Можно ли сделать Венеру обитаемой?

В какой-то степени мы можем ответить на вопрос об инструментах, доступных в настоящее время для жизни, используя основные физические принципы, и ответ на это — «нет». Это требует учета атмосферы Венеры и природы фотосинтеза . Целью терраформирования в первую очередь будет изолировать (или «запереть») лишнюю атмосферу. Так что нам в основном нужно взять CO$_2$и поставить его в компаунд. Фотосинтез делает это в принципе , но реакция не может быть завершена тривиально на Венере.

Фотосинтезирующие организмы на Земле в основном действуют в открытой системе. Задействовано множество реакций, но вы можете «связать» процесс, чтобы смотреть только на то, что входит и что выходит. В следующих обозначениях D — это донор электронов, который в нашем случае представляет собой кислород.

Идет в:

• 2н СО$_2$;
• 2н ДХ$_2$- в основном Х$_2$О;
• фотоны;

выходит:

• 2(СН$_2$О)$_n$;
• 2н ДО - в основном О$_2$.

В идеале нам нужна среда, в которой все реагенты в изобилии, а также разнообразная среда других элементов, содержащая промежуточные виды. Например, на Земле нам нравится использовать так называемые удобрения «NPK», которые обозначают азот, фосфор и калий.

Теперь давайте посмотрим, насколько хорошо этому соответствует окружающая среда Венеры. Нам придется ограничиться верхними слоями атмосферы, потому что поверхность слишком горячая для любой жизни, какой мы ее знаем. Есть и другие проблемы, такие как количество света, которое он получает, и другие токсичные виды, которые будут меньше присутствовать в верхних слоях атмосферы. Но на самой Земле есть плавающие организмы (хотя и не фотосинтезирующие).

Венера "счет" для растений:

• СО$_2$- отлично, даже слишком;
• фотоны - отлично, лучше Земли;
• ЧАС$_2$О - неудача;
• азот - не удается (N$_2$формы недостаточно);
• фосфорный - провал;
• калий - не получится.

Вот реальный состав атмосферы Венеры.

Азот, возможно, на самом деле не нужно удалять. Вот мой расчет N$_2$масса:

Для сравнения, масса земной атмосферы$5 \times 10^{18} kg$примерно с ^2/3 _азота . Вполне возможно, что что-то может жить на планете с в 10 раз большим количеством азота. В любом случае, основная проблема - CO$_2$, поэтому поверхность находится под огромным давлением и температурой.

Следующий вопрос: можем ли мы просто заниматься фотосинтезом и перерабатывать воду? Настоящая причина, по которой вы не можете этого сделать, заключается в природе сахаров, которые обычно имеют формулу типа C.$_x$ЧАС$_2$$_x$О$_x$. Это форма, которую дает нам фотосинтез, чтобы запереть лишний углерод. Но тут есть проблема - дело не только в углероде. В нем также есть кислород и, что более проблематично, водород. У вас закончится водород, если вы будете хранить продукт в виде сахара. Здесь растения перестают быть полезными. Вы не можете спроектировать завод для производства конструкций из чистого углерода!

Реальный процесс, который вам нужен, это что-то, что использует фотоны для превращения CO$_2$в твердую структуру с небольшим количеством газообразного кислорода, образующегося в качестве побочного продукта, и без воды. Как? Вы можете использовать растения как часть процесса в закрытой экосистеме, плавающей в открытой атмосфере Венеры. Но тогда вам придется очищать растительные продукты до необычайной чистоты, чтобы у вас не закончился водород. Но какую бы систему вы ни использовали, она также должна быть плавающей и самовоспроизводящейся из-за огромного масштаба. Вот где обсуждение становится сумасшедшим.

Проблема намного больше космической эры, чем просто создание водорослей и выброс их в атмосферу (воды там нет). Ваши возможности ограничены:

• привнесение материала из других мест Солнечной системы;
• разработка искусственной жизни для связывания углерода с нуля ;
• своего рода самовоспроизводящаяся, автономная, роботизированная, плавающая изолированная экосистема с удивительной производительностью химической обработки.

