Folytatjuk a „ Végleges útmutató a terraformáláshoz ” sorozat Naprendszerünk egy másik testére – a Ceres törpebolygójára – egy pillantást vet. A külső Naprendszer sok holdjához hasonlóan a Ceres is jégből és sziklából álló világ, és az aszteroidaöv legnagyobb teste. Az emberi lények egy napon otthonuknak nevezhetnék, de a felszíne is „földszerűvé” tehető?
A Naprendszerben Fő kisbolygóöv , szó szerint több millió égitest található. És bár ezek többsége az apró kőzetektől a planetezimálokig terjed, van néhány olyan test is, amely a teljes aszteroidaöv tömegének jelentős százalékát tartalmazza. Ezek közül a törpebolygó Ceres a legnagyobb, az öv tömegének körülbelül egyharmadát teszi ki, és tömegét és térfogatát tekintve a hatodik legnagyobb test a belső Naprendszerben.
Mérete mellett a Ceres az egyetlen test az aszteroidaövben, amely elérte ezt hidrosztatikai egyensúly – olyan állapot, amikor egy tárgyat saját gravitációs ereje kerekít. Mindezeken felül úgy vélik, hogy ennek a törpebolygónak van egy belső óceánja, amely a Föld óceánjaiban található összes víz körülbelül egytizedét tartalmazza. Emiatt a Ceres gyarmatosításának gondolata valamikor vonzó, valamint a terraformálás.
A Ceres az egyetlen törpebolygóbelüla Neptunusz pályája. Ez különösen akkor érdekes, ha figyelembe vesszük, hogy méretét és összetételét tekintve a Ceres nagyon hasonlít többre Transzneptuni objektumok (TNO-k) – mint pl Plútó , Eris , Haumea , Szeretnék , és számos más TNO, amelyek potenciális jelöltek a törpebolygók státuszára.
Ceres, a Dawn űrszonda fényképezte félárnyékban, 40 000 km-es távolságból, 2015. február 25-én. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL/Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
A Ceres törpebolygó:
A jelenlegi becslések szerint a Ceres átlagos sugara 473 km, tömege pedig nagyjából 9,39 × 10húszkg (0,00015 Földnek vagy 0,0128 Holdnak megfelelő). Ezzel a tömeggel a Ceres az aszteroidaöv becsült teljes tömegének körülbelül egyharmadát teszi ki (2,8 × 10 között).huszonegyés 3,2 × 10huszonegykg), ami viszont a Hold tömegének körülbelül 4%-a.
A következő legnagyobb objektumok Vesta , Pallas és Hygiea, amelyek átlagos átmérője több mint 400 km, tömegük pedig 2,6 x 10húszkg, 2,11 x 10húszkg, és 8,6 × 1019kg ill. A Ceres tömege elég nagy ahhoz, hogy közel gömb alakú legyen, ami egyedülállóvá teszi az aszteroidaöv objektumai és kisebb bolygói között.
A Ceres enyhén ferde és mérsékelten excentrikus pályán halad, 2,5577 AU (382,6 millió km) távolságra a Naptól a perihéliumban és 2,9773 AU (445,4 millió km) az aphelionban. Keringési periódusa 1680 földi nap (4,6 év), és 0,3781 földi nap (9 óra 4 perc) szükséges ahhoz, hogy a tengelye körül egyetlen forgást teljesítsen.
Mérete és sűrűsége (2,16 g/cm³) alapján úgy gondolják, hogy a Ceres sziklás mag és jeges köpeny között különbözik. által szolgáltatott bizonyítékok alapján Keck távcső 2002-ben , a köpeny a becslések szerint 100 km vastag, és akár 200 millió köbkilométer vizet is tartalmaz, ami a Föld óceánjaiban található víz körülbelül 10%-ának felel meg, és több vizet tartalmaz, mint a Föld összes édesvize.
Ceres az eddig meglátogatott aszteroidákhoz képest, beleértve a Vestát, a Dawn 2011-es feltérképezési célpontját. Köszönetnyilvánítás: NASA/ESA/Paul Schenck
Sőt, a felszínen található infravörös adatok arra is utalnak, hogy a Ceres jeges köpenye alatt óceán is lehet. Ha ez igaz, akkor lehetséges, hogy ez az óceán földönkívüli mikrobiális életet rejthet, hasonlóan ahhoz, amit a március , Titán , Európa és Enceladus . Feltételezték továbbá, hogy a Ceresből kilökött anyagok a múltban mikrobákat küldhettek a Földre.
