Ist Terraforming durch schnell wachsende Organismen eine gute Idee?

eine Gruppe schnell wachsender symbiotischer Organismen, die zusammenarbeiten (im Grunde genommen wachsen) und einen Planeten mit Leben besäen

Die Umgebung, die wir hier auf der Erde einer sterilen Umgebung am nächsten kommen, ist die Umgebung eines Vulkans nach einem Ausbruch.

Was passiert dann? Nun, normalerweise sind Flechten die erste Lebensform, die den Ort besiedelt. Und was sind Flechten ?

Eine Flechte (/ˈlaɪkən/, LEYE-ken, aber im Vereinigten Königreich oft /ˈlɪtʃən/, LICH-en) ist ein zusammengesetzter Organismus, der aus Algen oder Cyanobakterien entsteht, die zwischen Filamenten mehrerer Pilzarten in einer wechselseitigen Beziehung leben

Flechten wachsen auf und in einer Vielzahl von Substraten und Lebensräumen, einschließlich einiger der extremsten Bedingungen auf der Erde. Sie wachsen reichlich auf Rinde, Blättern und hängen an Ästen, die "in dünner Luft leben" (Epiphyten) in Regenwäldern und in gemäßigten Wäldern. Sie wachsen auf nacktem Fels, Mauern, Grabsteinen, Dächern und exponierten Erdoberflächen. Sie können in einigen der extremsten Umgebungen der Erde überleben: arktische Tundra, heiße trockene Wüsten, felsige Küsten und giftige Schlackenhaufen. Sie können in festem Gestein leben, zwischen den Körnern wachsen, und im Boden als Teil einer biologischen Bodenkruste in trockenen Lebensräumen wie Wüsten. Einige Flechten wachsen auf nichts und verbringen ihr Leben in der Umwelt.

Wenn sie auf mineralischen Oberflächen wachsen, zersetzen einige Flechten langsam ihr Substrat, indem sie die Mineralien chemisch abbauen und physikalisch zerstören, was zum Verwitterungsprozess beiträgt, bei dem Gestein allmählich in Erde umgewandelt wird. Während dieser Beitrag zur Verwitterung normalerweise harmlos ist, kann er bei Kunststeinstrukturen zu Problemen führen. Beispielsweise gibt es am Mount Rushmore National Memorial ein anhaltendes Flechtenwachstumsproblem, das den Einsatz von Bergsteigern zur Reinigung des Denkmals erfordert.

Zu deiner Frage kommend:

Hygiea selbst ist eine Gruppe schnell wachsender symbiotischer Organismen, die zusammenarbeiten (im Grunde genommen wachsen) und einen Planeten mit Leben (hauptsächlich Pflanzen) besäen, die wiederum eine bewohnbare Umgebung schaffen. Würde so etwas wie Hygiea jemals funktionieren?

Wenn es einer Flechte ähnlich ist, wird es das sicherlich tun.

Die Schaffung von gentechnisch veränderten Mikroorganismen für industrielle und Hightech-Anwendungen wie Terraforming liegt durchaus im Bereich des Möglichen. Es gibt jedoch einige Hürden, denen sie begegnen werden.

Erstes Problem: Der Zielplanet muss eine Ausgangsumgebung haben, auf der zumindest die extremsten Mikroorganismen der Erde überleben können. Mars zum Beispiel erfüllt diese Kriterien nicht, daher müssen Sie einige physische Modifikationen vornehmen, bevor Sie Ihre Terraformer loslassen. Wenn der Planet von Anfang an ein vernünftiges Erdanalog war (da er eine geeignete Sonneneinstrahlung und Oberflächenwasser hatte), können Sie diesen Schritt überspringen.

Zweites Problem: Ihre Terraformer werden so schnell wachsen, dass sie die Versorgung mit Nährstoffen übersteigen. Dies kann etwas gemildert werden, indem der Organismus zur Stickstofffixierung befähigt wird, und kann stark gemildert werden, wenn Sie bereit sind, während des gesamten Prozesses eine Nährstoffaussaat vorzunehmen.

