¿CóMO TERRAFORMAMOS VENUS?

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Continuando con nuestra "Guía definitiva para la terraformación", la revista Space se complace en presentar a nuestra guía para la terraformación de Venus. Podría ser posible hacer esto algún día, cuando nuestra tecnología avance lo suficiente. Pero los desafíos son numerosos y bastante específicos.

El planeta Venus a menudo se conoce como el "Planeta Hermano" de la Tierra, y con razón. Además de ser casi del mismo tamaño, Venus y la Tierra son similares en masa y tienen composiciones muy similares (ambos son planetas terrestres). Como planeta vecino a la Tierra, Venus también orbita alrededor del Sol dentro de su "Zona Ricitos de Oro" (también conocida como zona habitable). Pero, por supuesto, hay muchas diferencias clave entre los planetas que hacen que Venus sea inhabitable.

Para empezar, es una atmósfera 90 veces más gruesa que la de la Tierra, su temperatura superficial promedio es lo suficientemente alta como para derretir el plomo, y el aire es un humo tóxico que consiste en dióxido de carbono y ácido sulfúrico. Como tal, si los humanos quieren vivir allí, alguna ingeniería ecológica seria, también conocida como. terraformación: primero se necesita. Y dadas sus similitudes con la Tierra, muchos científicos piensan que Venus sería un candidato ideal para la terraformación, ¡incluso más que Marte!

Durante el siglo pasado, el concepto de terraformación de Venus ha aparecido varias veces, tanto en términos de ciencia ficción como como tema de estudio académico. Mientras que los tratamientos del tema fueron en gran medida fantásticos a principios del siglo XX, se produjo una transición con el comienzo de la era espacial. A medida que nuestro conocimiento de Venus mejoró, también lo hicieron las propuestas para alterar el paisaje para que fuera más adecuado para la habitación humana.

Ejemplos en la ficción:

Desde principios del siglo XX, la idea de transformar ecológicamente a Venus ha sido explorada en la ficción. El primer ejemplo conocido es el de Olaf Stapleton Últimos y primeros hombres (1930), dos capítulos de los cuales están dedicados a describir cómo los descendientes de la humanidad terraforman Venus después de que la Tierra se vuelve inhabitable; y en el proceso, cometer genocidio contra la vida acuática nativa.

En los años 50 y 60, debido al comienzo de la era espacial, la terraformación comenzó a aparecer en muchas obras de ciencia ficción. Poul Anderson también escribió extensamente sobre terraformación en la década de 1950. En su novela de 1954, La gran lluvia, Venus se altera a través de técnicas de ingeniería planetaria durante un período de tiempo muy largo. El libro fue tan influyente que el término "Gran Lluvia" se ha convertido en sinónimo de la terraformación de Venus.

En 1991, el autor G. David Nordley sugirió en su cuento ("Las nieves de Venus") que Venus podría ser transformado en un día de 30 días terrestres exportando su atmósfera de Venus a través de impulsores masivos. El autor Kim Stanley Robinson se hizo famoso por su representación realista de la terraformación en el Trilogía de Marte - que incluía Marte Rojo, Marte Verde y Marte Azul

En 2012, siguió esta serie con el lanzamiento de 2312, una novela de ciencia ficción que se ocupó de la colonización de todo el Sistema Solar, que incluye a Venus. La novela también exploró las muchas formas en que Venus podría ser terraformado, desde enfriamiento global hasta secuestro de carbono, todo lo cual se basó en estudios y propuestas académicas.

Métodos propuestos:

El primer método propuesto para terraformar Venus fue realizado en 1961 por Carl Sagan. En un artículo titulado "El planeta Venus", abogó por el uso de bacterias genéticamente modificadas para transformar el carbono en la atmósfera en moléculas orgánicas. Sin embargo, esto se hizo poco práctico debido al descubrimiento posterior de ácido sulfúrico en las nubes de Venus y los efectos del viento solar.

En su estudio de 1991 "Terraformando Venus rápidamente", el científico británico Paul Birch propuso bombardear la atmósfera de Venus con hidrógeno. La reacción resultante produciría grafito y agua, la última de las cuales caería a la superficie y cubriría aproximadamente el 80% de la superficie en los océanos. Dada la cantidad de hidrógeno necesaria, tendría que ser cosechada directamente de uno de los gigantes del gas o del hielo de su luna.