Ни одна из этих идей не является той, о которой мы можем хотя бы разумно рассуждать в настоящий момент времени.

Нет.

Вы можете использовать различные методы для преобразования/фиксации всех вредных веществ в атмосфере Венеры, но фотосинтез вряд ли будет одним из них.

Это связано с тем, что Венера имеет невероятно непрозрачную атмосферу, поэтому все, что вы сможете фотосинтезировать (при условии, что у вас есть бактерии, устойчивые к кислым соединениям серы, обнаруженным в атмосфере), будет в верхнем слое.

В любом случае, технологии, которые у нас есть сейчас или в обозримом будущем, просто не позволят нам делать это со скоростью, при которой Венера терраформируется вовремя, чтобы люди все еще оставались людьми.

У Кима Стэнли Робинсона было несколько мимолетных строк о людях, пытающихся сделать это в его трилогии о Марсе; однако это было с технологиями, значительно превосходящими наши собственные. В этот момент в сериале Марс был на пути к терраформированию с помощью роев фон Неймановских (автономных самовоспроизводящихся) роботов, доступных для выполнения массовых промышленных шагов.

Начальные этапы плана заключались в развертывании солнцезащитного козырька, достаточно большого, чтобы полностью блокировать попадание всего солнечного света на планету (первоначально это был массив зеркал, используемый для увеличения освещенности на Марсе; проект Венеры вырос из вопроса, что делать). с зеркалами после того, как марсиане проголосовали за их удаление). Десятилетия спустя, после того как атмосфера охладилась настолько, что весь СО2 превратился в жидкость/заморозку, планировалось закрыть вершины морей СО2 пластинами из искусственного алмаза.

Нормальный дневной/ночной цикл затем будет обеспечен путем оборачивания планеты сверхпроводящими кабелями, чтобы раскрутить ее, как крупнейший электродвигатель солнечной системы, а затем регулировки солнцезащитного козырька, чтобы обеспечить нормальное для Земли количество света, достигающего планеты.

Если бы в остаточной атмосфере было недостаточно воды, пояс Койпера был бы добыт кометами подобно тому, как расширилась марсианская гидросфера.

Как объяснил AlanSE, фотосинтез работать не будет. Лучшим вариантом было бы выяснить, как извлечь углерод из CO2, чтобы сделать углеродные нанотрубки, которые нам понадобятся для создания космических лифтов.

У меня есть несколько лучших альтернатив. Глубокая закачка CO2, которая преобразовала бы его в твердые горные породы, могла бы осуществляться по всей планете. Минерализация СО2 кажется вполне возможной, в большей степени зависящей от присутствия водорода в коре планеты, который является неизвестным фактором, но вполне может быть подобен земному. Однако 4,8x10^20 кг - это МНОГО CO2. Таким образом, даже если бы мы хранили 1 миллион метрических тонн его в год за одну закачку (что выполнимо с сегодняшними технологиями на Земле) в каждой скважине и хранили его, используя миллион закачиваемых скважин, для терраформирования планеты все равно потребовалось бы 500 миллионов лет. Это МНОГО СО2.

Другой альтернативой может быть объединение нуклеотидов CO2 в Mg, Si, S (с помощью синтеза) и опора на окисление этих соединений (SIO2, дисульфид кремния) путем объединения CO и O2. Проблема заключается в эффективном выполнении трансмутации. Также можно попробовать когерентную фотоядерную трансмутацию изотопов, осуществляя массовую конверсию O => N и C => B. Хотя с азотом вам все равно придется иметь дело (превратив его в нитрид бора, стабильное твердое соединение). К сожалению, это также сталкивается с той же проблемой масштаба, требующей сотен миллионов ускорителей частиц, хотя вы могли бы заставить планету вращаться, если бы столкнулись со всеми ними в одном направлении и управляли ими в течение неисчислимых лет.