Drittes Problem: Ihr Zielplanet wird an dem Punkt, an dem Sie Ihre Terraformer einsetzen, wahrscheinlich keine Ozonschicht haben, daher müssen sie entweder UV-Strahlung widerstehen können oder auf Meeresumgebungen beschränkt sein.

Viertes Problem: Das schnelle Wachstum Ihrer Terraformer wird dazu führen, dass sich die Umgebung ziemlich schnell von einer anaeroben zu einer aeroben ändert. Ihr Stoffwechsel muss in der Lage sein, in diesen beiden Regimen zu funktionieren.

Während es wahrscheinlich noch viele weitere Probleme gibt, an die ich nicht gedacht habe, wird die Lösung dieser vier ein großer Schritt auf dem Weg zum Design Ihrer Terraformationsmikroben sein. Mein Vorschlag wäre, Rhodopseudomonas palustris als Grundlage Ihrer Mikrobe zu verwenden, da sie in der Lage ist, je nach den Bedingungen, in denen sie sich befindet, zwischen vier verschiedenen Stoffwechselmodi zu wechseln, vielleicht mit etwas Deinococcus radiodurans, das für die Strahlenresistenz hinzugeworfen wird.

Lassen Sie uns die Kernziele des Terraforming definieren:

1) WOHNBAR – Eine Atmosphäre geeigneter chemischer Zusammensetzung und Temperatur, damit Menschen ohne Hilfe darin leben können.

2) STABIL – Eine Biosphäre, die ein sich selbst erhaltendes Leben und Nahrungsnetze enthält, die dazu dienen, die Bewohnbarkeit des Planeten aufrechtzuerhalten. Abgesehen von Extremszenarien erwarten wir ein gemischtes Boden-Ozean-Atmosphäre-System, das menschliche Nahrung erzeugt.

Die dafür erforderlichen Aufgaben hängen von Ihrer Ausgangsumgebung ab. Mehr Aufgaben = längere Terraforming-Zeit.

• Müssen wir die Strahlungseigenschaften der Atmosphäre aktiv verändern, um die Temperatur zu kontrollieren?
• Braucht die Atmosphäre zusätzliche Gase? ENTFERNT?
• Müssen wir flüssiges Wasser hinzufügen/entfernen?
• Müssen wir einen lebensfähigen Boden schaffen, in dem Makropflanzen wachsen können?

Diese Aufgaben können theoretisch alle von technisch hergestellten Organismen ausgeführt werden, die chemische Elemente zwischen planetaren Reservoirs bewegen – Ihre Hygiea. Die Geschwindigkeit, mit der dies möglich ist, hängt davon ab, wie viele Modifikationen erforderlich sind und wie zugänglich die richtigen chemischen Elemente sind.

Zumindest müssen Sie einer Mikrobe/Pflanze genug Zeit geben, um auf dem Planeten zu wachsen, und genug Material verarbeiten, um GIGATONNEN des richtigen Elements dorthin zu bringen, wo Sie es haben möchten. Wahrscheinlich gefolgt von einer weiteren Welle von gentechnisch veränderten Organismen, um die nächste Anpassung vorzunehmen. Dies führte schließlich zu dem Versuch, ein vollständiges, stabiles Nahrungsnetz auf dieser neuen Welt zu schaffen.

Ich würde ehrlich erwarten, dass es Jahrzehnte dauern wird, bis ein einzelner Organismus auf einem Planeten wächst (selbst wenn er aggressiv per Raumschiff auf der ganzen Welt ausgesät wird) und seine atmosphärische Zusammensetzung merklich anpasst.

Wenn die Bedingungen "hart" sind, wie eiskalt oder die Verarbeitung von beschissener Erde zu besserer Erde, dauert es länger.