La propuesta también requeriría la adición de aerosol de hierro a la atmósfera, que podría derivarse de varias fuentes (es decir, la Luna, los asteroides, el mercurio). La atmósfera restante, estimada en alrededor de 3 bares (tres veces la de la Tierra), estaría compuesta principalmente de nitrógeno, parte del cual se disolvería en los nuevos océanos, reduciendo aún más la presión atmosférica.

Otra idea es bombardear Venus con magnesio y calcio refinados, que secuestrarían carbono en forma de carbonatos de calcio y magnesio. En su artículo de 1996, "La estabilidad del clima en Venus", Mark Bullock y David H. Grinspoon de la Universidad de Colorado en Boulder indicaron que los depósitos de óxidos de calcio y magnesio de Venus podrían usarse para este proceso. A través de la minería, estos minerales podrían estar expuestos a la superficie, actuando como sumideros de carbono.

Sin embargo, Bullock y Grinspoon también afirman que esto tendría un efecto de enfriamiento limitado, a aproximadamente 400 K (126.85 ° C; 260.33 ° F) y solo reduciría la presión atmosférica a un estimado de 43 bares. Por lo tanto, se necesitarían suministros adicionales de calcio y magnesio para lograr el 8 × 10²⁰ kg de calcio o 5 × 10²⁰ Se requieren kg de magnesio, que muy probablemente tendrían que extraerse de los asteroides.

También se ha explorado el concepto de pantallas solares, lo que implicaría el uso de una serie de naves espaciales pequeñas o una sola lente grande para desviar la luz solar de la superficie de un planeta, reduciendo así las temperaturas globales. Para Venus, que absorbe el doble de luz solar que la Tierra, se cree que la radiación solar ha jugado un papel importante en el efecto invernadero desbocado que lo ha convertido en lo que es hoy.

Tal sombra podría estar basada en el espacio, ubicada en el punto Lagrangiano Sol-Venus L1, donde evitaría que algo de luz solar llegue a Venus. Además, esta sombra también serviría para bloquear el viento solar, reduciendo así la cantidad de radiación a la que está expuesta la superficie de Venus (otro tema clave cuando se trata de habitabilidad). Este enfriamiento daría como resultado la licuefacción o congelación del CO² atmosférico, que luego se depositaría en la superficie como hielo seco (que podría enviarse fuera del mundo o secuestrarse bajo tierra).

Alternativamente, los reflectores solares podrían colocarse en la atmósfera o en la superficie. Esto podría consistir en grandes globos reflectantes, láminas de nanotubos de carbono o grafeno, o material de bajo albedo. La primera posibilidad ofrece dos ventajas: por un lado, los reflectores atmosféricos podrían construirse in situ, utilizando carbono de origen local. En segundo lugar, la atmósfera de Venus es lo suficientemente densa como para que tales estructuras puedan flotar fácilmente sobre las nubes.

El científico de la NASA Geoffrey A. Landis también propuso que las ciudades podrían construirse sobre las nubes de Venus, que a su vez podrían actuar como un escudo solar y como estaciones de procesamiento. Estos proporcionarían espacios de vida iniciales para los colonos y actuarían como terraformadores, convirtiendo gradualmente la atmósfera de Venus en algo habitable para que los colonos pudieran migrar a la superficie.

Otra sugerencia tiene que ver con la velocidad de rotación de Venus. Venus gira una vez cada 243 días, que es, con mucho, el período de rotación más lento de cualquiera de los planetas principales. Como tal, las experiencias de Venus son extremadamente largas durante días y noches, lo que podría resultar difícil para las especies más conocidas de plantas y animales de la Tierra para adaptarse. La rotación lenta también probablemente explica la falta de un campo magnético significativo.

Para abordar esto, el miembro de la Sociedad Interplanetaria Británica Paul Birch sugirió crear un sistema de espejos solares orbitales cerca del punto L1 Lagrange entre Venus y el Sol. Combinado con un espejo de soletta en órbita polar, proporcionaría un ciclo de luz de 24 horas.

