Was ist die minimal lebensfähige ökologische Pyramide, die ein Terrafoming-Projekt in eine Welt ohne Leben einführen würde, um sie für Menschen geeignet zu machen?

Spirulina. Das ist es.

https://en.wikipedia.org/wiki/Spirulina_(Nahrungsergänzung)

Diese blaugrünen Algen übernehmen gerne den Ozean und wahrscheinlich auch große Landstriche. Sie haben einst die Erde regiert und machen es immer noch sehr gut. Sie sind nahrhafte Nahrung für Mensch und Tier. Sobald die Kolonisten auftauchen, können sie riesige Flöße des Materials ernten und es als Bodenverbesserungsmittel verwenden, möglicherweise mit einer Bodenstarterkultur.

Es ist denkbar, dass dies alles ist, was sie brauchen würden, obwohl wahrscheinlich nicht alles, was sie wollen würden. Und es ist eine gute Fiktion – auf den klebrigen grünen Ozean blicken, an eine Maistortilla denken …

Lavendel, Bienen, immergrüne Bäume, Phytoplankton, Heringe und einige Bakterien. Das ist es.

Alles andere kann warten, bis die Menschen ankommen. Dies ist das absolute Minimum, das Sie benötigen.

• Lavendel ist reich an Nektar und blüht das ganze Jahr über in vielen Klimazonen. Es ist ideal für Bienen, um Nektar zu sammeln und eine Bienenpopulation zu erhalten.
• Bienen brauchen Sie, um Ihre Pflanzen zu düngen. Lass sie für den Moment sein (ha!) und lass sie an Bevölkerung zunehmen.
  • Ich glaube nicht, dass Sie Spinnen brauchen, um die Bienenpopulation zu kontrollieren (sie werden durch die Lavendelnahrung begrenzt), aber das ist ein optionales Extra, das möglicherweise benötigt wird.
• Immergrüne Bäume. Wahrscheinlich Kiefer. Ein schönes Baumaterial für die Menschen, wenn sie dort ankommen.
• Füllen Sie die Ozeane mit Phytoplankton. Dies verbraucht CO2 und erzeugt Sauerstoff im Wasser, wodurch Fische schließlich überleben können, dies gelangt schließlich in die Luft und macht die Luft für Menschen angenehm und atmungsaktiv.
  • Es gibt viele Typen. Ihre Terraformer sollten experimentieren und bestimmen, welcher für das genaue Licht / Gas / Gemisch Ihres Planeten optimal ist.
• Nitrosomonas oder Nitrobacter, um Nitrate herzustellen oder Nitrite in Nitrate umzuwandeln. Es gibt viele Möglichkeiten, wählen Sie einfach die beste aus, die experimentell auf die genaue Atmosphäre wirkt, die Sie haben. (Gibt es Ammoniakgas oder dreifach gebundenen Stickstoff?) Beispiele sind Azotobacter, Bacillus, Clostridium und Klebsiella.
• Heringsfische (diese fressen Plankton und sind gut für den Menschen ). Ohne Raubtiere wird ihre Population von der Planktonversorgung kontrolliert – sie fressen zu viel, ihnen geht entweder das sauerstoffreiche Wasser oder die Nahrung aus. Diese sorgen auch dafür, dass die Planktonwerte nicht zu hoch werden – denn zu wenig CO2 und Ihr Planet kühlt ab.

Ihre Terraforming-Bots sollten dem Boden Phosphor und Kalium hinzufügen. Ihre Siedler werden mit Düngemitteln ankommen, um bei der Schaffung von gutem Ackerland zu helfen. Ihre Terraforming-Bots sollten auch geologische Prozesse nutzen, um nach Möglichkeit etwas anfänglichen Sauerstoff zu erzeugen.

Alles andere sollte so weit wie möglich in landwirtschaftlichen Betrieben angebaut werden.

... und dann geschieht ein Wunder ...

Ich denke, Sie können wahrscheinlich in ein paar hundert Jahren kein voll funktionsfähiges und entwickeltes Ökosystem eines ganzen Planeten haben. Verzeihung. Es würde wahrscheinlich so lange dauern, eine zugrunde liegende Ökologie von Mikroorganismen aufzubauen, vorausgesetzt, sie sind alle so entwickelt, dass sie die lokalen Bedingungen überleben.

Ein Ökosystem besteht aus so vielen beweglichen Teilen, dass alle voll funktionsfähig sein müssen. Es reicht nicht wirklich aus, eine kleine Region zu terraformieren, wenn man es mit einem ganzen Planeten zu tun hat. Was Sie haben können, ist eine weit verbreitete Gruppe von Mikroorganismen (wie Blaualgen), die die Voraussetzungen für ein Ökosystem geschaffen haben. Ich bezweifle, dass es Zeit geben würde, eine funktionierende Sauerstoffatmosphäre vollständig aufzubauen (der Prozess erfordert, dass der freie Sauerstoff mit großen Mengen von Dingen wie freiem Eisen in der Umgebung reagiert, ein Prozess, der auf der Erde Millionen von Jahren dauerte).

