Терраформирование с помощью быстрорастущих организмов — хорошая идея?

набор быстрорастущих симбиотических организмов, которые «работают» вместе (в основном растут) и засеивают планету жизнью.

Самая близкая к стерильной среда, которую мы имеем здесь, на Земле, — это окружение вулкана после извержения.

Что происходит тогда? Ну, обычно первой формой жизни, заселяющей это место, являются лишайники. А что такое лишайники ?

Лишайник (/ˈlaɪkən/, LEYE-ken, но в Великобритании часто /ˈlɪtʃən/, LICH-en) представляет собой сложный организм, который возникает из водорослей или цианобактерий, живущих среди нитей нескольких видов грибов в мутуалистических отношениях.

Лишайники растут на самых разных субстратах и ​​средах обитания, в том числе в самых экстремальных условиях на Земле. Они в изобилии растут на коре, листьях и свисают с ветвей, «живут в разреженном воздухе» (эпифиты) в тропических лесах и в лесах умеренного пояса. Они растут на голых камнях, стенах, надгробиях, крышах и открытых поверхностях почвы. Они могут выжить в самых экстремальных условиях на Земле: в арктической тундре, в жарких сухих пустынях, на скалистых побережьях и в отвалах токсичного шлака. Они могут жить внутри твердых пород, растущих между зернами, и в почве как часть биологической почвенной корки в засушливых местообитаниях, таких как пустыни. Некоторые лишайники ни на чем не растут, доживая свою жизнь, раздувая окружающую среду.

При выращивании на минеральных поверхностях некоторые лишайники медленно разлагают свой субстрат, химически разлагая и физически разрушая минералы, способствуя процессу выветривания, в результате которого горные породы постепенно превращаются в почву. Хотя этот вклад в выветривание обычно безвреден, он может вызвать проблемы для конструкций из искусственного камня. Например, на Национальном мемориале на горе Рашмор существует постоянная проблема роста лишайников, что требует найма реставраторов-альпинистов для очистки памятника.

Переходя к вашему вопросу:

Гигея сама по себе представляет собой набор быстрорастущих симбиотических организмов, которые «работают» вместе (в основном растут) и засеивают планету жизнью (в основном растениями), которые, в свою очередь, создают пригодную для жизни среду. Будет ли когда-нибудь работать что-то вроде Hygiea?

Если это что-то близкое к лишайнику, то обязательно.

Создание генно-инженерных микроорганизмов для промышленных и высокотехнологичных применений, таких как терраформирование, безусловно, находится в пределах возможного. Однако есть несколько препятствий, с которыми они столкнутся.

Первая проблема: целевая планета должна иметь начальную среду, в которой, по крайней мере, могут выжить самые экстремальные микроорганизмы Земли. Марс, например, не соответствует этим критериям, поэтому вам нужно сделать некоторые физические модификации, прежде чем запускать свои терраформеры. Если планета с самого начала была разумным аналогом Земли (в ней была подходящая инсоляция и поверхностные воды), вы можете пропустить этот шаг.

Вторая проблема: ваши терраформеры будут расти так быстро, что превысят запасы питательных веществ. Это можно несколько смягчить, наделив организм способностью фиксировать азот, и его можно сильно смягчить, если вы готовы вносить питательные вещества на протяжении всего процесса.

Третья проблема: ваша целевая планета, скорее всего, не будет иметь озонового слоя в тот момент, когда вы вводите свои терраформеры, поэтому они должны будут либо противостоять ультрафиолетовому излучению, либо быть ограниченными морской средой.

Четвертая проблема: быстрый рост ваших терраформеров приведет к достаточно быстрому переходу среды от анаэробной к аэробной. Их метаболизм должен быть в состоянии функционировать в обоих этих режимах.

Хотя, вероятно, есть еще много вопросов, о которых я не подумал, решение этих четырех будет большим шагом на пути к созданию микробов для терраформации. Мое предложение состояло бы в том, чтобы использовать Rhodopseudomonas palustris в качестве основы вашего микроба, поскольку он способен переключаться между четырьмя различными режимами метаболизма в зависимости от условий, в которых он находится, возможно, с добавлением небольшого количества Deinococcus radiodurans для устойчивости к радиации.