Unter der Annahme, dass es keine systematischen Ausfälle oder Zusammenbrüche von Ökosystemen gibt (was sehr wahrscheinlich erscheint – Krankheiten könnten leicht eine weltweite Monokultur von nahezu genetisch identischen Pflanzen betreffen), würde ich dies als einen Prozess von mindestens 100 Jahren einstufen. Länger, wenn der Planet anfangs nicht ziemlich bewohnbar ist.

Als Prototyp dieser Story-Idee würde ich in Betracht ziehen, eine Sonde zu haben, die vor einer menschlichen Präsenz zu vielversprechenden Kandidatenwelten geschickt werden kann. Die Sonde enthält entfernte Sensoren, eine KI und Bottiche mit gentechnisch veränderten Mikroben/Pflanzen (plus eine begrenzte Fähigkeit, diese im laufenden Betrieb gentechnisch zu bearbeiten). Die Sonde kann die Atmosphäre vom Orbit aus scannen und dann eine geeignete Reihe von Terraforming-Schritten planen (z. B. 5 Gt Strahlungsblocker-Molekül X über Organismus Y in die Atmosphäre geben, Organismus Y über Krankheitsvektor Z töten; 5 Jahre warten, bis sich die Temperatur angepasst hat, Einführung von Organismen A, B zur Freisetzung von Sauerstoff und Stickstoff aus Gesteinsablagerungen usw.).

Dieser automatisierte Prozess dauert viele Jahrzehnte, schafft aber eine passable menschliche Umgebung für geringe Investitionen, bevor Menschen eintreffen.

In der Praxis – wenn Sie weniger als Millionen von Jahren warten wollen, sind schnell wachsende Organismen wahrscheinlich die einzige praktische Lösung. Es ist unwahrscheinlich, dass ein vorhandener Organismus für einen der Schritte, die ich unten vorschlage, optimal ist, daher müssten die Organismen mit ziemlicher Sicherheit umfassend manipuliert werden. Alternativen wie große mechanische Fabriken, die O2 abpumpen, erscheinen überhaupt nicht realistisch.

Zunächst muss ich jedoch erwähnen, dass jeder denkbare Terraforming-Prozess wahrscheinlich viele Jahrtausende dauern wird, um eine lebenswerte stabile Atmosphäre / ein stabiles Klima zu schaffen. Aber mit dieser Kleinigkeit denke ich, dass eine effiziente Lösung ein mehrstufiger Prozess sein kann. Der genaue Prozess würde natürlich von der Ausgangsumgebung abhängen, aber als Beispiel nehmen wir so etwas wie eine mögliche Urerde: N2, CO2, etwas NH3 und CH4 und H2O, aber kein freies O2. Nehmen Sie an, dass das meiste H2O Dampf ist, da das gesamte CO2 einen moderaten Treibhauseffekt erzeugt.

Schritt 1: Saat mit einzelligen Organismen, die Ammoniak und Methan aufnehmen und CO2 einatmen. Die Atmosphäre kann ziemlich undurchsichtig sein, so dass die Photosynthese nicht unbedingt eine Option ist – Organismen könnten Schwefel „essen“ oder einen anderen neuartigen Stoffwechsel verwenden. Gestalten Sie sie so, dass beim Tod ein erheblicher Teil des CO2, das sie eingeatmet haben, „fixiert“ bleibt. Sie produzieren zum Beispiel eine Karbonatschale oder überziehen einfach den Boden mit einer wachsenden torfähnlichen Kohlenstoffsenke. Da es in der Umwelt keine Konkurrenz gibt, vermehren sich diese Organismen zu einer bedeutenden Biomasse, die nur durch den verfügbaren Platz begrenzt ist. Nach einer langen Zeit ... CO2 ist deutlich gesunken und der Planet kühlt ausreichend ab, damit es zu Niederschlägen kommen kann.

Schritt 2: Wahrscheinlich mehr CO2-Atmer, aber jetzt Wasseratmer. Potenziell effizienter und leichter zu bindender Kohlenstoff in tiefen Ozeanen. Es vergeht viel mehr Zeit....

