_ Ar trebui să construim o rezervație naturală pe Marte?

Acum suntem 8 miliarde. ONU spune că atunci când populația va atinge vârful în jurul anului 2100, vor fi 11 miliarde de suflete umane. Creșterea noastră populației se ciocnește cu lumea naturală la o scară mai mare decât oricând și pierdem între 200 și 2.000 de specii în fiecare an, conform Federației Mondiale a Faunei Sălbatice.

Un inginer din Marea Britanie spune că o modalitate de a atenua daunele cauzate de ciocnirea dintre umanitate și natură este de a crea mai mult habitat. Am putea face acest lucru prin construirea de ecosisteme terestre pe Marte.

Paul L. Smith este inginer civil la Facultatea de Inginerie a Universității din Bristol, Marea Britanie. Într-un articol din Jurnalul Internațional de Astrobiologie, el explică cum am putea construi o rezervație naturală pe Marte care să acționeze ca o rezervație naturală extraterestră (ETNR). ETNR-ul ar acționa atât ca „refugiu psihologic, cât și grădină botanică”, potrivit lui. Smith.

La prima vedere, ideea ar putea părea absurdă sau absurdă. Dar Smith este inginer și s-a gândit la asta. El nu spune că un ETNR pe Marte este iminent. El are o viziune de lungă durată: că oamenii vor continua să pună presiune asupra Pământului și că vom coloniza Marte. El spune că ETNR-urile ar trebui să facă parte din orice efort de colonizare. Smith nu este primul care s-a gândit la această idee. Se bazează pe o mulțime de cercetări anterioare ale altora.

Înainte de a putea evalua cât de înțelept ar putea fi acest lucru, trebuie să evaluați cât de posibil ar putea fi. Cine mai bun decât un inginer să se ocupe de această întrebare?

Lungimea zilei marțiane este similară cu cea a Pământului, așa că piesa de bază este suficientă pentru a începe. Marte este mult mai rece, dar există deja sisteme care să păstreze o rezervă sferică închisă, astfel încât temperatura poate fi gestionată fără prea multă complexitate. Suprafața marțiană este uscată, dar există o cantitate mare de apă înghețată în subteran, așa că problema alimentării cu apă nu este insurmontabilă.

Alcătuirea atmosferică a lui Marte și a Pământului sunt extrem de diferite, dar aceasta este una dintre problemele mai ușor de rezolvat. abordare. Un mediu închis poate fi proiectat pentru a avea orice atmosferă este de dorit. Viața plantelor în sine poate regla mediul într-o oarecare măsură. Temperatura și presiunea sunt doi dintre factorii mai ușor de reglat.

Acestea sunt elementele de bază, dar apar probleme mult mai confuze atunci când se face o analiză mai detaliată. Și analiza lui Smith este detaliată.

Mediul cu radiații marțiane este locul în care lucrurile pot începe să se complice. Fără un strat de ozon precum cel al Pământului, suprafața marțiană este expusă la niveluri periculoase de radiații UV ionizante. „Fluxul UV de suprafață dur al lui Marte se sterilizează din cauza atmosferei subțiri și a lipsei semnificative de ozon”, scrie Smith. Unele radiații UV sunt de dorit și fac parte din metabolismul unor creaturi. Oamenii au nevoie de niște UV pentru a stimula producția de vitamina D. Dar formele de viață ale Pământului nu sunt adaptate la UV crescut și ar avea nevoie de o protecție adecvată.

„Din fericire, combinațiile de sticlă/plastic pot exclude lungimile de undă dăunătoare în timp ce transmit UV benefice. și lumina vizibilă”, explică Smith, „deci fluxul în CTTE-uri (Containted Terran-Type Ecosystem) poate fi controlat.”

