La terraformación de Venus es el proceso hipotético de diseñar el entorno global del planeta Venus de tal manera que sea adecuado para la habitación humana. [1] [2] [3] La terraformación de Venus fue propuesta por primera vez en un contexto académico por el astrónomo Carl Sagan en 1961, [4] aunque tratamientos ficticios , como La gran lluvia de la liga psicotécnica del novelista Poul Anderson., lo precedió. Los ajustes al entorno existente de Venus para sustentar la vida humana requerirían al menos tres cambios importantes en la atmósfera del planeta: [3]
- Reducción de la temperatura de la superficie de Venus de 737 K (464 ° C; 867 ° F) [5]
- Eliminar la mayor parte de la atmósfera densa de dióxido de carbono y dióxido de azufre de 9,2 MPa (91 atm) del planeta mediante la eliminación o conversión a alguna otra forma
- La adición de oxígeno respirable a la atmósfera.
Estos tres cambios están estrechamente relacionados entre sí porque la temperatura extrema de Venus se debe a la alta presión de su atmósfera densa y al efecto invernadero .
Historia
Antes de principios de la década de 1960, los astrónomos creían que la atmósfera de Venus tenía una temperatura similar a la de la Tierra. Cuando se entendió que Venus tenía una atmósfera espesa de dióxido de carbono con una consecuencia de un efecto invernadero muy grande , [6] algunos científicos comenzaron a contemplar la idea de alterar la atmósfera para hacer que la superficie se pareciera más a la Tierra. Esta perspectiva hipotética, conocida como terraformación , fue propuesta por primera vez por Carl Sagan en 1961, como una sección final de su artículo clásico en la revista Science que analiza la atmósfera y el efecto invernadero de Venus. [4] Sagan propuso inyectar bacterias fotosintéticas en la atmósfera de Venus, lo que convertiría el dióxido de carbono en carbono reducido en forma orgánica, reduciendo así el dióxido de carbono de la atmósfera.
Desafortunadamente, el conocimiento de la atmósfera de Venus aún era inexacto en 1961, cuando Sagan hizo su propuesta original para la terraformación. Treinta y tres años después de su propuesta original, en su libro de 1994 Pale Blue Dot , Sagan admitió que su propuesta original de terraformación no funcionaría porque la atmósfera de Venus es mucho más densa de lo que se conocía en 1961: [7]
"Aquí está el defecto fatal: en 1961, pensé que la presión atmosférica en la superficie de Venus era de unos pocos bares ... Ahora sabemos que es de 90 bares, así que si el esquema funcionaba, el resultado sería una superficie enterrada en cientos metros de grafito fino y una atmósfera hecha de 65 bares de oxígeno molecular casi puro. Si primero haríamos una implosión bajo la presión atmosférica o estallaríamos espontáneamente en llamas con todo ese oxígeno es cuestionable. Sin embargo, mucho antes de que tanto oxígeno pudiera acumularse, el grafito volvería a quemarse espontáneamente en CO 2 , provocando un cortocircuito en el proceso ".
Siguiendo el artículo de Sagan, hubo poca discusión científica sobre el concepto hasta un resurgimiento del interés en la década de 1980. [8] [9] [10]
Enfoques propuestos para la terraformación
Martyn J. Fogg (1995) [2] [11] y Geoffrey A. Landis (2011) revisan varios enfoques de terraformación . [3]
Eliminando la densa atmósfera de dióxido de carbono.
El principal problema con Venus hoy, desde el punto de vista de la terraformación, es la atmósfera muy espesa de dióxido de carbono. La presión a nivel del suelo de Venus es de 9,2 MPa (91 atm; 1330 psi). Esto también, a través del efecto invernadero, hace que la temperatura en la superficie sea varios cientos de grados más alta para cualquier organismo significativo. Por lo tanto, todos los enfoques para la terraformación de Venus incluyen la eliminación de casi todo el dióxido de carbono de la atmósfera.