Давайте определим основные цели терраформирования:

1) ПРИГОДНАЯ ДЛЯ ОБИТАНИЯ - Атмосфера с подходящим химическим составом и температурой, при которой люди могут жить в ней без посторонней помощи.

2) СТАБИЛЬНАЯ - биосфера, содержащая самовоспроизводящуюся жизнь и пищевые сети, которые поддерживают обитаемость планеты. За исключением экстремальных сценариев, мы ожидаем, что смешанная система почва-океан-атмосфера будет производить пищу для человека.

Задачи, необходимые для этого, зависят от исходной среды. Больше задач = больше времени терраформирования.

• Нужно ли нам активно изменять радиационные свойства атмосферы, чтобы контролировать температуру?
• Нуждается ли атмосфера в добавлении газов? Удаленный?
• Нужно ли нам добавлять/удалять жидкую воду?
• Нужно ли нам создавать жизнеспособную почву для роста макрорастений?

Теоретически все эти задачи могут выполняться искусственными организмами, которые перемещают химические элементы между планетарными резервуарами — ваша Гигиея. Скорость, с которой это можно сделать, зависит от того, насколько необходима модификация и насколько доступны нужные химические элементы.

Как минимум, вам нужно дать микробу/растению достаточно времени, чтобы вырасти по всей планете и переработать достаточно материала, чтобы переместить ГИГАТОННЫ нужного элемента туда, где вы хотите его видеть. Вероятно, за этим последовала еще одна волна ГМ-организмов, чтобы сделать следующую корректировку. В конечном итоге это привело к попыткам создать полную и стабильную пищевую сеть в этом новом мире.

Честно говоря, я ожидаю, что потребуются десятилетия, чтобы любой отдельный организм вырос по всей планете (даже если он был агрессивно засеян по всему миру с помощью космического корабля) и заметно изменил состав своей атмосферы.

Если условия «жесткие», например, мороз или переработка дерьмовой почвы в лучшую почву, то это займет больше времени.

Предполагая отсутствие систематических сбоев или коллапса экосистемы (что кажется весьма вероятным — болезнь может легко затронуть монокультуру почти генетически идентичных растений по всей планете), я бы оценил это как минимум 100-летний процесс. Дольше, если планета изначально не будет достаточно пригодной для жизни.

Создавая прототип этой сюжетной идеи, я бы подумал о зонде, который можно было бы отправить в перспективные миры-кандидаты до появления человека. Зонд содержит удаленные датчики, ИИ и чаны с ГМ-микробами/растениями (плюс некоторые ограниченные возможности редактирования генов на лету). Зонд может сканировать атмосферу с орбиты, а затем спланировать подходящую серию шагов терраформирования (например, добавить 5 Гт молекулы радиационного блокатора X в атмосферу через организм Y, убить организм Y с помощью переносчика болезни Z; подождать 5 лет, пока температура адаптируется, ввести организмы A, B для высвобождения кислорода и азота из каменных отложений и т. д.).

Этот автоматизированный процесс занимает многие десятилетия, но создает сносную человеческую среду с небольшими инвестициями до прибытия людей.

На практике - если вы хотите подождать меньше миллиона лет, быстрорастущие организмы, вероятно, являются единственным практическим решением. Маловероятно, что существующий организм оптимален для любого из шагов, которые я предлагаю ниже, поэтому почти наверняка организмы потребуют тщательной инженерии. Альтернативы, такие как большие механические заводы, производящие O2, кажутся совершенно нереалистичными.

Прежде всего, я думаю, стоит отметить, что любой мыслимый процесс терраформирования, вероятно, займет много тысячелетий, чтобы создать пригодную для жизни стабильную атмосферу/климат. Но с этой мелочью я думаю, что эффективным решением может быть многоэтапный процесс. Точный процесс, очевидно, будет зависеть от исходной среды, но в качестве примера возьмем что-то похожее на возможную первичную землю: N2, CO2, немного NH3, CH4 и H2O, но без свободного O2. Предположим, что большая часть H2O представляет собой пар, поскольку весь этот CO2 производит умеренный парниковый эффект.