Angesichts hypereffizienter Superorganismen, perfekter Startbedingungen, reichlich vorhandener organischer Rohmaterialien (ja, es gab organische Materialien, bevor Leben auf der Erde entstand) und eines Goldlöckchenplaneten, werde ich sagen, dass Sie eine zugrunde liegende Mikroorganismenpopulation haben können, die auf mehr vorbereitet ist Fortgeschrittene Organismen (immer noch ziemlich einfach, hauptsächlich Pflanzen im Ozean) in VIELLEICHT 1000 Jahren. Das Zeug muss wachsen, und selbst Ihr Terraforming-Schiff würde Rohstoffe benötigen, um Organismen zu züchten und sie dann in die Umwelt zu werfen. Es würde wahrscheinlich mindestens EIN Ereignis geben, bei dem ein kritischer Organismus unerwartet versagt, das gesamte Programm zurückwirft und einen kreativen Ersatz erfordert.

Ihr Schiff muss ziemlich schlau sein, und selbst dann ist Biologie nicht wie Physik. Obwohl es Chemie und Physik folgt, ist es ein komplexes und instabiles System beweglicher Teile. Um ein funktionierendes eukaryotisches vielzelliges Biom aufzubauen, müssen Ihre Kolonisten wahrscheinlich mit ihren matschigen Gehirnen ankommen und die Ökosysteme zusammen improvisieren.

Sobald Sie jedoch eine stabile, funktionierende Ozeanökologie erreicht haben (mit einigen Fischen, Schwämmen und anderen Filtrierern usw.), wird das Problem des Hinzufügens zusätzlicher Biome einfacher. Sobald die Strahlung unter Kontrolle ist, können Pflanzen die Grundlage von Ökologien bilden und sich auf dem Land ausbreiten. In vielerlei Hinsicht muss der gesamte Prozess die Evolution des Lebens auf der Erde rekapitulieren. Die frühen Pflanzen müssen einfach und autark sein, und später können Sie ausgefallener werden und Insekten und andere bestäubende Organismen, Samenträger usw. hinzufügen.

Wenn Sie ein Ökosystem in Kuppeln aufbauen möchten, wird das Problem einfacher. Dies könnten die „Samen“ für spätere Biome an der Oberfläche sein. Ich würde die Versuche untersuchen, selbsterhaltende Biosphären in Gebäuden zu haben, die gemacht wurden. Bisher sind sie alle gescheitert. Das bedeutet nicht, dass sie letztendlich keinen Erfolg haben werden, aber es beweist nur, dass der Prozess viel komplizierter ist, als wir es uns wünschen.

Schummeln.

Es gibt eine Menge Dinge, die passieren müssen, damit das moderne Leben auf einem Planeten glücklich ist, wie die Sauerstoff-Apokalypse. Dies geschieht „natürlich“ und wird lange dauern.

Lassen Sie Ihr Terraforming-Schiff Roboter landen, die riesige Solaranlagen bauen, die wiederum riesige Mengen an Sauerstoff in die Atmosphäre freisetzen. Es kann CO2, H2O oder sogar in Eisen oder ähnlichen Materialien eingeschlossenen Sauerstoff in freien Sauerstoff umwandeln.

Sie werden wahrscheinlich einen Großteil des Planeten unterwegs mit Sonnenkollektoren bedecken, und es wird noch lange dauern. Aber Ihre Maschinen werden mit einer für das moderne Leben giftigen Umgebung zufrieden sein.

Beginnen Sie dabei, Lebensformen zu züchten, die in der sauerstoffarmen Umgebung überleben und der Atmosphäre helfen können. Jede Art von Photosynthese ist geeignet. Sie werden Maschinen brauchen, die in der Lage sind, verschiedene Arten von Mikroben zu „drucken“ und sie weit verbreitet auszusäen, um diesen Prozess zu beschleunigen, und Bibliotheken solcher Mikroben, die Sie in jeder Phase des Prozesses verwenden.

Nun, bevor Sie damit beginnen, wird Ihr Schiff den Asteroidengürtel besucht haben. Als interstellares Schiff wird es winzig sein, da die Energiebudgets, die benötigt werden, um in "angemessenen" Zeiträumen zwischen den Sternen zu reisen, lächerlich sind. Also findet es einen kaputten Protoplanetenkern wie Davida und baut den Rest der benötigten Ressourcen im Vakuum des Weltraums auf.