Enfoques biológicos
El método propuesto en 1961 por Carl Sagan implica el uso de bacterias modificadas genéticamente para fijar carbono en compuestos orgánicos . [4] Aunque este método todavía se propone [10] en las discusiones sobre la terraformación de Venus, descubrimientos posteriores mostraron que los medios biológicos por sí solos no tendrían éxito. [12]
Las dificultades incluyen el hecho de que la producción de moléculas orgánicas a partir de dióxido de carbono requiere hidrógeno, que es muy raro en Venus. [13] Debido a que Venus carece de una magnetosfera protectora , la atmósfera superior está expuesta a la erosión directa por el viento solar y ha perdido la mayor parte de su hidrógeno original en el espacio. Y, como señaló Sagan, cualquier carbono que estuviera ligado a moléculas orgánicas se convertiría rápidamente en dióxido de carbono nuevamente por el ambiente de la superficie caliente. Venus no comenzaría a enfriarse hasta que ya se hubiera eliminado la mayor parte del dióxido de carbono.
Aunque en general se admite que Venus no podría terraformarse mediante la introducción de biota fotosintética solo, el uso de organismos fotosintéticos para producir oxígeno en la atmósfera sigue siendo un componente de otros métodos propuestos de terraformación. [ cita requerida ]
Captura en carbonatos
En la Tierra, casi todo el carbono se secuestra en forma de minerales de carbonato o en diferentes etapas del ciclo del carbono , mientras que muy poco está presente en la atmósfera en forma de dióxido de carbono. En Venus, la situación es la contraria. Gran parte del carbono está presente en la atmósfera, mientras que relativamente poco se encuentra secuestrado en la litosfera . [14] Por lo tanto, muchos enfoques de terraformación se centran en eliminar el dióxido de carbono mediante reacciones químicas que lo atrapan y estabilizan en forma de minerales de carbonato.
El modelado por los astrobiólogos Mark Bullock y David Grinspoon [14] de la evolución atmosférica de Venus sugiere que el equilibrio entre la atmósfera actual de 92 bares y los minerales superficiales existentes, particularmente los óxidos de calcio y magnesio, es bastante inestable, y que estos últimos podrían servir como sumidero. de dióxido de carbono y dióxido de azufre mediante conversión a carbonatos. Si estos minerales de la superficie se convirtieran y saturaran por completo, entonces la presión atmosférica disminuiría y el planeta se enfriaría un poco. Uno de los posibles estados finales modelados por Bullock y Grinspoon fue una atmósfera de 43 bares (620 psi) y una temperatura de superficie de 400 K (127 ° C). Para convertir el resto del dióxido de carbono en la atmósfera, una porción más grande de la corteza tendría que exponerse artificialmente a la atmósfera para permitir una conversión de carbonato más extensa. En 1989, Alexander G. Smith propuso que Venus podría terraformarse mediante el vuelco de la litosfera, lo que permitiría que la corteza se convirtiera en carbonatos. [15] Landis 2011 calculó que se requeriría la participación de toda la corteza superficial hasta una profundidad de más de 1 km para producir suficiente área de superficie rocosa para convertir suficiente atmósfera. [3]
La formación natural de roca carbonatada a partir de minerales y dióxido de carbono es un proceso muy lento. Sin embargo, una investigación reciente sobre el secuestro de dióxido de carbono en minerales de carbonato en el contexto de la mitigación del calentamiento global en la Tierra señala que este proceso puede acelerarse considerablemente (de cientos o miles de años a solo 75 días) mediante el uso de catalizadores como microesferas de poliestireno . [16] Por lo tanto, podría teorizarse que tecnologías similares también podrían usarse en el contexto de la terraformación en Venus. También se puede observar que la reacción química que convierte los minerales y el dióxido de carbono en carbonatos es exotérmica y , en esencia, produce más energía de la que consume la reacción. Esto abre la posibilidad de crear procesos de conversión autorreforzados con potencial para un crecimiento exponencial de la tasa de conversión hasta que se pueda convertir la mayor parte del dióxido de carbono atmosférico.