További lehetséges felszíni összetevők közé tartoznak a vasban gazdag agyagásványok (cronstedtit) és a karbonát ásványok (dolomit és sziderit), amelyek gyakori ásványok széntartalmú kondrit meteoritok. A Ceres felszíne viszonylag meleg, a maximális hőmérséklet a becslések szerint megközelítőleg eléri a 235 K-t (-38 °C, -36 °F), amikor a Nap fent van.
Elegendő fagyálló (például ammónia) jelenlétét feltételezve a vízjég ezen a hőmérsékleten instabillá válna. Ezért lehetséges, hogy a Ceres légköre gyengécske a felszínen lévő vízjégből származó gázok miatt. Jelentős mennyiségű kimutatása hidroxidionok a Ceres északi pólusa közelében , amely az ultraibolya napsugárzás hatására bekövetkező vízgőz disszociáció terméke, egy másik jelzés erre.
Azonban csak 2014 elején történt, hogy több lokalizált középső szélességi vízgőzforrások Ceresen észlelték. A gőzkibocsátás lehetséges mechanizmusai közé tartozik a felszíni jégből való szublimáció (mint az üstökösök esetében), a belső hőből származó kriovulkáni kitörések és a felszín alatti nyomás. Az eddig rendelkezésre álló korlátozott mennyiségű adat arra utal, hogy a párologtatást nagyobb valószínűséggel a Napnak való kitettség okozta szublimáció okozza.
Lehetséges módszerek:
Ahogy a a Jupiter holdjai és Szaturnusz A Ceres terraformálásához először a felszíni hőmérséklet emelésére lenne szükség ahhoz, hogy a jeges külső réteget szublimálják. Ezt meg lehet valósítani orbitális tükrök segítségével, amelyek a napfényt a felszínre fókuszálják, termonukleáris eszközöket robbantanak fel a felszínen, vagy a Főövről gyűjtött kis aszteroidákat ütköztetik a felszínre.
Ez azt eredményezné, hogy a Ceres kérge felolvad, és sűrű, vízgőzben gazdag légkörré alakul. Itt ismét a pályatükrök jönnének szóba, ahol fotolízist indítanának el, és a vízgőzt hidrogénné és oxigéngázzá alakítanák. Míg a hidrogéngáz az űrbe kerülne, az oxigén közelebb maradna a felszínhez.
Az ammóniát helyben is be lehetne gyűjteni, mivel a Ceresről úgy tartják, hogy rengeteg ammóniában gazdag agyagos talaj található. Az újonnan létrehozott légkörbe specifikus baktériumtörzsek bejutásával – mint például aNitrosomonas, PseudomonasésClostridiumfajok – a szublimált ammónia nitritté (NO²-), majd nitrogéngázzá alakulhatott. A végeredmény egy óceáni világ lenne, amelynek tengerei 100 km mélyek.
Egy másik lehetőség egy „paraterraforming” néven ismert eljárás alkalmazása – amikor egy világot (egészben vagy részben) egy mesterséges héjba zárnak, hogy átalakítsák környezetét. A Ceres-holdak esetében ez magában foglalhatja a nagy „ Shell Worlds ” beburkolni, elég hosszú ideig bent tartani az újonnan létrehozott légkört ahhoz, hogy hosszú távú változásokat idézzen elő. Ezen a héjon belül meg lehetne emelni a Ceres hőmérsékletét, az UV-fények a vízgőzt oxigéngázzá alakítanák, az ammóniát pedig nitrogénné lehetne alakítani, és szükség szerint további elemeket lehetne hozzáadni.
A Ceres 90 km-es (60 mérföldes) Occator-kráterének hamis színekkel való ábrázolása különbségeket mutat a felszín összetételében. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Ugyanebben a szellemben a Ceres egy vagy több krátere – különösen az Occator, a Kerwan és a Yalode kráterek – fölé kupolát lehetne építeni, ahol a felszíni hőmérsékletet lassan meg lehetne emelni, és szilikátokat és szerves molekulákat lehetne bevinni egy földi kráter létrehozására. mint a környezet. A felszínről gyűjtött víz felhasználásával ezt a földet öntözni lehetne, oxigéngázt lehetne feldolgozni, és nitrogént lehetne pumpálni, hogy puffergázként működjön.