Câmpurile magnetice sunt o întrebare mai deschisă. Știm că câmpul magnetic protejează Pământul de razele cosmice și că împiedică vântul solar să îndepărteze stratul de ozon. Dar nu avem o înțelegere completă a modului în care câmpurile magnetice ale Pământului joacă un rol în viață. Unele creaturi folosesc magnetorecepția pentru a migra și a se mișca. Unii numesc magnetorecepția „cel mai mare mister din biologia animală”, iar acest puzzle trebuie înțeles mai bine. Am putea proiecta un câmp magnetic artificial într-un CTTE?

Viața pe Pământ se schimbă, de asemenea, pe măsură ce anotimpurile se schimbă. Compoziția biomului se schimbă și asta ar trebui gestionat. Variabilitatea sezonieră a lui Marte este mult diferită de cea a Pământului, așa că anotimpurile ar trebui modificate. „Temporalitatea determină stadiile critice de dezvoltare, fiziologiile individuale și relațiile interspecifice, în timp ce sincronizarea evenimentelor abiotice influențează fluxurile globale de nutrienți”, explică Smith.

„Fotoperioada și răcirea de iarnă sunt implicate în fenologia plantelor temperate”. Fenologia include lucruri precum înmulțirea mugurilor, ruperea mugurilor și înflorirea la plante. Include, de asemenea, comportamentul animal mai complex, cum ar fi migrația, reproducerea și depunerea ouălor. Aceste comportamente sunt intim sincronizate în natură, între indivizi și între diferite specii. Replicarea acestui lucru va fi o provocare masivă.

Oamenii, evident, nu se reproduc sezonier, dar nu suntem izolați de anotimpuri, mai ales în regiunile temperate. „Anotimpurile au, de asemenea, caracteristici esențiale pentru restaurarea psihologică, de exemplu, culoarea toamnei, liniștea iernii, florile de primăvară și frunzele de vară”, scrie Smith și nu greșește.

O altă diferență între Marte și Pământ care ar putea fi trecută cu vederea. sunt cicluri lunare. Luna Pământului este masivă și are o influență puternică. Micile Phobos și Deimos, perechea de luni în formă de cartof a lui Marte, aproape că nu au niciun efect asupra lui Marte. Chiar dacă Marte ar fi plin de viață și ar avea oceane, acele două roci mici nu ar putea genera maree. De fapt, pot exista regiuni de pe suprafața lui Marte în care lunile nu sunt nici măcar vizibile.

Smith descrie Luna Pământului ca pe un zeitgeber, „un fenomen natural care are loc ritmic, care acționează ca un indiciu în reglarea ritmurile circadiene ale corpului”, conform definiției dicționarului. Lungimea zilei marțiane este similară cu cea a Pământului, așa că ritmurile diurne ar putea să nu fie o problemă provocatoare.

Marte primește doar 43% din lumina solară pe care o primește Pământul. Cercetările arată că este suficient pentru fotosinteză, dar ratele de creștere a plantelor pe Marte nu se vor potrivi cu cele ale Pământului fără creșterea artificială. Acesta este un alt obstacol care poate fi depășit de inginerie și tehnologie, dar face un ETNR mai complex.

Smith vorbește despre plasarea rezervărilor naturale în tuburi de lavă subterane, care ar oferi protecție UV și alte beneficii. În aceste cazuri, ar fi necesară creșterea luminii artificiale.

Un ETNR ar avea nevoie de sol. Marte are o crustă bazaltică care conține mulți nutrienți necesari plantelor terene. „Pământurile derivate din bazalt cu cenușă vulcanică sunt soluri agricole bune”, scrie Smith în timp ce face referire la alte cercetări. „Bazalt zdrobit poate crește pH-ul solului, în timp ce dizolvarea acestuia eliberează nutrienți benefici, inclusiv fosfor”. Fosforul este unul dintre cei trei nutrienți primari de care au nevoie plantele pentru a crește: azot, fosfor și potasiu.

Probabil că există suficient azot în solul marțian pentru ca plantele să crească, dar plantele au nevoie și de alți 16 micronutrienți. „Toți sunt raportați de pe Marte sau meteoriți de pe Marte”, scrie Smith. Dar alte substanțe chimice sunt implicate în fertilitatea solului, care nu sunt direct consumate de plante. Este un puzzle complicat.

