Terraformación

La concepción de un artista muestra un Marte terraforme en cuatro etapas de desarrollo.

Terraformación o terraformación ("Earth-shaping") es el proceso hipotético de modificar deliberadamente la atmósfera, la temperatura, la topografía de la superficie o la ecología de un planeta, luna u otro cuerpo para que sea similar al entorno de la Tierra para que sea habitable para que vivan los humanos.

El concepto de terraformación se desarrolló tanto a partir de la ciencia ficción como de la ciencia real. Carl Sagan, un astrónomo, propuso la ingeniería planetaria de Venus en 1961, que se considera uno de los primeros relatos del concepto. El término fue acuñado por Jack Williamson en un cuento de ciencia ficción ("Collision Orbit") publicado en 1942 en Astounding Science Fiction, aunque la terraformación en la cultura popular puede ser anterior a este trabajo.

Incluso si el entorno de un planeta pudiera alterarse deliberadamente, aún no se ha verificado la viabilidad de crear un entorno planetario sin restricciones que imite a la Tierra en otro planeta. Si bien Venus, la Tierra, Marte e incluso la Luna se han estudiado en relación con el tema, generalmente se considera que Marte es el candidato más probable para la terraformación. Se ha investigado mucho sobre la posibilidad de calentar el planeta y alterar su atmósfera, e incluso la NASA ha organizado debates sobre el tema. Varios métodos potenciales para la terraformación de Marte pueden estar dentro de las capacidades tecnológicas de la humanidad, pero según Martin Beech, la actitud económica de preferir las ganancias a corto plazo sobre las inversiones a largo plazo no respaldará un proyecto de terraformación.

Los largos plazos y la practicidad de la terraformación también son objeto de debate. A medida que el tema ganó terreno, la investigación se expandió a otras posibilidades, incluida la terraformación biológica, la paraterraformación y la modificación de humanos para adaptarse mejor a los entornos de los planetas y las lunas. A pesar de esto, aún quedan preguntas en áreas relacionadas con la ética, la logística, la economía, la política y la metodología para alterar el entorno de un mundo extraterrestre, lo que presenta problemas para la implementación del concepto.

Historia del estudio académico

El astrónomo Carl Sagan propuso la ingeniería planetaria de Venus en un artículo publicado en la revista Science en 1961. Sagan imaginó sembrar la atmósfera de Venus con algas, que convertirían agua, nitrógeno y dióxido de carbono en compuestos orgánicos. Como este proceso eliminó el dióxido de carbono de la atmósfera, el efecto invernadero se reduciría hasta que las temperaturas de la superficie descendieran a un nivel "confortable" niveles El carbono resultante, supuso Sagan, sería incinerado por las altas temperaturas de la superficie de Venus y, por lo tanto, secuestrado en forma de "grafito o alguna forma no volátil de carbono" en la superficie del planeta. Sin embargo, descubrimientos posteriores sobre las condiciones en Venus hicieron imposible este enfoque particular. Un problema es que las nubes de Venus están compuestas de una solución de ácido sulfúrico altamente concentrada. Incluso si las algas atmosféricas pudieran prosperar en el entorno hostil de la atmósfera superior de Venus, un problema aún más insuperable es que su atmósfera es simplemente demasiado espesa: la alta presión atmosférica daría como resultado una "atmósfera de casi pura". oxígeno molecular" y hacer que la superficie del planeta se cubra densamente con un fino polvo de grafito. Esta combinación volátil no podía sostenerse en el tiempo. Cualquier carbono que se fijó en forma orgánica se liberaría nuevamente como dióxido de carbono a través de la combustión, 'cortocircuito'. el proceso de terraformación.

Sagan también visualizó hacer que Marte fuera habitable para la vida humana en "Ingeniería planetaria en Marte" (1973), artículo publicado en la revista Icarus. Tres años más tarde, la NASA abordó oficialmente el tema de la ingeniería planetaria en un estudio, pero utilizó el término "ecosíntesis planetaria" en cambio. El estudio concluyó que era posible que Marte albergara vida y se convirtiera en un planeta habitable. Ese mismo año se organizó la primera sesión de la conferencia sobre terraformación, entonces denominada "Modelado planetario".