El bombardeo de Venus con magnesio y calcio refinados de fuera del mundo también podría secuestrar dióxido de carbono en forma de carbonatos de calcio y magnesio . Se necesitarían aproximadamente 8 × 10 20 kg de calcio o 5 × 10 20 kg de magnesio para convertir todo el dióxido de carbono en la atmósfera, lo que implicaría una gran cantidad de minería y refinación de minerales (tal vez en mercurio, que es notablemente rico en minerales). . [17] 8 × 10 20 kg es unas pocas veces la masa del asteroide 4 Vesta (más de 500 kilómetros (310 mi) de diámetro).
Inyección en roca basáltica volcánica
Proyectos de investigación en Islandia y el estado estadounidense de Washington han demostrado recientemente que podrían eliminarse de la atmósfera cantidades potencialmente grandes de dióxido de carbono mediante inyección a alta presión en formaciones de basalto poroso del subsuelo, donde el dióxido de carbono se transforma rápidamente en minerales sólidos inertes. [18] [19]
Otros estudios recientes [20] predicen que un metro cúbico de basalto poroso tiene el potencial de secuestrar 47 kilogramos de dióxido de carbono inyectado. Según estas estimaciones , se necesitaría un volumen de aproximadamente 9,86 × 10 9 km 3 de roca basáltica para secuestrar todo el dióxido de carbono en la atmósfera de Venus. Esto equivale a toda la corteza de Venus hasta una profundidad de unos 21,4 kilómetros. Otro estudio [21] concluyó que en condiciones óptimas, en promedio, 1 metro cúbico de roca basáltica puede secuestrar 260 kg de dióxido de carbono. La corteza de Venus parece tener 70 kilómetros (43 millas) de espesor y el planeta está dominado por características volcánicas. La superficie es aproximadamente un 90% de basalto y aproximadamente un 65% consiste en un mosaico de llanuras de lava volcánica . [22] Por lo tanto, debería haber amplios volúmenes de estratos de roca basáltica en el planeta con un potencial muy prometedor de secuestro de dióxido de carbono .
Investigaciones recientes también han demostrado que bajo las condiciones de alta temperatura y alta presión en el manto , el dióxido de silicio , el mineral más abundante en el manto (en la Tierra y probablemente también en Venus) puede formar carbonatos que son estables en estas condiciones. Esto abre la posibilidad de secuestro de dióxido de carbono en el manto. [23]
Introducción de hidrógeno
Según Birch, [24] bombardear Venus con hidrógeno y hacerlo reaccionar con dióxido de carbono podría producir carbono elemental ( grafito ) y agua por la reacción de Bosch . Se necesitarían aproximadamente 4 × 10 19 kg de hidrógeno para convertir toda la atmósfera de Venus, [ cita requerida ] y una cantidad tan grande de hidrógeno podría obtenerse de los gigantes gaseosos o del hielo de sus lunas. Otra posible fuente de hidrógeno podría ser extraerlo de algún modo de posibles reservorios en el interior del propio planeta. Según algunos investigadores, el manto y / o el núcleo de la Tierra podrían contener grandes cantidades de hidrógeno que quedaron allí desde la formación original de la Tierra a partir de la nube nebular . [25] [26] Dado que la formación original y la estructura interna de la Tierra y Venus generalmente se cree que son algo similares, lo mismo podría ser cierto para Venus.
También se necesitará un aerosol de hierro en la atmósfera para que la reacción funcione, y el hierro puede provenir de Mercurio , asteroides o la Luna . ( Es poco probable que la pérdida de hidrógeno debido al viento solar sea significativa en la escala de tiempo de la terraformación). Debido a la superficie relativamente plana del planeta, esta agua cubriría aproximadamente el 80% de la superficie, en comparación con el 70% de la Tierra, a pesar de que equivaldría a solo aproximadamente el 10% del agua que se encuentra en la Tierra. [ cita requerida ]
La atmósfera restante, alrededor de 3 bares (aproximadamente tres veces la de la Tierra), estaría compuesta principalmente de nitrógeno, parte del cual se disolverá en los nuevos océanos de agua, reduciendo aún más la presión atmosférica, de acuerdo con la ley de Henry . Para reducir aún más la presión, el nitrógeno también podría fijarse en nitratos .
