Venüs'ü Dünyalaştırma

Dünyalaştırılmış Venüs'ün sanatsal bir tasviri. Bulut oluşumları, gezegenin dönüş hızının artırılmadığı varsayılarak tasvir edilmiştir. Venüs'ün dünyalaştırılması , Venüs gezegeninin küresel çevresini insan yaşamına uygun hale getirmek için tasarlanan varsayımsal mühendislik sürecidir. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Venüs'ün mevcut ortamında insan yaşamını desteklemek üzere yapılacak düzenlemeler, gezegenin atmosferinde en az üç büyük değişikliği gerektirecektir: [ 3 ] Venüs'ün 737 K (464 °C; 867,2 °F) olan yüzey sıcaklığının azaltılması, [ 4 ] Gezegenin büyük oranda karbondioksit ve kükürtdioksit içeren 9,2 MPa (91 atm) basınca sahip yoğun atmosferinin büyük kısmının yok edilmesi ya da başka bir forma dönüştürülmesi, Atmosfere solunabilir oksijen eklenmesi. Bu üç değişiklik birbiriyle yakından ilişkilidir çünkü Venüs'ün aşırı sıcaklığı, yoğun atmosferinin yüksek basıncından ve sera etkisinden kaynaklanmaktadır. En basit öneri, gezegeni güneş ışığından "perdelemek" ve böylece sıcaklığı, karbondioksitin yoğunlaşıp katılaşabileceği kadar düşürmektir. Ardından bu karbondioksitin bir şekilde uzaklaştırılması veya depolanması gerekecektir.

Dünyalaştırma için önerilen yaklaşımlar Venüs'ün dünyalaştırılmasına yönelik çeşitli yaklaşımlar, Martyn J. Fogg (1995) [ 2 ] ve Geoffrey A. Landis (2011) [ 3 ] tarafından incelenmiştir. Yoğun karbondioksit atmosferinin ortadan kaldırılması Venüs'ün dünyalaştırılması açısından en büyük sorun, gezegenin çok kalın bir karbondioksit atmosferine sahip olmasıdır. Venüs'ün yüzeyindeki basınç 9,2 MPa (91 atm; 1.330 psi) düzeyindedir. Bu durum, sera etkisi yoluyla yüzey sıcaklığını yüzlerce derece artırarak herhangi bir önemli organizmanın varlığını imkansız hale getirmektedir. Bu nedenle Venüs'ün dünyalaştırılmasına yönelik tüm yaklaşımlar, atmosferdeki karbondioksitin neredeyse tamamının bir şekilde uzaklaştırılmasını içermektedir. Biyolojik yaklaşımlar Carl Sagan tarafından 1961 yılında önerilen yöntem, karbonu organik bileşiklere bağlamak için genetiği değiştirilmiş alglerin kullanımını içermekteydi. [ 5 ] Bu yöntem Venüs'ün dünyalaştırılmasıyla ilgili tartışmalarda hala önerilse de, [ 6 ] sonraki keşifler biyolojik yöntemlerin tek başına başarılı olamayacağını göstermiştir. [ 7 ] Bu yöntemin zorlukları arasında karbondioksitten organik moleküller üretmek için hidrojen gerektiği gerçeği yer alır. Venüs'te hidrojen son derece nadirdir [ 8 ] ve bunun sebebi, Venüs'ün koruyucu bir manyetosferden yoksun olmasıdır. Bu durum, gezegenin üst atmosferini güneş rüzgarının doğrudan etkisine maruz bırakmış ve Venüs'ün başlangıçtaki hidrojeninin büyük bir kısmının uzaya kaçmasına yol açmıştır. Ayrıca, Sagan'ın belirttiği gibi organik moleküllerde bağlanan karbon, sıcak yüzey ortamı nedeniyle hızla tekrar karbondioksite dönüşecektir. Venüs, atmosferindeki karbondioksitin büyük bir kısmı uzaklaştırılmadan soğumaya başlamayacaktır. Hidrojen eklenmesi Birch'e göre Venüs'ü hidrojenle bombalamak ve bunu karbondioksitle reaksiyona sokmak, Bosch reaksiyonu yoluyla elementel karbon ( grafit ) ve su üretebilir. [ 9 ] Bütün Venüs atmosferini dönüştürmek için yaklaşık 4 × 10 19 kg hidrojen gerekir [ kaynak belirtilmeli ] ve bu kadar büyük miktarda hidrojen , gaz devi gezegenlerden veya onların uydularındaki buzdan elde edilebilir. Başka bir olası hidrojen kaynağı, gezegenin kendi içindeki olası rezervuarlardan bir şekilde hidrojen çıkarmak olabilir. Bazı araştırmacılara göre Dünya'nın manto ve/veya çekirdeği, Dünya'nın ilk oluşumundan bu yana orada kalmış büyük miktarda hidrojen barındırıyor olabilir. [ 10 ] [ 11 ] Dünya ile Venüs'ün başlangıçtaki oluşumları ve iç yapıları genel olarak benzer kabul edildiğinden, aynı durum