En marzo de 1979, el ingeniero y autor de la NASA James Oberg organizó el Primer Coloquio de Terraformación, una sesión especial en la Conferencia de Ciencias Lunar y Planetaria en Houston. Oberg popularizó los conceptos de terraformación discutidos en el coloquio al público en general en su libro New Earths (1981). No fue sino hasta 1982 que se utilizó la palabra terraformación en el título de un artículo de revista publicado. El planetólogo Christopher McKay escribió 'Terraforming Mars', un artículo para el Journal of the British Interplanetary Society. El documento discutía las perspectivas de una biosfera marciana autorregulada, y la palabra "terraformación" desde entonces se ha convertido en el término preferido. En 1984, James Lovelock y Michael Allaby publicaron The Greening of Mars. El libro de Lovelock fue uno de los primeros en describir un método novedoso para calentar Marte, donde se agregan clorofluorocarbonos (CFC) a la atmósfera.

Motivado por el libro de Lovelock, el biofísico Robert Haynes trabajó detrás de escena para promover la terraformación y contribuyó con el neologismo Ecopoiesis, formando la palabra del griego οἶκος, oikos, "casa", y ποίησις, poiesis, "producción& #34;. Ecopoiesis se refiere al origen de un ecosistema. En el contexto de la exploración espacial, Haynes describe la ecopoiesis como la "fabricación de un ecosistema sostenible en un planeta estéril y sin vida". Fogg define la ecopoiesis como un tipo de ingeniería planetaria y es una de las primeras etapas de la terraformación. Esta etapa primaria de la creación de ecosistemas generalmente se restringe a la siembra inicial de vida microbiana. Un artículo de opinión de 2019 de López, Peixoto y Rosado ha reintroducido la microbiología como un componente necesario de cualquier posible estrategia de colonización basada en los principios de la simbiosis microbiana y sus servicios ecosistémicos beneficiosos. A medida que las condiciones se acerquen a las de la Tierra, se podría traer vida vegetal, y esto acelerará la producción de oxígeno, lo que teóricamente hará que el planeta eventualmente pueda albergar vida animal.

Aspectos y definiciones

En 1985, Martyn J. Fogg comenzó a publicar varios artículos sobre terraformación. También se desempeñó como editor de un número completo sobre terraformación para el Journal of the British Interplanetary Society en 1992. En su libro Terraforming: Engineering Planetary Environments (1995), Fogg propuso las siguientes definiciones para diferentes aspectos relacionados con la terraformación:

• Ingeniería planetaria: la aplicación de la tecnología para influir en las propiedades globales de un planeta.
• Geoingeniería: ingeniería planetaria aplicada específicamente a la Tierra. Incluye únicamente los conceptos macro de ingeniería que tratan de la alteración de algún parámetro global, como el efecto invernadero, composición atmosférica, insolación o flujo de impacto.
• Terraforming: un proceso de ingeniería planetaria, dirigido específicamente a mejorar la capacidad de un entorno planetario extraterrestre para apoyar la vida tal como la conocemos. El logro final en el terraforming sería crear un ecosistema planetario abierto que emula todas las funciones de la biosfera de la Tierra, que sería totalmente habitable para los seres humanos.

Fogg también ideó definiciones para planetas candidatos de diversos grados de compatibilidad humana:

• Planeta Habitable (HP): Un mundo con un ambiente suficientemente similar al de la Tierra como para permitir una habitación humana cómoda y libre.
• Biocompatible Planet (BP): Un planeta que posee los parámetros físicos necesarios para la vida para florecer en su superficie. Si inicialmente sin vida, entonces tal mundo podría albergar una biosfera de considerable complejidad sin la necesidad de terraforming.
• Planeta fácilmente Terraformable (ETP): Un planeta que podría ser biocompatible, o posiblemente habitable, y mantenido por técnicas de ingeniería planetaria modestas y con los limitados recursos de una misión de precursores estrella o robot.