El futurista Isaac Arthur ha sugerido usar los procesos teorizados de levantamiento de estrellas y estelas para crear un haz de partículas de hidrógeno ionizado desde el sol, tentativamente apodado un "cañón de agua". Este dispositivo podría usarse tanto para diluir la densa atmósfera de Venus como para introducir hidrógeno para que reaccione con el dióxido de carbono y crear agua, lo que reduciría aún más la presión atmosférica. [27]
Eliminación directa de la atmósfera
El adelgazamiento de la atmósfera de Venus podría intentarse mediante una variedad de métodos, posiblemente en combinación. Elevar directamente gas atmosférico desde Venus al espacio probablemente resultaría difícil. Venus tiene una velocidad de escape lo suficientemente alta como para hacer que destruirlo con impactos de asteroides sea poco práctico. Pollack y Sagan calcularon en 1994 [28] que un impactador de 700 km de diámetro que golpeara a Venus a más de 20 km / s, expulsaría toda la atmósfera sobre el horizonte visto desde el punto de impacto, pero porque esto es menos de una milésima. de la atmósfera total y habría rendimientos decrecientes a medida que la densidad de la atmósfera disminuye, se requeriría un gran número de estos impactadores gigantes. Landis calculó [3] que bajar la presión de 92 bar a 1 bar requeriría un mínimo de 2000 impactos, incluso si la eficiencia de la remoción de la atmósfera fuera perfecta. Los objetos más pequeños tampoco funcionarían porque se necesitarían más. La violencia del bombardeo bien podría resultar en una importante desgasificación que reemplazaría la atmósfera eliminada. La mayor parte de la atmósfera expulsada entraría en órbita solar cerca de Venus y, sin más intervención, podría ser capturada por el campo gravitacional veneriano y volver a formar parte de la atmósfera.
Otro método alternativo que implica el bombardeo sería perturbar un objeto masivo del cinturón de Kuiper para poner su órbita en una trayectoria de colisión con Venus. Si el objeto, compuesto principalmente de hielos, tuviera la velocidad suficiente para penetrar unos pocos kilómetros más allá de la superficie de Venus, las fuerzas resultantes de la vaporización del hielo del impactador y el impacto en sí mismo podrían agitar la litosfera y el manto, expulsando así una cantidad proporcional de materia (como magma y gas) de Venus. Un subproducto de este método sería una luna nueva para Venus o un nuevo cuerpo impactador de escombros que volvería a caer a la superficie en un momento posterior.
La eliminación del gas atmosférico de una manera más controlada también podría resultar difícil. La rotación extremadamente lenta de Venus significa que los ascensores espaciales serían muy difíciles de construir porque la órbita geoestacionaria del planeta se encuentra a una distancia poco práctica sobre la superficie, y la atmósfera muy espesa que se debe eliminar hace que los impulsores de masa sean inútiles para eliminar cargas útiles de la superficie del planeta. Las posibles soluciones incluyen colocar conductores de masas en globos a gran altitud o torres sostenidas por globos que se extienden por encima de la mayor parte de la atmósfera, utilizando fuentes espaciales o rotocultivadores .
Además, si la densidad de la atmósfera (y el efecto invernadero correspondiente) se redujera drásticamente, la temperatura de la superficie (ahora efectivamente constante) probablemente variaría ampliamente entre el lado diurno y el nocturno. Otro efecto secundario de la reducción de la densidad atmosférica podría ser la creación de zonas de actividad climática dramática o tormentas en el terminador porque grandes volúmenes de atmósfera sufrirían un calentamiento o enfriamiento rápido.
Planeta de enfriamiento por cortinas solares
Venus recibe aproximadamente el doble de la luz solar que la Tierra, lo que se cree que contribuyó a su efecto invernadero desbocado . Una forma de terraformar Venus podría implicar reducir la insolación en la superficie de Venus para evitar que el planeta se vuelva a calentar.
Basado en el espacio
Las cortinas solares podrían usarse para reducir la insolación total recibida por Venus, enfriando un poco el planeta. [29] Una sombra colocada en el punto Lagrangiano Sol-Venus L 1 también serviría para bloquear el viento solar , eliminando el problema de exposición a la radiación en Venus.