También se ha sugerido que la velocidad de rotación de Venus podría aumentarse golpeando la superficie con impactadores o realizando sobrevuelos cercanos utilizando cuerpos de más de 96.5 km (60 millas) de diámetro. También se sugiere utilizar controladores de masa y miembros de compresión dinámica para generar la fuerza de rotación necesaria para acelerar Venus hasta el punto en que experimentó un ciclo día-noche idéntico al de la Tierra (ver arriba).

Luego existe la posibilidad de eliminar parte de la atmósfera de Venus, lo que podría lograrse de varias maneras. Para empezar, los impactadores dirigidos a la superficie expulsarían parte de la atmósfera al espacio. Otros métodos incluyen elevadores espaciales y aceleradores de masa (colocados idealmente en globos o plataformas sobre las nubes), que podrían recoger gradualmente el gas de la atmósfera y expulsarlo al espacio.

Beneficios potenciales:

Una de las razones principales para colonizar Venus y alterar su clima para el asentamiento humano es la posibilidad de crear una "ubicación de respaldo" para la humanidad. Y dado el rango de opciones (Marte, la Luna y el Sistema Solar Exterior), Venus tiene varias cosas a su favor que los demás no. Todo esto resalta por qué Venus es conocida como el "Planeta Hermana" de la Tierra.

Para empezar, Venus es un planeta terrestre que es similar en tamaño, masa y composición a la Tierra. Es por eso que Venus tiene una gravedad similar a la de la Tierra, que se trata de lo que experimentamos 90% (o 0.904sol, para ser exacto. Como resultado, los humanos que viven en Venus tendrían un riesgo mucho menor de desarrollar problemas de salud asociados con el tiempo que pasan en entornos de ingravidez y microgravedad, como la osteoporosis y la degeneración muscular.

La relativa proximidad de Venus a la Tierra también facilitaría el transporte y las comunicaciones que con la mayoría de las otras ubicaciones en el sistema solar. Con los sistemas de propulsión actuales, las ventanas de lanzamiento a Venus ocurren cada 584 días, en comparación con los 780 días para Marte. El tiempo de vuelo también es algo más corto ya que Venus es el planeta más cercano a la Tierra. En su aproximación más cercana, está a 40 millones de km de distancia, en comparación con los 55 millones de km de Marte.

Otra razón tiene que ver con el efecto invernadero desbocado de Venus, que es la razón del calor extremo y la densidad atmosférica del planeta. Al probar varias técnicas de ingeniería ecológica, nuestros científicos aprenderían mucho sobre su efectividad. Esta información, a su vez, será muy útil en la lucha en curso contra el cambio climático aquí en la Tierra.

Y en las próximas décadas, es probable que esta lucha se vuelva bastante intensa. Como informó la NOAA en marzo de 2015, los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera ahora han superado las 400 ppm, un nivel no visto desde la Era del Plioceno, cuando las temperaturas globales y el nivel del mar eran significativamente más altos. Y como muestran una serie de escenarios calculados por la NASA, es probable que esta tendencia continúe hasta 2100, con graves consecuencias.

En un escenario, las emisiones de dióxido de carbono se nivelarán a aproximadamente 550 ppm hacia el final del siglo, lo que resultará en un aumento de temperatura promedio de 2.5 ° C (4.5 ° F). En el segundo escenario, las emisiones de dióxido de carbono aumentan a aproximadamente 800 ppm, lo que resulta en un aumento promedio de aproximadamente 4.5 ° C (8 ° F). Mientras que los aumentos pronosticados en el primer escenario son sostenibles, en el segundo escenario, la vida se volverá insostenible en muchas partes del planeta.

Entonces, además de crear un segundo hogar para la humanidad, la terraformación de Venus también podría ayudar a garantizar que la Tierra siga siendo un hogar viable para nuestra especie. Y, por supuesto, el hecho de que Venus sea un planeta terrestre significa que tiene abundantes recursos naturales que podrían aprovecharse, lo que ayuda a la humanidad a lograr una economía "post-escasez".

Desafíos:

Más allá de las similitudes que Venus tiene con la Tierra (es decir, tamaño, masa y composición), existen numerosas diferencias que harían que la terraformación y la colonización fueran un gran desafío. Por un lado, reducir el calor y la presión de la atmósfera de Venus requeriría una enorme cantidad de energía y recursos. También requeriría una infraestructura que aún no existe y sería muy costosa de construir.