Fogg sugiere que Marte era un planeta biológicamente compatible en su juventud, pero ahora no está en ninguna de estas tres categorías, porque solo se puede terraformar con mayor dificultad.

Requisitos de habitabilidad

Un requisito absoluto para la vida es una fuente de energía, pero la noción de habitabilidad planetaria implica que se deben cumplir muchos otros criterios geofísicos, geoquímicos y astrofísicos antes de que la superficie de un cuerpo astronómico pueda albergar vida. De particular interés es el conjunto de factores que ha sustentado animales multicelulares complejos además de organismos más simples en la Tierra. La investigación y la teoría en este sentido es un componente de la ciencia planetaria y la disciplina emergente de la astrobiología.

En su hoja de ruta de astrobiología, la NASA ha definido los principales criterios de habitabilidad como "regiones extendidas de agua líquida, condiciones favorables para el ensamblaje de moléculas orgánicas complejas y fuentes de energía para sustentar el metabolismo".

Etapas preliminares

Una vez que las condiciones se vuelvan más adecuadas para la vida de las especies introducidas, podría comenzar la importación de vida microbiana. A medida que las condiciones se acerquen a las de la Tierra, también podría introducirse vida vegetal. Esto aceleraría la producción de oxígeno, lo que teóricamente haría que el planeta eventualmente pudiera albergar vida animal.

Objetivos potenciales

Marte

Concepción del artista de un Marte terraforme

En muchos aspectos, Marte es el planeta más parecido a la Tierra del Sistema Solar. Se cree que Marte alguna vez tuvo un entorno más parecido al de la Tierra al principio de su historia, con una atmósfera más espesa y abundante agua que se perdió en el transcurso de cientos de millones de años.

El mecanismo exacto de esta pérdida aún no está claro, aunque tres mecanismos en particular parecen probables: primero, siempre que haya agua superficial presente, el dióxido de carbono (CO
₂) reacciona con las rocas para formar carbonatos, extrayendo así la atmósfera y uniéndola a la superficie del planeta. En la Tierra, este proceso se contrarresta cuando la tectónica de placas trabaja para causar erupciones volcánicas que expulsan dióxido de carbono a la atmósfera. En Marte, la falta de tal actividad tectónica funcionó para evitar el reciclaje de gases atrapados en los sedimentos.

En segundo lugar, la falta de una magnetosfera alrededor de Marte pudo haber permitido que el viento solar erosionara gradualmente la atmósfera. La convección dentro del núcleo de Marte, que está hecho principalmente de hierro, generó originalmente un campo magnético. Sin embargo, la dínamo dejó de funcionar hace mucho tiempo y el campo magnético de Marte ha desaparecido en gran medida, probablemente debido a la "pérdida de calor del núcleo, la solidificación de la mayor parte del núcleo y/o cambios en el régimen de convección del manto". 34; Los resultados de la misión MAVEN de la NASA muestran que la atmósfera se elimina principalmente debido a los eventos de eyección de masa coronal, donde los estallidos de protones de alta velocidad del Sol impactan en la atmósfera. Marte aún conserva una magnetosfera limitada que cubre aproximadamente el 40% de su superficie. Sin embargo, en lugar de cubrir y proteger uniformemente la atmósfera del viento solar, el campo magnético toma la forma de una colección de campos más pequeños con forma de paraguas, principalmente agrupados alrededor del hemisferio sur del planeta.

Por último, hace aproximadamente entre 4100 y 3800 millones de años, los impactos de asteroides durante el Bombardeo Intenso Tardío provocaron cambios significativos en el entorno de la superficie de los objetos del Sistema Solar. La baja gravedad de Marte sugiere que estos impactos podrían haber expulsado gran parte de la atmósfera marciana al espacio profundo.