Venüs için de geçerli olabilir. Kalan atmosfer, yaklaşık 3 bar (yani Dünya atmosferinin üç katı) olacak şekilde çoğunlukla azottan oluşacak, bunun bir kısmı yeni su okyanuslarına çözünerek atmosfer basıncını Henry yasasına uygun olarak azaltacaktır. Basıncı daha da düşürmek için azot aynı zamanda nitratlar şeklinde bağlanabilir . Fütürist Isaac Arthur , Güneş'ten elde edilen iyonize hidrojenden oluşan bir parçacık ışını oluşturmak için, yıldız sağma ve yıldızlaşma (yıldızdan madde çekmek) olarak adlandırılan varsayımsal süreçleri kullanmayı önermiştir. Geçici olarak "hydro-cannon" adı verilen bu cihaz Venüs'ün yoğun atmosferini inceltmek için kullanılabilir, aynı zamanda hidrojenin karbondioksit ile reaksiyona girerek su oluşturması için de kullanılabilir ve böylece atmosfer basıncını daha da düşürebilir. [ 12 ] Atmosferin doğrudan uzaklaştırılması Venüs'ün atmosferinin inceltilmesi çeşitli yöntemlerle, belki de bir kombinasyonla denenebilir. Atmosfer gazlarını doğrudan Venüs'ten uzaya yükseltmek muhtemelen zor olacaktır. Venüs yeterince yüksek bir kaçış hızına sahip olduğu için, asteroit çarpışmalarıyla atmosferin uzaklaştırılması pratik olmayacaktır. Pollack ve Sagan 1994 yılında yaptıkları hesaplamalarda [ 13 ] 700 km çapında bir cismin Venüs'e saatte 20 km'den daha yüksek hızla çarpması durumunda, çarpma noktasından bakıldığında ufkun üzerindeki tüm atmosferin dışarı atılacağını, fakat bunun toplam atmosferin binde birinden az olduğunu ve atmosfer yoğunluğu azaldıkça verimin azalacağını belirttiler. Bu nedenle bu tür dev cisimlerden çok sayıda kullanılması gerekecektir. Landis, atmosferin basıncını 92 bar'dan 1 bar'a düşürmenin, atmosferin uzaklaştırılmasının verimli olduğu varsayılsa bile en az 2.000 çarpışma gerektireceğini hesapladı. [ 3 ] Daha küçük cisimler de işe yaramayacaktır, çünkü çok daha fazlasına ihtiyaç duyulacaktır. Bombardımanın şiddeti, uzaklaştırılan atmosferin yerine geçecek önemli ölçüde gaz çıkışına neden olabilir. Dışarı atılan atmosferin çoğu Venüs yakınlarındaki güneş yörüngesine girecek ve daha fazla müdahale olmazsa, Venüs'ün kütleçekimi tarafından yakalanıp yeniden atmosferin bir parçası haline gelebilecektir. Bombardımanı içeren başka bir yöntem ise, büyük bir Kuiper kuşağı cisminin yörüngesini saptırarak Venüs ile çarpışma rotasına sokmaktır. Çoğunlukla buzdan oluşan bu cisim, Venüs yüzeyinin birkaç kilometre altına nüfuz edebilecek kadar yeterli hıza sahipse, çarpan cisimden buharlaşan buzdan kaynaklanan kuvvetler ve çarpmanın kendisi, litosferi ve mantoyu karıştırarak Venüs'ten orantılı miktarda madde (magma ve gaz olarak) fırlatabilir. Bu yöntemin ikinci sonucu, Venüs için yeni bir uydu veya bir süre sonra yüzeye geri düşecek yeni bir meteorit enkazı olabilir. Atmosferdeki gazın daha kontrollü bir şekilde uzaklaştırılması da zor olabilir. Venüs'ün aşırı yavaş dönüşü ve gezegenin jeostatik yörüngesi , yüzeyin pratik olmayan bir mesafesinde bulunduğundan uzay asansörlerinin inşasını çok zorlaştırır ve uzaklaştırılacak çok yoğun atmosfer, kitle sürücülerini gezegenin yüzeyinden yükleri uzaklaştırmak için işe yaramaz hale getirir. Olası çözümler arasında kitle sürücülerini yüksek irtifa balonlarına veya atmosferin büyük bölümünün üzerine uzanan balonla desteklenen kulelere yerleştirmek, uzay fıskiye sistemleri veya rotovatörleri kullanmak yer alır. Ayrıca atmosferin yoğunluğu (ve buna bağlı sera etkisi) önemli ölçüde azaltılırsa, yüzey sıcaklığı (şu anda etkili bir şekilde sabit) gündüz ve gece tarafları arasında muhtemelen büyük ölçüde değişecektir. Atmosfer yoğunluğunun azaltılmasının bir başka sonucu da, büyük hacimli atmosferin hızla ısınıp soğuyacağı terminatörde dramatik hava olayları veya fırtına bölgelerinin oluşması olabilir.