Schritt 3: Fügen Sie robuste O2-Produzenten hinzu. Die Atmosphäre wechselt von reduzierend zu oxidierend, also wird es enorme Veränderungen in der Gesteinsverwitterung, Mineralablagerung usw. geben. Hoffentlich ist die Luft jetzt klar genug, damit die Photosynthese in irgendeiner Form der Hauptmechanismus für das Wachstum von Organismen ist. Mehr Zeit vergeht...

Schritt 4: Jetzt ausreichend O2, aber möglicherweise müssen Sie verschiedene Organismen hinzufügen/abziehen, um sicherzustellen, dass Sie den Treibhauseffekt nicht zu weit gehen. Es kann Perioden mit hohen Temperaturen und/oder einem Schneeball-Erdeffekt geben, die Sie durch sorgfältige Injektion von Organismen bewältigen müssen, die Treibhausgase erhöhen oder senken oder die Albedo des Planeten verändern. Dies wird nicht nur eine einfache Formellösung sein – aktives Management wird erforderlich sein.

Schritt 5: Sie haben jetzt einen Planeten mit einer begrenzten Anzahl von Einzellern, der nicht zu heiß oder kalt ist, die Oberflächenerosion hat sich mehr oder weniger stabilisiert und Sie haben eine zumindest annähernd atembare Atmosphäre. Beginnen Sie in mehreren geplanten Schritten mit der Einführung von Makropflanzen und den ersten Tieren (zunächst mikroskopisch). Dies erfordert ein sehr aktives Management, da jedes Ungleichgewicht zu einer Froschplage oder einem unerwünschten Aussterben führen könnte.

Schritt 6: Nun können Sie eventuell Ihre kolonisierende Gemeinschaft vorstellen. Die Umgebung ist wahrscheinlich immer noch miserabel zum Leben – zu heiß/zu trocken/zu kalt/zu nass/Wochenende Wirbelstürme/zu viel UV-Strahlung/jeder isst Tofu, weil das alles ist, was wir anbauen können/aber die Siedler sind großartig, großartig, großartig .......Enkel könnten in ein paar Jahrtausenden noch ein angenehmes Leben haben - wenn man das notwendigerweise auf Messers Schneide befindliche Gleichgewicht in der Umwelt aufrechterhalten und langsam verbessern kann

Was Sie hätten, wäre eine Reihe von Lebensformen für jede Phase, und sobald der Planet einen Meilenstein erreicht hat, würden Sie die nächste Charge von Lebensformen freisetzen. Die Geschwindigkeit liegt tatsächlich darin, dass Sie den gesamten Planeten besäen, damit er sich nicht ausbreiten muss, und die Pflanzen und Tiere, die bereits existieren, sich also nicht weiterentwickeln müssen.

Die meisten dieser Lebensformen existieren bereits und benötigen möglicherweise nur geringfügige DNA-Optimierungen, um die Überlebensfähigkeit zu erhöhen.

Sie würden mit einfachen Flechten und Algen beginnen, um Biomasse aufzubauen und die richtige Atmosphäre aufzubauen. Als nächstes kommen Gräser und Algen. Sie würden dann Insekten und einfache Meereslebewesen einbringen, um diese Pflanzen zu fressen und Biomasse herzustellen. Dann Dinge, diese Dinge zu essen und so weiter. Aussaat von Pflanzen mit passenden Tieren.

Ihr Terraforming-Schiff wäre eine riesige Arche aus Pflanzen und Tieren, die bereit sind, über den neuen Planeten ausgesät zu werden.

Sie werden immer noch Jahrhunderte brauchen, um die Arbeit zu erledigen, aber das ist nichts, wenn man bedenkt, dass die Erde Milliarden von Jahren gebraucht hat, um dasselbe zu tun.

Es könnte nur Jahrzehnte dauern, um den Planeten auf das Niveau zu bringen, auf dem ein Mensch ohne Raumanzug über die Oberfläche laufen könnte, aber immer noch Jahrhunderte für einen neuen erdähnlichen Planeten