La terraformación de Marte implicaría dos grandes cambios entrelazados: construir la atmósfera y calentarla. Una atmósfera más espesa de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono atraparía la radiación solar entrante. Debido a que la temperatura elevada agregaría gases de efecto invernadero a la atmósfera, los dos procesos se aumentarían entre sí. El dióxido de carbono por sí solo no sería suficiente para mantener una temperatura por encima del punto de congelación del agua, por lo que podría fabricarse una mezcla de moléculas de invernadero especializadas.

Venus

Concepción del artista de una Venus terraforme

La terraformación de Venus requiere dos cambios importantes: eliminar la mayor parte de la densa atmósfera de dióxido de carbono de 9 MPa (1300 psi) del planeta y reducir la temperatura de la superficie de 450 °C (842 °F) del planeta. Estos objetivos están estrechamente interrelacionados porque la temperatura extrema de Venus puede resultar del efecto invernadero causado por su densa atmósfera.

Mercurio

La concepción de un artista del Mercurio terraformado

Aunque generalmente se lo ignora por ser demasiado caliente, de hecho, Mercurio puede ser uno de los cuerpos del sistema solar más fáciles de terraformar. El campo magnético de Mercurio es solo el 1,1% del de la Tierra, pero se cree que el campo magnético de Mercurio debería ser mucho más fuerte, hasta el 30% del de la Tierra, si no fuera así. 39;t siendo suprimido por ciertos efectos del viento solar. Se cree que el campo magnético de Mercurio se suprimió después de 'estancarse'. en algún momento en el pasado (posiblemente causado por el impacto de la cuenca Caloris) y, si se le da una "mano amiga" temporal; al proteger a Mercurio del viento solar colocando un escudo magnético artificial en Mercurio-Sol L1 (similar a la propuesta para Marte), entonces el campo magnético de Mercurio se 'inflaría'. y crecer en intensidad 30 veces más fuerte, momento en el que el campo magnético de Mercurio sería autosuficiente siempre que el campo no se haya "detenido". por otro evento celestial.

A pesar de ser mucho más pequeño que Marte, Mercurio tiene una fuerza de gravedad casi idéntica a la de Marte debido a su mayor densidad y podría, con una magnetosfera ahora aumentada, contener una atmósfera de nitrógeno/oxígeno durante millones de años.

Para proporcionar esta atmósfera, se podrían entregar 3,5 × 10¹⁷ kilogramos de agua mediante un proceso similar al propuesto para Venus mediante el lanzamiento de una corriente de impactadores cinéticos en Hiperión (la luna de Saturno) causando que ser expulsado y arrojado al interior del sistema solar. Una vez que se haya entregado esta agua, Mercurio podría cubrirse con una capa delgada de polvo de fotocatalizador de dióxido de titanio dopado que dividiría el agua en sus moléculas constituyentes de oxígeno e hidrógeno, y el hidrógeno se perdería rápidamente en el espacio y un 0.2-0.3 bar quedando una atmósfera de oxígeno puro en menos de 70 años (suponiendo una eficiencia del 30-40%). En este punto, la atmósfera será respirable y se puede agregar nitrógeno según sea necesario para permitir el crecimiento de las plantas en presencia de nitratos.

Es posible que no se requiera el control de la temperatura, a pesar de una temperatura promedio de equilibrio de ~159 Celsius. Millones de kilómetros cuadrados en los polos tienen una temperatura promedio de 0-50 Celsius, o 32-122 Fahrenheit (un área del tamaño de México en cada polo con temperaturas habitables). Es probable que el área habitable total sea aún mayor dado que el polvo del fotocatalizador mencionado anteriormente aumentaría el albedo de 0,12 a ~0,6, lo que reduciría la temperatura media mundial a decenas de grados y podría aumentar el área habitable. La temperatura podría controlarse aún más con el uso de cortinas solares.

Mercurio tiene el potencial de ser el cuerpo celeste más rápido para terraformarse al menos parcialmente, dándole una atmósfera delgada pero respirable con presiones que pueden sobrevivir los humanos, un fuerte campo magnético, con al menos un pequeño porcentaje de su tierra a temperaturas de supervivencia en más cerca de los polos norte y sur, siempre que el contenido de agua pueda limitarse para evitar un efecto invernadero descontrolado.