Pământul nu numai că conține toți nutrienții de care plantele au nevoie. De asemenea, este plin de microbi și creaturi precum râmele. Aceste creaturi fac parte din sistemul viu din solul Pământului. Va trebui recreat întregul sistem? Dacă da, acesta este un nivel extraordinar de sofisticare. Cercetările arată că o parte din acestea pot fi replicate în regolitul marțian, dar că cercetările au fost făcute pe pământul marțian replicat. Cât de încrezători putem fi că putem construi un întreg sistem de sol pe Marte?

Regolitul marțian conține, de asemenea, niveluri mai mari de toxine decât solul Pământului. Există niveluri mai mari de perclorati pe Marte, ceea ce face regolitul toxic pentru formele de viață. Există, de asemenea, mult mai mulți oxizi de fier în regolitul marțian și, atunci când este combinat cu niveluri crescute de perclorați și peroxid de hidrogen, este un amestec extrem de toxic. Remedierea poate face față asta? Eventual. De fapt, construirea solului de la zero este un element esențial pentru un ETNR și ar fi una dintre cele mai complexe sarcini.

Apoi sunt furtunile de praf marțiane. O parte din regolitul lui Marte este atât de fin încât este trimis în sus în furtuni care sunt uneori mai mari decât SUA continentale. Se adună pe suprafețe și reprezintă o problemă pentru panourile solare de pe aterizatoarele marțiane. De asemenea, scade cantitatea de energie solară care ajunge la suprafață, punând o presiune suplimentară asupra fotosintezei.

De asemenea, trebuie luată în considerare gravitația mai scăzută a lui Marte. Gravitația marțiană este doar 38% din cea a Pământului, iar gravitația este unul dintre factorii care modulează creșterea plantelor. Ar putea un copac vesnic verde să crească în gravitația redusă a lui Marte?

„Experimentele indică 0,3 g (< Marte) suficiente pentru a declanșa răspunsuri gravitropice, dar această competență meristematică poate fi pierdută sub gravitația asemănătoare lunii (0,17 g). ”, scrie Smith. Răspunsurile gravitropice sunt răspunsul vieții plantelor la gravitație și funcționează în două moduri. Charles Darwin a arătat că rădăcinile plantelor prezintă gravitropism pozitiv, adică cresc spre centrul de greutate, în timp ce tulpinile cresc departe de gravitație. Cercetările arată că plantele pot crește și fotosintetiza în microgravitație, iar astronauții au cultivat diferite tipuri de plante pe ISS, unde gravitația reprezintă 89% din cea a Pământului. Dar acele experimente au fost făcute pe culturi selective. Nu s-au cultivat copaci pe ISS.

„Din astfel de dovezi, este de imaginat că unele plante vor tolera gravitația lui Marte”, scrie Smith. „Cu toate acestea, funcția pădurii este și ea influențată.”

Gravația afectează mai mult decât doar creșterea plantelor. Ea guvernează o multitudine de alte lucruri care trebuie luate în considerare. „Căderea frunzelor și a propagulelor, săritul, zborul, prăbușirea lemnului mort, impactul picăturilor de ploaie și scurgerea apei contribuie la dinamism”, explică Smith. Dar gravitația mai mică ar putea oferi și unele beneficii. Lumina inferioară a lui Marte ar putea contribui la creșterea „cu picioare” a plantelor, la tulpini mai slabe și la o creștere mai puțin viguroasă în general. Gravitația mai scăzută ar putea echilibra unele dintre aceste efecte negative.