Lehetséges előnyök:
A Ceres kolonizálásának és (para)terraformálásának számos előnye van. Például viszonylag kevesebb energiára lenne szükség a felszín szublimálásához, mint a Jupiter vagy a Szaturnusz holdjaihoz. Normál körülmények között a Ceres felszíne elég meleg (és valószínűleg elegendő ammónia van benne), ahhoz, hogy a jege instabil legyen.
Ezenkívül a Ceres az összes forrásból gazdagnak tűnik erőforrásokban, ideértve a vízjeget és az ammóniát, és felszíne teljes szárazföldi területe megegyezik Argentínával. Ezenkívül a felület becslések szerint 150 W/m2a nap besugárzása az aphelionban, egy kilencede a Földé. Ez az energiaszint elég magas ahhoz, hogy napelemes létesítmények működhessenek a felszínén.
Az aszteroidaöv legnagyobb testeként a Ceres a jövőbeni aszteroidabányászati infrastruktúra fő bázisává és szállítási csomópontjává válhat, lehetővé téve ásványi erőforrások szállítását a Marsra, a Holdra és a Földre. Kis menekülési sebessége és nagy mennyiségű vízjég azt jelenti, hogy rakétaüzemanyagot, vizet és oxigéngázt is képes feldolgozni a helyszínen az aszteroidaövön keresztül és azon túl haladó hajók számára.
Ceres keleti és nyugati féltekéjének topográfiai térképei, amelyeket a Dawn küldetés készített. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL
Lehetséges kihívások:
A kolonizált vagy átalakult Ceres előnyei ellenére számos olyan kihívás is van, amelyeket először meg kell oldani. Mint mindig, most is a következő kategóriákra bonthatók: Távolság, Erőforrások és infrastruktúra, Veszélyek és Fenntarthatóság. Először is, a Ceres és a Föld (átlagosan) körülbelül 264 411 977 km távolságra vannak egymástól, ami 1,7675-szöröse a Föld és a Nap távolságának (és kétszerese a Föld és a Mars közötti távolságnak).
Ennélfogva a Ceresbe tartó bármely személyzettel végzett küldetés – amely telepesek, építőanyagok és robotmunkások szállítását is magában foglalja – jelentős időt vesz igénybe, és jelentős üzemanyagköltséggel járna. A perspektívát tekintve a Marsra irányuló küldetések 150 és több mint 300 napig tartanak, attól függően, hogy mennyi üzemanyagot használtak fel. Mivel a Ceres nagyjából kétszer akkora távolságra van, nyugodtan kijelenthetjük, hogy minimum egy évbe telne, amíg egy űrszonda odaér.
Mivel azonban ezek az űreszközök valószínűleg több nagyságrenddel nehezebbek lennének, mint bármi, amit korábban a Marsra repültek – azaz elég nagyok ahhoz, hogy legénységet, készleteket és nehéz felszereléseket szállítsanak –, vagy óriási tolóerőre lenne szükségük, hogy ugyanannyi idő alatt megtegyék az utat. , sokkal tovább kellene töltenie a szállítást, vagy egyáltalán szükség lenne fejlettebb meghajtórendszerekre.
És bár a NASA jelenleg tervei között szerepel olyan lézervitorlás űrhajó megépítése, amely képes lenne erre Mars három napon belül , ezek a tervek nem praktikusak, ami a gyarmatosítást vagy a terraformálást illeti. Több mint valószínű, hogy a fejlett meghajtórendszerek, mint pl Nukleáris-termikus hajtás (NTP) vagy a Fúziós meghajtású rendszer szükség lenne. És bár minden bizonnyal megvalósítható, jelenleg nem léteznek ilyen meghajtórendszerek.
Egy űrhajó, amely nukleáris-termikus rakétamotorokat használ a Mars körüli pályára. Köszönetnyilvánítás: NASA
Másodszor, a Ceres felszínén lévő kolóniák és/vagy orbitális tükrei pályán való építése hatalmas anyagi és pénzügyi erőforrásokat igényelne. Ezeket az aszteroidaövből lehetne betakarítani, de a folyamat időigényes, költséges lenne, és nagy fuvarozók és robotbányászok flottájára lenne szükség. Ezenkívül egy sor bázisra lenne szükség a Föld és az aszteroidaöv között ahhoz, hogy ezeket a küldetéseket feltöltsék és utánpótlást biztosítsanak – azaz egy holdbázisra, egy állandó bázisra a Marson, és valószínűleg bázisokra is az aszteroidaövben.