Luna

La concepción del artista de la Luna terraformed como se ve desde la Tierra

Aunque la gravedad en la luna de la Tierra es demasiado baja para mantener una atmósfera durante lapsos de tiempo geológicos, si se le diera una, la retendría durante lapsos de tiempo que son largos en comparación con la vida humana. Landis y otros han propuesto así que podría ser factible terraformar la luna, aunque no todos están de acuerdo con esa propuesta. Landis estima que una atmósfera de 1 PSI de oxígeno puro en la Luna requeriría del orden de doscientos billones de toneladas de oxígeno, y sugiere que podría producirse reduciendo el oxígeno de una cantidad de roca lunar equivalente a un cubo de unos cincuenta kilómetros de distancia. un borde. Alternativamente, sugiere que el contenido de agua de "cincuenta a cien cometas" el tamaño del cometa Halley haría el trabajo, "suponiendo que el agua no salpique cuando los cometas golpean la luna". Del mismo modo, Benford calcula que terraformar la Luna requeriría 'alrededor de 100 cometas del tamaño de Halley's.'

Tierra

Se ha propuesto recientemente que, debido a los efectos del cambio climático, se podría diseñar un programa intervencionista para devolver a la Tierra a los parámetros climáticos preindustriales. Para lograrlo, se han propuesto múltiples soluciones, como la gestión de la radiación solar, el secuestro de dióxido de carbono mediante métodos de geoingeniería y el diseño y liberación de organismos modificados genéticamente que alteran el clima.

Otros cuerpos del Sistema Solar

Otros posibles candidatos para la terraformación (posiblemente solo parcial o paraterraformación) incluyen las grandes lunas de Júpiter o Saturno (Titán, Calisto, Ganímedes, Europa, Encelado) y el planeta enano Ceres.

Otras posibilidades

Terraformación biológica

Muchas propuestas de ingeniería planetaria implican el uso de bacterias modificadas genéticamente.

A medida que la biología sintética madure en las próximas décadas, será posible construir organismos de diseño desde cero que fabriquen directamente los productos deseados de manera eficiente. Lisa Nip, Ph.D. candidato del grupo de Máquinas Moleculares del MIT Media Lab, dijo que mediante la biología sintética, los científicos podrían diseñar genéticamente humanos, plantas y bacterias para crear condiciones similares a las de la Tierra en otro planeta.

Gary King, microbiólogo de la Universidad Estatal de Luisiana que estudia los organismos más extremos de la Tierra, señala que "la biología sintética nos ha brindado un juego de herramientas extraordinario que se puede usar para fabricar nuevos tipos de organismos especialmente adecuados para los sistemas que queremos". para planificar para" y describe las perspectivas para la terraformación, diciendo que "querremos investigar los microbios que elegimos, encontrar los genes que codifican las propiedades de supervivencia y terraformación que queremos (como la resistencia a la radiación y la sequía) y luego usar eso". conocimiento para diseñar genéticamente microbios específicamente diseñados por marcianos. Él ve el mayor cuello de botella del proyecto en la capacidad de modificar genéticamente y adaptar los microbios correctos, y estima que este obstáculo podría tomar 'una década o más'. para ser resuelto. También señala que sería mejor desarrollar 'no un solo tipo de microbio, sino un conjunto de varios que funcionen juntos'.

DARPA está investigando el uso de plantas fotosintéticas, bacterias y algas cultivadas directamente en la superficie de Marte que podrían calentar y espesar su atmósfera. En 2015, la agencia y algunos de sus socios de investigación crearon un software llamado DTA GView, un 'Google Maps of genomas', en el que los genomas de varios organismos pueden extraerse del programa para mostrar inmediatamente una lista de los conocidos. genes y dónde están ubicados en el genoma. Según Alicia Jackson, subdirectora de la Oficina de Tecnologías Biológicas de DARPA, han desarrollado un "juego de herramientas tecnológicas para transformar no solo lugares hostiles aquí en la Tierra, sino para ir al espacio no solo para visitar, sino para quedarse". #34;.