Шаг 1: Засев с одноклеточными организмами, которые поглощают аммиак и метан и дышат CO2. Атмосфера может быть довольно непрозрачной, поэтому фотосинтез не обязательно возможен — организмы могут «поедать» серу или использовать какой-то другой новый метаболизм. Спроектируйте их так, чтобы, когда они умирают, значительная часть вдыхаемого ими CO2 оставалась «неподвижной». Например, они производят карбонатную оболочку или просто покрывают землю растущим поглотителем углерода, похожим на торф. Поскольку в окружающей среде нет конкуренции, эти организмы будут размножаться, образуя значительную биомассу, ограниченную только доступным пространством. По прошествии длительного времени... СО2 значительно снизился, и планета достаточно остыла, чтобы выпали осадки.

Шаг 2: Вероятно, больше дышащих CO2, но теперь водные. Потенциально более эффективно и легче улавливать углерод в глубоких океанах. Проходит гораздо больше времени....

Шаг 3: Добавьте надежных производителей O2. Атмосфера переходит от восстановительной к окислительной, поэтому произойдут огромные изменения в выветривании горных пород, отложении минералов и т. д. Будем надеяться, что сейчас воздух достаточно прозрачен для того, чтобы фотосинтез в той или иной форме стал основным механизмом роста организмов. Проходит больше времени...

Шаг 4: Теперь достаточно O2, но может потребоваться добавить/убрать различные организмы, чтобы гарантировать, что вы не зайдете слишком далеко в парниковом эффекте. Могут быть периоды высокой температуры и/или эффекта снежного кома Земли, с которым вам придется справляться путем осторожного введения организмов, повышающих или понижающих уровень парниковых газов или изменяющих альбедо планеты. Это будет не просто шаблонное решение — потребуется активное управление.

Шаг 5: Теперь у вас есть планета с ограниченным количеством одноклеточных организмов, на которой не слишком жарко или холодно, поверхностная эрозия более или менее стабилизировалась, и у вас есть хотя бы приблизительно пригодная для дыхания атмосфера. В ряд запланированных шагов начните вводить макрорастения и первых животных (изначально микроскопических). Это потребует очень активного управления, так как любой дисбаланс может вызвать эффект чумы лягушек или нежелательное исчезновение.

Шаг 6: Теперь вы можете представить свое колонизирующее сообщество. Окружающая среда, вероятно, по-прежнему ужасна для жизни - слишком жарко/слишком сухо/слишком холодно/слишком влажно/еженедельно обрушиваются ураганы/слишком много ультрафиолета/все едят тофу, потому что это все, что мы можем выращивать/но поселенцы здорово, здорово, здорово .......у внуков может быть комфортная жизнь еще через несколько тысячелетий - если вы сможете поддерживать и постепенно улучшать обязательно острый баланс в окружающей среде

У вас будет ряд форм жизни для каждой стадии, и как только планета достигнет вехи, вы выпустите следующую партию форм жизни. Скорость на самом деле заключается в том, что вы засеиваете всю планету, поэтому ей не нужно распространяться, а растения и животные уже существуют, поэтому им не нужно развиваться.

Большинство из этих форм жизни уже существуют и могут нуждаться лишь в незначительной модификации ДНК для повышения выживаемости.

Вы бы начали с простых лишайников и водорослей, чтобы создать биомассу и начать создавать правильную атмосферу. Далее идут травы и водоросли. Затем вы вводите насекомых и простых морских обитателей, чтобы питаться этими растениями и производить биомассу. Затем вещи, чтобы съесть эти вещи и так далее. Посев растений с соответствующими животными.

Ваш терраформирующий корабль станет гигантским ковчегом растений и животных, готовых для заселения новой планеты.

Вам все равно потребуются столетия, чтобы закончить работу, но это ничто, если учесть, что Земле понадобились миллиарды лет, чтобы сделать то же самое.

Возможно, потребуются десятилетия, чтобы довести планету до уровня, на котором человек мог бы ходить по поверхности без скафандра, но еще столетия для новой планеты, похожей на Землю.