Una sombra solar adecuadamente grande tendría cuatro veces el diámetro de Venus si estuviera en el punto L 1 . Esto requeriría una construcción en el espacio. También existiría la dificultad de equilibrar una sombra de película delgada perpendicular a los rayos del Sol en el punto Lagrangiano Sol-Venus con la presión de radiación entrante , lo que tendería a convertir la sombra en una enorme vela solar . Si la sombra simplemente se dejara en el punto L 1 , la presión agregaría fuerza al lado del sol y la sombra se aceleraría y saldría de la órbita. En cambio, la sombra podría colocarse más cerca del Sol, utilizando la presión solar para equilibrar las fuerzas gravitacionales, convirtiéndose en la práctica en una estatita .
También se han sugerido otras modificaciones al diseño de la cortina solar L 1 para resolver el problema de la vela solar. Un método sugerido es utilizar espejos síncronos solares en órbita polar que reflejan la luz hacia la parte posterior de la sombrilla, desde el lado de Venus que no está orientado hacia el sol. La presión de los fotones empujaría los espejos de soporte a un ángulo de 30 grados desde el lado que mira hacia el sol. [2]
Paul Birch propuso [24] un sistema de espejos en rejilla cerca del punto L 1 entre Venus y el Sol. Los paneles de la pantalla no serían perpendiculares a los rayos del sol, sino en un ángulo de 30 grados, de modo que la luz reflejada incidiría en el siguiente panel, anulando la presión del fotón. Cada fila sucesiva de paneles estaría a +/- 1 grado del ángulo de deflexión de 30 grados, lo que provocaría que la luz reflejada se desvíe 4 grados de golpear a Venus.
Las cortinas solares también podrían servir como generadores de energía solar. Las técnicas de sombra solar basadas en el espacio, y las velas solares de película delgada en general, se encuentran solo en una etapa temprana de desarrollo. Los grandes tamaños requieren una cantidad de material que es muchos órdenes de magnitud mayor que cualquier objeto hecho por el hombre que alguna vez haya sido traído al espacio o construido en el espacio.
Atmosférico o de superficie
Venus también podría enfriarse colocando reflectores en la atmósfera. Los globos reflectantes que flotan en la atmósfera superior podrían crear sombra. El número y / o tamaño de los globos sería necesariamente grande. Geoffrey A. Landis ha sugerido [30] que si se construyeran suficientes ciudades flotantes, podrían formar un escudo solar alrededor del planeta, y podrían usarse simultáneamente para procesar la atmósfera en una forma más deseable, combinando así la teoría del escudo solar y la teoría del procesamiento atmosférico con una tecnología escalable que proporcionaría inmediatamente espacio vital en la atmósfera de Venus. Si está hecho de nanotubos de carbono o grafeno (un alótropo de carbono en forma de lámina ), entonces los principales materiales estructurales se pueden producir utilizando dióxido de carbono recolectado in situ de la atmósfera. [ cita requerida ] La carbonia amorfa sintetizada recientemente podría resultar un material estructural útil si se puede apagar a las condiciones de temperatura y presión estándar (STP), tal vez en una mezcla con vidrio de sílice regular . Según el análisis de Birch, tales colonias y materiales proporcionarían un retorno económico inmediato de la colonización de Venus, financiando más esfuerzos de terraformación. [ cita requerida ]
Aumentar el albedo del planeta mediante el despliegue de material reflectante o de color claro en la superficie (o en cualquier nivel por debajo de la cima de las nubes) no sería útil, porque la superficie de Veneria ya está completamente envuelta por nubes y casi ninguna luz solar llega a la superficie. Por lo tanto, sería poco probable que pudiera reflejar más luz que las nubes ya reflectantes de Venus, con un albedo de Bond de 0,77. [31]
Combinación de cortinas solares y condensación atmosférica.