Paraterraformación

También conocida como la "casa del mundo" concepto, la paraterraformación implica la construcción de un recinto habitable en un planeta que abarca la mayor parte del área utilizable del planeta. El recinto consistiría en un techo transparente sostenido uno o más kilómetros sobre la superficie, presurizado con una atmósfera respirable y anclado con torres de tensión y cables a intervalos regulares. El concepto de casa mundial es similar al concepto de un hábitat abovedado, pero que cubre todo (o la mayor parte) del planeta.

Adaptando a los humanos

También se ha sugerido que, en lugar de terraformar un entorno hostil, o además de hacerlo, los humanos podrían adaptarse a estos lugares mediante el uso de mejoras cibernéticas, biotecnología e ingeniería genética.

Problemas

Cuestiones éticas

Existe un debate filosófico dentro de la biología y la ecología acerca de si terraformar otros mundos es un esfuerzo ético. Desde el punto de vista de una ética cosmocéntrica, esto implica sopesar la necesidad de preservar la vida humana frente al valor intrínseco de las ecologías planetarias existentes. Lucanne Walkowicz incluso ha llamado a la terraformación una "operación de minería a cielo abierto a escala planetaria".

En el lado pro-terraformación del argumento, están aquellos como Robert Zubrin, Martyn J. Fogg, Richard L. S. Taylor y el difunto Carl Sagan que creen que es obligación moral de la humanidad crear otros mundos. adecuado para la vida humana, como una continuación de la historia de la vida, transformando los entornos que la rodean en la Tierra. También señalan que la Tierra eventualmente sería destruida si la naturaleza sigue su curso, por lo que la humanidad enfrenta una elección a muy largo plazo entre terraformar otros mundos o permitir que toda la vida terrestre se extinga. Terraformar planetas totalmente estériles, se afirma, no es moralmente incorrecto ya que no afecta a ninguna otra forma de vida.

El argumento opuesto postula que la terraformación sería una interferencia poco ética en la naturaleza, y que dado el trato que la humanidad le dio a la Tierra en el pasado, otros planetas podrían estar mejor sin la interferencia humana. Otros se encuentran en un término medio, como Christopher McKay, quien argumenta que la terraformación es éticamente sólida solo una vez que hemos asegurado completamente que un planeta alienígena no alberga vida propia; pero que si lo hace, no deberíamos tratar de remodelarlo para nuestro propio uso, sino que deberíamos diseñar su entorno para nutrir artificialmente la vida extraterrestre y ayudarla a prosperar y coevolucionar, o incluso coexistir con los humanos. Incluso esto sería visto como un tipo de terraformación para los ecocentristas más estrictos, quienes dirían que toda vida tiene derecho, en su biosfera de origen, a evolucionar sin interferencia externa.

Cuestiones económicas

El costo inicial de proyectos como la terraformación planetaria sería enorme, y la infraestructura de tal empresa tendría que construirse desde cero. Dicha tecnología aún no se ha desarrollado, y mucho menos económicamente factible en este momento. John Hickman ha señalado que casi ninguno de los esquemas actuales de terraformación incorpora estrategias económicas, y la mayoría de sus modelos y expectativas parecen muy optimistas.

Cuestiones políticas

El orgullo nacional, las rivalidades entre naciones y la política de relaciones públicas han sido en el pasado las principales motivaciones para dar forma a los proyectos espaciales. Es razonable suponer que estos factores también estarían presentes en los esfuerzos de terraformación planetaria.

En la cultura popular

La terraformación es un concepto común en la ciencia ficción, que va desde la televisión, las películas y las novelas hasta los videojuegos.

Un concepto relacionado de la ciencia ficción es la xenoformación, un proceso en el que los extraterrestres modifican la Tierra u otros planetas para adaptarlos a sus propias necesidades, ya sugerido en el clásico La guerra de los mundos (1898) de H. G. Wells.