Gece-gündüz döngüsünü değiştirmek Venüs, kendi ekseni etrafında bir tam dönüşünü 243 Dünya gününde tamamlar. Bu, Güneş Sistemi'nde bilinen herhangi bir cismin en yavaş dönüş süresidir. Dolayısıyla bir Venüs yıldız günü, bir Venüs yılından daha uzundur (243'e karşı 224,7 Dünya günü). Bununla birlikte Venüs'teki bir kavuşum gününün uzunluğu, yıldız gününden önemli ölçüde daha kısadır. Venüs'ün yüzeyindeki bir gözlemci için, bir gün doğumundan diğerine kadar geçen süre 116,75 gün olacaktır. Bu nedenle Venüs'ün yavaş dönüş hızı, Dünya'nın kutup bölgelerindeki gündüz-gece döngülerine benzer şekilde (daha kısa), fakat küresel-aşırı uzun gündüz ve gecelere neden olacaktır. Bir kavuşum gününün kesin süresi dünyalaştırma için çok önemlidir çünkü 117 gün süren gündüz , Alaska'nın daha ılıman bölgelerindeki bir yaza eşdeğerken, 58 günlük gündüz ise yüksek arktik'te bulunan çok kısa bir üreme mevsimine neden olacaktır. Bu durum, sürekli don ile sürekli buz ya da yeşil ve gür kutupaltı ormanları arasındaki farkı yaratabilir. Yavaş dönüş, aynı zamanda önemli bir manyetik alan eksikliğini de açıklıyor olabilir. Uzay aynaları Yaklaşık iki ay süren "gece" dönemindeki çok karanlık koşulların yarattığı sorun, Znamya projesi deneylerine benzer şekilde 24 saatlik bir yörüngede (Dünya'daki bir jeostatik yörünge ile aynı mesafede) bulunan bir uzay aynası kullanılarak çözülebilir. Bu deneylerden elde edilen verileri genişleterek Venüs koşullarına uygulamak, çapı 1700 metrenin biraz altında olan bir uzay aynasının gezegenin tüm gece tarafını 10-20 dolunay parlaklığında aydınlatabileceği ve yapay bir 24 saatlik ışık döngüsü oluşturabileceği anlamına gelir. Daha büyük bir ayna, daha güçlü aydınlatma koşulları yaratabilir. Daha ileri tahminler, yaklaşık 400 lüks (normal ofis aydınlatmasına veya Dünya'da açık bir gündeki gün doğumuna benzer) aydınlatma seviyelerine ulaşmak için yaklaşık 55 kilometre çapında yuvarlak bir aynanın gerektiğini öngörmektedir. Paul Birch, gezegenin tamamını L 1 noktasında kalıcı bir gölgeleme sistemi ile güneş ışığından koruyarak ve yüzeyi kutup yörüngesinde dönen bir soletta aynasıyla aydınlatarak 24 saatlik bir ışık döngüsü üretilebileceğini öne sürmüştür. [ 9 ] Dönüş hızının değiştirilmesi Gezegenin dönüş hızının artırılması isteniyorsa (mevcut dönüş hızının yukarıda belirtilen potansiyel olumlu iklimsel etkilerine rağmen), bu işlem yörüngede dönen güneş aynalarının inşasından, hatta Venüs atmosferinin uzaklaştırılmasından çok daha fazla enerji gerektirirdi. Birch, Venüs'ün dönüşünü Dünya benzeri bir güneş döngüsüne çıkarmak için yaklaşık 1,6 × 10 29 Joule (50 milyar petawatt-saat) gerektiğini hesaplamıştır. [ 14 ] Bilimsel araştırmalar, çapı 100 kilometreden (60 mil) büyük asteroitlerin veya kuyruklu yıldızların yakın geçişlerinin, bir gezegeni yörüngesinde hareket ettirmek veya dönüş hızını artırmak için kullanılabileceğini öne sürmektedir. [ 15 ] Bunu yapmak için gereken enerji oldukça büyüktür. Fogg'un dünyalaştırma üzerine yazdığı kitapta tartıştığı kavramlardan biri, her biri ışık hızının %10'u hızla hareket eden üç katrilyon nesnenin Venüs ve Güneş arasında her 2 saatte bir dönerek Venüs'ün dönüş hızını artırmaktır. [ 2 ] G. David Nordley kurgusal eserinde, Venüs atmosferinin kitle sürücüleri aracılığıyla uzaya aktarılmasıyla Venüs'ün dönüş hızının 30 Dünya gününe çıkarılabileceğini öne sürmüştür. [ 16 ] Birch tarafından yapılan bir öneri, yüksek hızlı kütle akışları aracılığıyla enerji ve momentumu Venüs'ün ekvatoru etrafındaki bir kuşağa aktarmak için dinamik sıkıştırma elemanlarının kullanılmasını içermektedir. Hesaplamalarına göre ışık hızının yaklaşık %10'u olacak yeterince yüksek hızlı bir kütle akışı, Venüs'e 30 yıl içinde 24 saatlik bir gün kazandırabilir. [ 14 ]