Por ejemplo, requeriría inmensas cantidades de metal y materiales avanzados para construir una sombra orbital lo suficientemente grande como para enfriar la atmósfera de Venus hasta el punto de detener su efecto invernadero. Dicha estructura, si se coloca en L1, también necesitaría ser cuatro veces el diámetro de Venus. Tendría que ensamblarse en el espacio, lo que requeriría una flota masiva de ensambladores de robots.

En contraste, aumentar la velocidad de rotación de Venus requeriría una energía tremenda, sin mencionar un número significativo de impactadores que tendrían que conectarse desde el Sistema solar exterior, principalmente desde el Cinturón de Kuiper. En todos estos casos, se necesitaría una gran flota de naves espaciales para transportar el material necesario, y necesitarían estar equipados con sistemas de conducción avanzados que pudieran hacer el viaje en un período de tiempo razonable.

Actualmente, no existen tales sistemas de accionamiento, y los métodos convencionales, que van desde motores de iones hasta propulsores químicos, no son lo suficientemente rápidos ni económicos. Para ilustrar, la NASA Nuevos horizontes La misión tardó más de 11 años en hacer su cita histórica con Plutón en el Cinturón de Kuiper, utilizando cohetes convencionales y el método de asistencia por gravedad.

Mientras tanto, el Amanecer La misión, que dependía de la propulsión iónica, tardó casi cuatro años en llegar a Vesta en el Cinturón de Asteroides. Ninguno de los dos métodos es práctico para realizar viajes repetidos al Cinturón de Kuiper y transportar cometas y asteroides helados, y la humanidad no tiene cerca el número de barcos que necesitaríamos para hacer esto.

El mismo problema de recursos es válido para el concepto de colocar reflectores solares sobre las nubes. La cantidad de material tendría que ser grande y debería permanecer en su lugar mucho después de que la atmósfera hubiera sido modificada, ya que la superficie de Venus está completamente cubierta por nubes. Además, Venus ya tiene nubes altamente reflectantes, por lo que cualquier enfoque tendría que superar significativamente su albedo actual (0,65) para marcar la diferencia.

Y cuando se trata de eliminar la atmósfera de Venus, las cosas son igualmente desafiantes. En 1994, James B. Pollack y Carl Sagan realizaron cálculos que indicaban que un impactador de 700 km de diámetro golpeando a Venus a alta velocidad representaría menos de una milésima parte de la atmósfera total. Además, habría rendimientos decrecientes a medida que disminuye la densidad de la atmósfera, lo que significa que se necesitarían miles de impactadores gigantes.

Además, la mayor parte de la atmósfera expulsada entraría en órbita solar cerca de Venus y, sin más intervención, podría ser capturada por el campo gravitacional de Venus y volver a formar parte de la atmósfera. Eliminar el gas atmosférico usando los elevadores espaciales sería difícil porque la órbita geoestacionaria del planeta se encuentra a una distancia poco práctica por encima de la superficie, donde eliminar usando aceleradores de masa llevaría mucho tiempo y sería muy costoso.

Conclusión:

En resumen, los beneficios potenciales de la terraformación de Venus son claros. La humanidad tendría un segundo hogar, podríamos agregar sus recursos a los nuestros, y aprenderíamos técnicas valiosas que podrían ayudar a prevenir un cambio catastrófico aquí en la Tierra. Sin embargo, llegar al punto donde esos beneficios podrían realizarse es la parte difícil.

Como la mayoría de las empresas de terraformación propuestas, muchos obstáculos deben abordarse de antemano. Los principales son el transporte y la logística, la movilización de una flota masiva de trabajadores robóticos y el transporte de embarcaciones para aprovechar los recursos necesarios. Después de eso, se necesitaría un compromiso multigeneracional, proporcionando recursos financieros para completar el trabajo. No es una tarea fácil en las condiciones más ideales.

Baste decir que esto es algo que la humanidad no puede hacer a corto plazo. Sin embargo, mirando hacia el futuro, la idea de que Venus se convierta en nuestro "Planeta Hermana" de todas las formas imaginables, con océanos, tierras de cultivo, vida silvestre y ciudades, ciertamente parece un objetivo hermoso y factible. La única pregunta es, ¿cuánto tiempo tendremos que esperar?

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