Birch propuso que las cortinas solares podrían usarse no solo para enfriar el planeta, sino que también podrían usarse para reducir la presión atmosférica, mediante el proceso de congelación del dióxido de carbono. [24] Esto requiere que la temperatura de Venus se reduzca, primero hasta el punto de licuefacción , lo que requiere una temperatura inferior a 304 K (31 ° C; 88 ° F) y presiones parciales de CO 2 para reducir la presión atmosférica a 73,8 bar ( carbono dióxido es punto crítico ); y desde allí reducir la temperatura por debajo de 217 K (-56 ° C; -69 ° F) ( punto triple del dióxido de carbono ). Por debajo de esa temperatura, la congelación del dióxido de carbono atmosférico en hielo seco hará que se deposite en la superficie. Luego propuso que el CO 2 congelado podría enterrarse y mantenerse en esa condición por presión, o incluso enviarse fuera del mundo (tal vez para proporcionar el gas de efecto invernadero necesario para la terraformación de Marte o las lunas de Júpiter ). Una vez que se completó este proceso, las sombras podrían eliminarse o agregarse solettas , lo que permitiría que el planeta se calentara parcialmente nuevamente a temperaturas cómodas para la vida en la Tierra. Aún se necesitaría una fuente de hidrógeno o agua , y algunos de los 3,5 bares restantes de nitrógeno atmosférico tendrían que fijarse en el suelo. Birch sugiere interrumpir una luna helada de Saturno, por ejemplo Hyperion , y bombardear Venus con sus fragmentos.
Enfriamiento del planeta por tubos de calor, motores de vórtice atmosférico o enfriamiento radiativo
Paul Birch sugiere que, además de enfriar el planeta con una sombrilla en L1, se podrían construir "tubos de calor" en el planeta para acelerar el enfriamiento. El mecanismo propuesto transportaría calor desde la superficie a regiones más frías en la atmósfera, similar a una torre de corriente ascendente solar , facilitando así la radiación del exceso de calor hacia el espacio. [24] Una variación propuesta recientemente de esta tecnología es el motor de vórtice atmosférico , donde en lugar de tubos de chimenea físicos, la corriente ascendente atmosférica se logra mediante la creación de un vórtice, similar a un tornado estacionario. Además de que este método es menos intensivo en material y potencialmente más rentable, este proceso también produce un excedente neto de energía, que podría utilizarse para alimentar colonias venusianas u otros aspectos del esfuerzo de terraformación, al tiempo que contribuye a acelerar el enfriamiento de el planeta. Otro método para enfriar el planeta podría ser con el uso de enfriamiento radiativo. [32] Esta tecnología podría utilizar el hecho de que en ciertas longitudes de onda, la radiación térmica de la atmósfera inferior de Venus puede "escapar" al espacio a través de "ventanas" atmosféricas parcialmente transparentes. - brechas espectrales entre las bandas de absorción de CO 2 y H 2 O fuertes en el rango del infrarrojo cercano de 0,8 a 2,4 μm (31 a 94 μin). La radiación térmica saliente depende de la longitud de onda y varía desde la misma superficie a 1 μm (39 μin) hasta aproximadamente 35 km (22 mi) a 2,3 μm (91 μin). [33] La nanofotónica y la construcción de metamateriales abren nuevas posibilidades para adaptar el espectro de emitancia de una superficie mediante el diseño adecuado de nanoestructuras / microestructuras periódicas. [34] [35] Recientemente ha habido propuestas de un dispositivo llamado un "colector de energía de emisión" que puede transferir calor al espacio a través de refrigeración radiativa y convertir parte del flujo de calor en energía excedente, [36] la apertura de posibilidades de un auto -sistema de replicación que podría enfriar exponencialmente el planeta.