Ami a veszélyeket illeti, a Ceresnek nincs mágneses tere, ezért nem lenne árnyékolva a kozmikus sugaraktól vagy a sugárzás egyéb formáitól. Ez szükségessé tenné, hogy a felszínen lévő kolóniák jelentős sugárzás elleni védelemmel rendelkezzenek, vagy egy orbitális pajzsot helyezzenek el, amely a bolygóra érkező sugárzás jelentős részét eltéríti. Ez utóbbi gondolat jobban illusztrálja az erőforrás-kiadás problémáját.
A Ceres kiterjedt kráterrendszere igazolja azt a tényt, hogy az ütközésmérők problémát jelentenének, és megkövetelik, hogy megfigyeljék és elirányítsák őket a bolygótól. A Ceres felszíni gravitációja is meglehetősen alacsony, nagyjából 2,8%-a a földinek (0,27 m/s).2vs. 9,8 m/s2). Ez felvetné a közel súlytalanság emberi szervezetre gyakorolt hosszú távú hatásait, ami (mint például a nulla grammos környezetnek való kitettség) nagy valószínűséggel magában foglalná. az izomtömeg elvesztése, a csontsűrűség és a létfontosságú szervek károsodása .
A fenntarthatóság szempontjából a Ceres terraformálása komoly problémát jelent. Ha a törpebolygó felszíni jegét szublimálnák, az eredmény egy 100 km körüli óceáni bolygó lenne. 500 km-nél kisebb átlagos sugár esetén ez azt jelenti, hogy a bolygó átmérőjének körülbelül 21%-a vízből állna. Nem valószínű, hogy egy ilyen bolygó (különösen egy olyan alacsony gravitációjú, mint a Ceres) képes lenne sokáig megtartani óceánjait, és a víz jelentős része valószínűleg elveszne az űrbe.
A Ceres lehetséges belső szerkezetét bemutató diagram. Köszönetnyilvánítás: NASA/ESA/STScI/A. Feild
Következtetések:
A körülmények között úgy tűnik, ésszerűbb lenne a Cerest kolonizálni vagy paraterraformálni, mint teljes terraformálásnak alávetni. Azonban minden ilyen vállalkozásnak várnia kell egy holdbázis létrehozására, a Marson való letelepedésre és a fejlettebb meghajtási technológia kifejlesztésére. Ehhez egy mélyűrhajóból álló flotta, valamint egy építő- és bányászati robotok hadának létrehozására is szükség volt.
Azonban ha és amikor létrejönne egy ilyen kolónia, akkor az aszteroidaöv erőforrásai a rendelkezésünkre állnának. Az emberiség gyakorlatilag belépne a szűkösség utáni korszakába, és olyan helyzetben lenne, hogy küldetéseket hajtson végre mélyebben a Naprendszerben (amely magában foglalhatja a Jovian és Cronian rendszerek gyarmatosítását, és talán még a transzneptuniai régiót is).
Egyelőre úgy tűnik tehát, hogy meg kell elégednünk a gyorsabb űrhajók fejlesztésével, a Holdra való visszatéréssel és a legénységgel végzett Mars-küldetések végrehajtásával. Ahogy mondani szokás, baba lép!
Sok érdekes cikket írtunk a terraformálásról itt, az Universe Today oldalon. Íme A terraformálás végleges útmutatója , Hogyan terraformáljuk a Marsot? , Hogyan terraformáljuk a Vénuszt? , Hogyan terraformáljuk a Holdat? , Hogyan terraformáljuk a Merkúrt? , Hogyan terraformáljuk a Jupiter holdjait? , és Hogyan terraformáljuk a Szaturnusz holdjait?
Ha többet szeretne megtudni a Ceresről, íme néhány cikk a sokról fényes foltok elfogták a Hajnali szonda , és akkor valószínűleg azok . És itt van néhány cikk a Aszteroida-öv és Miért nem bolygó .
További információkért nézze meg a NASA-t Hajnal – Ceres és Vesta és Törpebolygók: Áttekintés .