Kann die Venus bewohnbar gemacht werden?

Die Frage nach den Werkzeugen, die dem Leben heute zur Verfügung stehen, können wir einigermaßen mit physikalischen Grundprinzipien beantworten und mit „nein“ beantworten. Dazu müssen die Atmosphäre der Venus und die Natur der Photosynthese berücksichtigt werden . Das Ziel des Terraforming wäre in erster Linie, die zusätzliche Atmosphäre zu sequestrieren (oder „wegzusperren“). Wir müssen also hauptsächlich das CO nehmen$_2$und setze es in Verbindung. Die Photosynthese tut dies im Prinzip , aber die Reaktion könnte auf der Venus trivialerweise nicht vollständig sein.

Photosynthetisierende Organismen auf der Erde arbeiten grundsätzlich in einem offenen System. Es sind viele Reaktionen beteiligt, aber Sie können den Prozess "begrenzen", um nur zu sehen, was hineingeht und was hinausgeht. In der folgenden Notation ist D ein Elektronendonor, was für uns im Grunde genommen Sauerstoff ist.

Geht rein:

• 2n CO$_2$;
• 2n DH$_2$- im Grunde H$_2$Ö;
• Photonen;

geht raus:

• 2 (CH$_2$Ö)$_n$;
• 2n DO - im Grunde O$_2$.

Idealerweise möchten wir eine Umgebung, in der alle Reaktanten reichlich vorhanden sind und in der es auch eine vielfältige Umgebung mit anderen Elementen gibt, die die Zwischenspezies enthält. Auf der Erde verwenden wir zum Beispiel gerne den sogenannten „NPK“-Dünger, der für Stickstoff, Phosphor und Kalium steht.

Schauen wir uns nun an, wie gut die Venus-Umgebung dazu passt. Wir werden dies auf die obere Atmosphäre beschränken müssen, weil die Oberfläche zu heiß für jegliches Leben ist, wie wir es kennen. Es gibt andere Bedenken, wie viel Licht es bekommt und andere giftige Arten, die in der oberen Atmosphäre weniger vorhanden wären. Aber die Erde hat selbst einige schwimmende Organismen (obwohl sie keine Photosynthese betreiben).

Venus "Score" für Pflanzen:

• CO$_2$- großartig, sogar zu viel;
• Photonen - großartig, besser als die Erde;
• H$_2$O - fehlschlagen;
• Stickstoff - versagen (der N$_2$Form reicht nicht aus);
• Phosphor - versagen;
• Kalium - scheitern.

Hier ist die tatsächliche Zusammensetzung der Venusatmosphäre.

Der Stickstoff muss möglicherweise nicht wirklich entfernt werden. Hier ist meine Berechnung des N$_2$Masse:

Im Vergleich dazu ist die Masse der Erdatmosphäre$5 \times 10^{18} kg$mit etwa ^2/3 _Stickstoff . Es ist denkbar, dass etwas auf einem Planeten mit 10x so viel Stickstoff leben könnte. Wie auch immer, das Hauptanliegen ist CO$_2$, weshalb die Oberfläche einem enormen Druck und einer enormen Temperatur ausgesetzt ist.

Die nächste Frage ist: Können wir nicht einfach Photosynthese betreiben und das Wasser recyceln? Der wahre Grund, warum Sie dies nicht tun können, ist die Art der Zucker, die im Allgemeinen eine Formel wie C haben$_x$H$_2$$_x$Ö$_x$. Dies ist die Form, die uns die Photosynthese gibt, um den zusätzlichen Kohlenstoff einzuschließen. Aber hier gibt es ein Problem – es ist nicht nur Kohlenstoff. Es hat auch Sauerstoff und problematischer Wasserstoff. Ihnen geht der Wasserstoff aus, wenn Sie das Produkt als Zucker lagern. Pflanzen hören hier auf, hilfreich zu sein. Sie können eine Anlage nicht so konstruieren, dass sie reine Kohlenstoffstrukturen herstellt!

Der wirkliche Prozess, den Sie wollen, ist etwas, das Photonen verwendet, um CO umzuwandeln$_2$in eine feste Struktur, wobei nur eine kleine Menge Sauerstoffgas als Nebenprodukt und kein Wasser entsteht. Wie? Sie könnten Pflanzen als Teil des Prozesses in einem geschlossenen Ökosystem verwenden, das in der offenen Atmosphäre der Venus schwebt. Aber dann müsste man die Pflanzenprodukte zu einer außerordentlichen Reinheit veredeln, damit einem der Wasserstoff nicht ausgeht. Aber welches System Sie auch immer verwenden, es müsste aufgrund der schieren Größe auch schwebend und selbstreplizierend sein. Da wird die Diskussion verrückt.

Das Problem liegt viel mehr im Weltraumzeitalter, als einfach Algen zu entwickeln und in die Atmosphäre zu werfen (es gibt kein Wasser). Ihre Möglichkeiten sind beschränkt auf:

• Material von anderswo im Sonnensystem einbringen;
• künstliches Leben zu konstruieren, um Kohlenstoff von Grund auf zu binden ;
• eine Art selbstreplizierendes, autonomes, robotisches, schwimmendes, isoliertes Ökosystem mit erstaunlicher chemischer Verarbeitungsleistung.