Montañas artificiales
Como alternativa a cambiar la atmósfera de Venus, se ha propuesto que se podría construir una gran montaña artificial, apodada la " Torre Venusiana de Babel ", en la superficie de Venus que alcanzaría hasta 50 kilómetros (31 millas) en la superficie de Venus. atmósfera donde las condiciones de temperatura y presión son similares a las de la Tierra y donde se podría construir una colonia en la cima de esta montaña artificial. Estructura de un tipo podría ser construido usando robóticos autónomos bulldozers y excavadoras que han sido endurecidos contra la temperatura extrema y la presión de la atmósfera de Venus. Dichas máquinas robóticas estarían cubiertas por una capa de cerámica de protección contra el calor y la presión, con bombas de calor internas a base de helio dentro de las máquinas para enfriar tanto una planta de energía nuclear interna como para mantener la electrónica interna y los actuadores del motor de la máquina enfriados en su interior. Temperatura de funcionamiento. Una máquina de este tipo podría diseñarse para funcionar durante años sin intervención externa con el fin de construir montañas colosales en Venus que sirvan como islas de colonización en los cielos de Venus. [37] [ cita requerida ]
Introducción de agua
Dado que Venus solo tiene una fracción del agua en la Tierra (menos de la mitad del contenido de agua de la Tierra en la atmósfera y nada en la superficie), [38] el agua tendría que ser introducida por el método mencionado anteriormente de introducción de hidrógeno, o de alguna otra fuente extraplanetaria.
Captura de luna de hielo
Paul Birch sugiere la posibilidad de colisionar Venus con una de las lunas de hielo del sistema solar exterior, [24] trayendo así toda el agua necesaria para la terraformación de una sola vez. Esto podría lograrse mediante la captura asistida por gravedad de las lunas Encelado e Hyperion de Saturno o la luna Miranda de Urano . Simplemente cambiar la velocidad lo suficiente de estas lunas para moverlas de su órbita actual y permitir el transporte asistido por gravedad a Venus requeriría grandes cantidades de energía. Sin embargo, a través de reacciones en cadena complejas asistidas por gravedad , los requisitos de propulsión podrían reducirse en varios órdenes de magnitud. Como dice Birch, "en teoría, uno podría arrojar una piedra al cinturón de asteroides y terminar arrojando a Marte al Sol". [24]
Alterando el ciclo día-noche
Venus gira una vez cada 243 días terrestres, con mucho el período de rotación más lento de cualquier objeto conocido en el Sistema Solar. Por tanto, un día sideral de Venus dura más que un año de Venus (243 frente a 224,7 días terrestres). Sin embargo, la duración de un día solar en Venus es significativamente más corta que la del día sidéreo ; para un observador en la superficie de Venus, el tiempo desde un amanecer hasta el siguiente sería de 116,75 días. Por lo tanto, la lenta tasa de rotación de Venecia daría como resultado días y noches extremadamente largos, similares a los ciclos día-noche en las regiones polares de la Tierra, más cortos, pero globales. La rotación lenta también podría explicar la falta de un campo magnético significativo.
Argumentos para mantener sin cambios el ciclo día-noche actual
Hasta hace poco, se suponía que la tasa de rotación o ciclo día-noche de Venus tendría que incrementarse para lograr una terraformación exitosa. Sin embargo, investigaciones más recientes han demostrado que la velocidad de rotación lenta actual de Venus no es en absoluto perjudicial para la capacidad del planeta para soportar un clima similar al de la Tierra. Más bien, la velocidad de rotación lenta, dada una atmósfera similar a la de la Tierra, permitiría la formación de gruesas capas de nubes en el lado del planeta que mira hacia el sol. Esto a su vez elevaría el albedo planetario y actuaría para enfriar la temperatura global a niveles similares a los de la Tierra, a pesar de la mayor proximidad al Sol. Según los cálculos, las temperaturas máximas rondarían los 35 ° C (95 ° F), dada una atmósfera similar a la de la Tierra. [39] [40] Por lo tanto, acelerar la velocidad de rotación sería poco práctico y perjudicial para el esfuerzo de terraformación. Una Venus terraformada con la rotación lenta actual daría como resultado un clima global con períodos de "día" y "noche" cada uno de aproximadamente 2 meses (58 días) de duración, parecidos a las estaciones en latitudes más altas de la Tierra. El "día" se parecería a un verano corto con un clima cálido y húmedo, un cielo muy nublado y abundantes lluvias. La "noche" se parecería a un invierno corto y muy oscuro con temperaturas bastante frías y nevadas. Habría períodos con un clima más templado y un tiempo despejado al amanecer y al atardecer que se asemeja a una "primavera" y un "otoño". [39]
Espejos espaciales
El problema de las condiciones muy oscuras durante el período "nocturno" de aproximadamente 2 meses de duración podría resolverse mediante el uso de un espejo espacial en una órbita de 24 horas (la misma distancia que una órbita geoestacionaria en la Tierra) similar al Znamya (satélite) experimentos del proyecto. Extrapolar los números de esos experimentos y aplicarlos a las condiciones de Venecia significaría que un espejo espacial de poco menos de 1700 metros de diámetro podría iluminar todo el lado nocturno del planeta con la luminosidad de 10-20 lunas llenas y crear un ciclo de luz artificial de 24 horas. . Un espejo aún más grande podría crear condiciones de iluminación aún más fuertes. Una extrapolación adicional sugiere que para lograr niveles de iluminación de aproximadamente 400 lux (similar a la iluminación normal de una oficina o un amanecer en un día despejado en la tierra) se necesitaría un espejo circular de unos 55 kilómetros de diámetro.
