van terraforming onderzoeken, zoals Could We Terraform Jupiter ?, Could We Terraform The Sun? En Could We Terraform A Black Hole?

Ga voor meer informatie naar Terraforming Mars tijdens NASA Quest! en NASA's Journey to Mars.

En als je de video die hierboven is gepost leuk vond, ga dan naar onze Patreon-pagina en ontdek hoe je deze video's vroeg kunt krijgen terwijl je ons helpt om je nog meer geweldige inhoud te bieden!