Keine davon sind Ideen, über die wir zum gegenwärtigen Zeitpunkt auch nur vernünftig spekulieren können.

Nein.

Sie könnten verschiedene Techniken verwenden, um alle schädlichen Substanzen in der Atmosphäre der Venus umzuwandeln / zu fixieren, aber die Photosynthese gehört wahrscheinlich nicht dazu.

Dies liegt daran, dass die Venus eine unglaublich undurchsichtige Atmosphäre hat, sodass alles, was Sie zur Photosynthese in der Lage wären (vorausgesetzt, Sie hätten Bakterien, die gegen die in der Atmosphäre vorkommenden sauren Schwefelverbindungen resistent sind), die oberste Schicht wäre.

Auf jeden Fall lässt uns die Technologie, die wir jetzt oder in absehbarer Zukunft haben, dies einfach nicht mit einer Geschwindigkeit tun, die die Venus rechtzeitig terraformt, damit Menschen noch Menschen sein können.

Kim Stanly Robinson hatte ein paar Wegwerfzeilen über die Leute, die dies in seiner Mars-Trilogie versuchten; jedoch war es mit einer Technologie weit fortgeschritten, die unsere eigene übertrifft. Zu diesem Zeitpunkt in der Serie war Mars auf dem besten Weg, mit Schwärmen von Von-Neumann-Robotern (autonome selbstreplizierende Roboter) terraformiert zu werden, die für die industriellen Massenschritte zur Verfügung standen.

Die Anfangsphase des Plans bestand darin, einen Sonnenschutz aufzustellen, der groß genug ist, um das gesamte Sonnenlicht daran zu hindern, den Planeten zu erreichen (ursprünglich war dies die Spiegelanordnung, die verwendet wurde, um den Lichteinfall auf dem Mars zu erhöhen; das Venus-Projekt entstand aus der Frage, was zu tun ist mit den Spiegeln, nachdem die Marsmenschen dafür gestimmt hatten, sie zu entfernen). Jahrzehnte später, nachdem die Atmosphäre so weit abgekühlt war, dass das gesamte CO2 verflüssigt/gefroren war, war geplant, die Spitzen der CO2-Meere mit Platten aus künstlichem Diamant abzudichten.

Ein normaler Tag/Nacht-Zyklus würde dann bereitgestellt, indem der Planet in supraleitende Kabel gewickelt wird, um ihn wie den größten Elektromotor des Sonnensystems hochzudrehen, und dann der Sonnenschutz so eingestellt wird, dass eine erdnormale Lichtmenge den Planeten erreicht.

Wenn in der Restatmosphäre nicht genügend Wasser vorhanden wäre, wäre der Kuipergürtel nach Kometen abgebaut worden, ähnlich wie die Hydrosphäre des Mars erweitert wurde.

Photosynthese wird nicht funktionieren, wie AlanSE erklärt hat. Eine bessere Option wäre herauszufinden, wie man den Kohlenstoff aus dem CO2 extrahiert, um die Kohlenstoffnanoröhren herzustellen, die wir zum Bau der Weltraumaufzüge benötigen werden.

Ich habe mehrere bessere Alternativen. Eine tiefe Injektion von CO2, die es in feste Gesteinsverbindungen umwandeln würde, könnte weltweit erfolgen. Die Mineralisierung von CO2 scheint durchaus möglich, abhängig vom Vorhandensein von Wasserstoff in der Erdkruste, was ein unbekannter Faktor ist, aber sehr wohl der Erde ähnlich sein könnte. 4,8x10^20kg sind aber eine MENGE co2. Selbst wenn wir 1 Million Tonnen davon pro Jahr pro Injektion (was mit der heutigen Technologie auf der Erde machbar ist) pro Bohrloch speichern und es mit einer Million Injektionsbohrlöchern speichern würden, würde es immer noch 500 Millionen Jahre dauern, um den Planeten zu terraformen. Das ist eine Menge CO2.

Eine andere Alternative wäre das Kombinieren von CO2-Nukleotiden zu Mg, Si, S (durch Fusion) und das Verlassen auf die Oxidation dieser Verbindungen (SIO2, Siliziumdisulfid) durch Kombinieren von CO und O2. Das Problem besteht darin, die Transmutation effizient durchzuführen. Man könnte auch eine kohärente photonukleare Isotopentransmutation versuchen, wodurch eine Massenumwandlung von O => N und C => B durchgeführt wird. Allerdings muss man sich immer noch mit dem Stickstoff befassen (indem man ihn in Bornitrid umwandelt, eine stabile feste Verbindung). Leider ist das auch mit dem gleichen Größenproblem verbunden, das Hunderte Millionen Teilchenbeschleuniger erfordert, obwohl Sie vielleicht in der Lage sein könnten, den Planeten zum Rotieren zu bringen, wenn Sie sie alle in die gleiche Richtung stellen und sie unzählige Jahre lang laufen lassen würden.