Paul Birch sugirió mantener todo el planeta protegido de la luz solar mediante un sistema permanente de sombras planas en L1 , y la superficie iluminada por un espejo soletta giratorio en una órbita polar , lo que produciría un ciclo de luz de 24 horas. [24]
Cambio de velocidad de rotación
Si se deseara aumentar la velocidad de rotación del planeta (a pesar de los efectos climáticos potencialmente positivos antes mencionados de la velocidad de rotación actual), se requeriría energía de una magnitud muchos órdenes mayor que la construcción de espejos solares en órbita, o incluso que la eliminación de la atmósfera veneciana. Birch calcula que aumentar la rotación de Venus a un ciclo solar similar al de la Tierra requeriría aproximadamente 1,6 × 10 29 julios [41] (50 mil millones de petavatios-hora).
La investigación científica sugiere que los sobrevuelos cercanos de asteroides o cuerpos cometarios de más de 100 kilómetros (60 millas) de diámetro podrían usarse para mover un planeta en su órbita o aumentar la velocidad de rotación. [42] La energía requerida para hacer esto es grande. En su libro sobre terraformación, uno de los conceptos que discute Fogg es aumentar el giro de Venus utilizando tres cuatrillones de objetos que circulan entre Venus y el Sol cada 2 horas, cada uno viajando al 10% de la velocidad de la luz. [2]
G. David Nordley ha sugerido, en la ficción, [43] que Venus podría girar hasta una duración de 30 días terrestres exportando la atmósfera de Venus al espacio a través de impulsores de masa . Una propuesta de Birch implica el uso de miembros de compresión dinámica para transferir energía y momento a través de corrientes de masa de alta velocidad a una banda alrededor del ecuador de Venus. Calculó que una corriente de masa a una velocidad suficientemente alta, aproximadamente al 10% de la velocidad de la luz, podría dar a Venus un día de 24 horas en 30 años. [41]
Creando una magnetosfera artificial
Proteger la nueva atmósfera del viento solar, para evitar la pérdida de hidrógeno, requeriría una magnetosfera artificial. Venus actualmente carece de un campo magnético intrínseco, por lo tanto, se necesita crear un campo magnético planetario artificial para formar una magnetosfera a través de su interacción con el viento solar. Según dos científicos japoneses de NIFS, es factible hacer eso con la tecnología actual mediante la construcción de un sistema de anillos superconductores latitudinales refrigerados, cada uno con una cantidad suficiente de corriente continua . [44]
En el mismo informe, se afirma que el impacto económico del sistema puede minimizarse utilizándolo también como un sistema planetario de transferencia y almacenamiento de energía (SMES). Otro estudio propone la posibilidad de desplegar un escudo dipolo magnético en el punto L1 de Lagrange , creando así una magnetosfera artificial que protegería a todo el planeta del viento y la radiación solar. [45]
Ver también
- Terraformación
- Colonización de Venus
- Terraformación de Marte
- Parasol espacial
Referencias
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enlaces externos
- Visualización de los pasos de la terraformación del sistema solar
- Un relato ficticio de la terraformación de Venus
- Terraform Venus (discusión en el foro de New Mars)
- Terraforming Venus - The Latest Thinking (discusión en el foro New Mars)