Dieser Prozess wird fortgesetzt, während der Planet ausgesät wird. Orbitale Sonnenkollektoren strahlen Energie auf den Planeten und reduzieren so die Menge an Infrastruktur, die Sie auf der Planetenseite haben. Wenn der Planet knapp an Wasser ist, werden Missionen in die Eiszone Kometen auf dem Planeten landen (beachten Sie, dass dies die Zeit, die für die Terraformung erforderlich ist, um Millionen von Jahren verlängern könnte; das Bewegen von Wassermengen im Planetenmaßstab auf einen Planeten ist ein Akt mit hoher Energie). .

Oder, wenn Sie verrückt sind, könnten Sie sogar mehrere Bohnenstangen aus dem Orbit abwerfen, um einen effizienteren Wassertransport an die Oberfläche zu ermöglichen (verkürzen Sie die Zeit, die Sie damit verbringen, die Ozeane des gesamten Planeten auf dem Weg zum Kochen zu bringen).

Auch der Schmutz der Erde ist das Ergebnis vieler, vieler Millionen Jahre Arbeit. Daher könnten Massenproduktionsmaschinen erforderlich sein, die den Boden mechanisch zerkleinern und über interne Bioreaktoren zur Vorbereitung verfügen.

Dieser Prozess wird hochenergetisch sein und den Planeten in ein Treibhaus verwandeln, da Sie versuchen, in nur 100 Jahren das zu tun, was normalerweise Millionen dauert. Die Kühlung des Planeten kann extreme Maßnahmen erfordern; Das Blockieren der Sonne mit riesigen Schatten wäre ein Schritt, aber auch die Verwendung von Laserwärmepumpen oder die Vergrößerung der strahlenden Oberfläche des Planeten mit Bohnenstangen oder verrückteren Mechanismen.

Glücklicherweise werden Sie, lange bevor Sie einen bewohnbaren Planeten haben, in der Lage sein, Raumstationen oder Basen herzustellen, die unter der Oberfläche eines Mondes (Strahlungsabschirmung) vergraben sind und durch den Asteroidenabbau in der Sternumlaufbahn versorgt werden.

Menschen könnten ankommen (oder, realistischer, gedruckt werden), lange bevor der Planet fertig ist. Und in der relativ kontrollierten Umgebung von Tunneln unter einem kalten Mond können Sie nach und nach bewohnbareres Terrain schaffen, ohne eine ganze planetare Biosphäre fertigstellen zu müssen.

Ich denke, Sie müssen es zu einem zweistufigen Prozess machen;

Das liegt daran, dass Sie in Ihrem ursprünglichen Szenario sagen, dass „ der Planet überhaupt kein Leben entwickelt hat “. Und das ist das Hauptproblem, weil es bedeutet, dass es wenig oder gar keinen freien Sauerstoff in der Atmosphäre und keinen Sauerstoffkreislauf gibt . Ohne irgendeine Art von vorbestehender Photosynthese oder einem ähnlichen chemischen Prozess, der ständig Sauerstoff in die Atmosphäre freisetzt, wäre jeglicher freier Sauerstoff in der Uratmosphäre sehr früh oxidiert und in der Kruste gebunden worden. In dem Fall.

Schritt eins; Eine automatisierte Sonde wird den Kolonisten vorausgeschickt (oder vielleicht kann diejenige, die den Planeten ursprünglich gefunden hat, dies tun). Die Sonde trägt eine Nutzlast, die aus einem breiten Spektrum von Algenarten besteht, die für bestimmte Unterumgebungen ausgewählt und/oder entwickelt wurden (Meer, Süßwasser, Boden/Gestein, alkalisch, vulkanisch, arktisch/tropisch usw.). Kurz gesagt, die gesamte Palette von Umgebungen, in denen Algen gedeihen auf der Erde heute Es enthält auch eine Reihe von stickstofffixierenden Bakterien und einfachen Pflanzen und kommunalen Algen für Folgetropfen.

Die Sonde sät dann den Planeten und ordnet die „Abwurforte“ jenen Arten zu, die am besten geeignet sind, in dieser lokalen Umgebung zu überleben. Danach lehnt es sich einfach zurück und sendet regelmäßige Berichte über den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zurück und sät später den lokalen Regolith mit stickstofffixierenden Bakterien und Pflanzen.

Schritt zwei; Ihre Wissenschaftler/Kolonisten werden entsandt, sobald der Sauerstoffgehalt annähernd ein atembares Niveau erreicht, und können dann mit der Planung/Konstruktion geeigneter Biome beginnen, indem sie die Arten verwenden, die sie mitbringen.

Wie lange dauert es zwischen Schritt 1 und Schritt 2? Ich habe keine Ahnung, vielleicht könnte ein Experte es Ihnen sagen, aber ich vermute, es würde überraschend schnell gehen.