Smith subliniază că încercarea de a recrea un anumit biom al pădurii Pământului este contraproductivă. Sunt mult prea complexe pentru a fi replicate. „Pădurile Pământului își datorează ansamblurile presiunilor de mediu și evolutive care vor diferi de cele din CTTE-urile marțiane. Nicio rețea trofică forestieră nu a fost complet cartografică, acoperișurile în sine pot cuprinde peste 100 000 de legături trofice, provocând dublarea”. În schimb, un ecosistem terestru ar fi o nouă rețea de viață care ar necesita timp pentru a se stabili în mediul lui Marte. Scopul ar fi de a introduce specii și de a vedea care dintre ele s-au adaptat, permițând timp pentru dezvoltarea unui nou ecosistem hibrid.

„Designerii ETNR ar trebui să considere speciile ca niște roți dinte ecologice care ar putea fi asamblate în ecosisteme funcționale. Replicarea Pământului. pădurile este în prezent imposibil de fezabil, dar dezvoltarea de noi ecosisteme, care funcționează în moduri neașteptate, este de imaginat. Pădurile lui Marte nu ar semăna sau nu ar funcționa exact ca pădurile Pământului, dar ar putea totuși să ofere minune; toamna la 0,38 g oferind căderea frunzelor de vis", scrie el.

Există mult mai multe detalii în articolul lui Smith. Acesta este un subiect uriaș și abia începem să ne confruntăm cu toate problemele. De exemplu, dacă ETNR-urile sunt menite să ofere răgaz oamenilor de pe Marte, avem nevoie de unele dintre speciile potrivite. „Pădurea fără cântece de păsări sau fluturi este un TTE sărac. O astfel de lipsă poate exacerba dorul de casă”, explică el. Ce sentiment bântuitor să rătăcim printr-o pădure tăcută. Pe de altă parte, cu toții ne-am putea lipsi de țânțari.

Dar constrângerile etice? Nu toate eforturile noastre vor avea succes. Avem dreptul să transportăm alte forme de viață într-un ETNR, doar să le vedem cum suferă și mor dacă nu suportă condiții? Sau întregul efort ar face parte din susținerea întregii vieți pe Pământ în cazul unei calamități, astfel încât suferința lor să fie alături de a noastră?

Acestea sunt întrebări complexe fără răspunsuri simple.

Noastre. înțelegerea modului în care viața funcționează împreună este departe de a fi completă. Suntem în continuare nedumeriți când grupurile de balene se plajă sau când moare o pasăre masivă. Nu ne putem aștepta să „înghețăm” condițiile într-un ETNR, astfel încât să nu existe niciodată morți. Acestea pot duce la noi nișe exploatate de alte forme de viață. Aceasta este natura și, dacă vom încerca să o recreăm, trebuie să o acceptăm.

Smith subliniază un alt punct care uneori se pierde în astfel de discuții. Homo sapiens evident nu a evoluat în vid. Am evoluat alături de alte forme de viață și nu putem supraviețui fără ele. La un nivel foarte elementar, intestinele noastre sunt colonizate de bacterii - o parte importantă a microbiomului uman - și fără ele, suntem înnebuniți. La acest nivel biologic de bază, avem nevoie de alte forme de viață pentru a supraviețui și ele, la rândul lor, se bazează pe alte forme de viață. Rețeaua vieții este extraordinar de complexă.

Este o întrebare copleșitoare: avem cunoștințele necesare pentru a reconstrui un ecosistem terestru limitat pe Marte? Dar a pune această întrebare duce la o altă întrebare prevestitoare:

Ne forțăm într-o poziție în care trebuie să răspundem la prima înainte de a fi pregătiți?

Chiar dacă nu ajungem niciodată pe Marte sau construiți un ETNR, exercițiul de gândire conduce la acest punct: natura este structura globală care ne guvernează viețile și avem nevoie de ea mai mult decât are nevoie de noi. Și avem responsabilitatea de a menține natura în viață.

„Din perspectivă biocentrică, liderii lumii ar trebui să fie preocupați de viitorul vieții în Univers și de rolul umanității în protecția și promulgarea sa”, scrie Smith. „Pe o planetă cu o locuință limitată, aceasta este o datorie semnificativă. Supraviețuirea vieții, sub orice formă, este prioritatea biocentrică supremă.”

(Fluierul)