הארצה
קורות המחקר העיוני והמינוח

במאמרו "כוכב הלכת נוגה" שפורסם בכתב העת "Science" ב־1961, הציע האסטרונום וסופר המדע הפופולרי קרל סייגן ליישם כלים של "הנדסה פלנטרית" על כוכב הלכת נוגה. סייגן העלה בדמיונו את זריעת האטמוספירה של נוגה באצות, שיסירו ממנה פחמן דו־חמצני, ובזה יצומצם אפקט החממה עד אשר תרדנה טמפרטורות פני הקרקע לרמות נוחות יותר. לפני שלושה מיליארד שנים הייתה אטמוספירת כדור הארץ מורכבת מדו־תחמוצת הפחמן. אצות כחוליות־ירקרקות יחד עם אידוי גובר של מים חברו יחדיו והביאו לשינוי הרכב האטמוספירה של כדור הארץ לתערובת של גז חמצן וגז מימן. תגליות מאוחרות יותר על אודות התנאים השׂוררים בנוגה העלו כי גישה מסוימת זו היא חסרת תוחלת, כיוון שמסתו האטמוספירית של כוכב הלכת נוגה רבה מכדי כושרו לעבדה ולכלאה בשדה כבידתו. אף אם היה אפשרי שאצות אטמוספיריות תשגשגנה בסביבה העוינת של האטמוספירה העליונה של נוגה, היה כל הפחמן המקובע במבנה האורגני משתחרר שוב כפחמן דו־חמצני ברגע נפילתו חזרה לאֲזורים הנמוכים, החמים יותר.
במאמר אחר, "הנדסה פלנטרית במאדים", שפורסם ב־1973 בכתב העת, דמיין סייגן גם את הפיכת סביבתו של המאדים לראויה לִמגורי אדם. אחרי שלוש שנים העלתה נאס"א באופן רשמי את נושא ההנדסה הפלנטרית במחקר, אך, לשם ההבדלה, נקטה את המינוח "אקו־סינתזה פלנטארית". המחקר קבע שאין שום מגבלה ידועה על היכולת לשנות את הסביבה הטבעית של מאדים. באותה שנה ארגן אחד החוקרים, ז'ואל לוין, את מושב הוועידה הראשון על אודות נושא ההארצה, שבזמנו כונה "מִדּוּל פלנטרי" (באנגלית: Planetary Modeling).
במרץ 1979 ארגן ג'יימס אוברג, סופר ומהנדס בנאס"א, את "הקולוקוויום הראשון להארצה", מושב מיוחד בנושא, שנערך במסגרת ועידת יוסטון למדְעי הירח ולמדעים פלנטריים. בספרו משנת 1981 הפיץ אוברג בָּרבים את עקרונות ההארצה ומונחיה, שנדונו באותו קולוקוויום.
ב־1982 שימשה לראשונה המילה "הארצה" בכותרת מאמר שיצא לאור בעיתון – המאמר "הארצת המאדים" שכתב הפלנטולוג כריסטופר מק'קיי, לכתב העת של החברה הבין־פלנטרית הבריטית. באותו מאמר נדונה היתכנות יצירת ביוספרה בעלת כושר ויסות עצמי. בעקבות מק'קיי נקלטה המילה "הארצה" (בלועזית, כאמור) ונעשתה למונח המועדף המיוחס לתהליך.
ב־1984 פרסמו ג'יימס לאבלוק ומייקל אלאבי את הספר "הוֹרָקַת המאדים" (Greening of Mars). ספרו של לאבלוק היה לאחד הספרים הראשונים שתיארו שיטה חדשנית לחימום המאדים – הוספת פחמנים כלורו־פלואוריים לאטמוספירה. בעידוד ספרו של לאבלוק פעל הביופיזיקאי רוברט היינס מאחורי הקלעים כדי לקדם את נושא ההארצה, ותרם ללקסיקון המקצועי את המילה "ecopoiesis" (ביוונית "אקו" פירושו בית, ו"פויאסיס" פירושו יצירה).
החל מ־1985 פרסם מרטין ג'יי פוג מספר מאמרים על אודות הארצה. הוא גם ערך גיליון מיוחד ומלא על אודות ההארצה, שנכתב לכתב העת של החברה הבין־פלנטרית הבריטית ב־1991. ב־1999 הוציא לאור את ספרו "הארצה: הנדסת סביבות פלנטריות".
פוג השתמש בהגדרות האלה להיבטים שונים הקשורים בהארצה:
הנדסה פלנטרית: שימוש בטכנולוגיה כדי להשפיע על תכונותיו הגלובליות של כוכב לכת.
גיאו־הנדסה: הנדסה פלנטרית כפי שהיא מיושמת בכדור הארץ בפרט. כולל עקרונות של מקרו־הנדסה העוסקים בשינוי של פרמטר גלובלי מסוים, כמו אפקט החממה, הרכב אטמוספירי, שטף הקרינה מהשמש.
הארצה: תהליך הנדסה פלנטרית, שנועד לשפר את כושרה של סביבה פלנטרית חוץ־ארצית להכיל חיים. היעד האולטימטיבי של הליך ההארצה הוא יצירת ביוספרה פלנטרית עצמאית ומתמידה, המחקה את כל הפונקציות המתקיימות בביוספרה של כדור הארץ ושתתאים לאכלוס אדם.
הנדסה אסטרופיזית: חזון של פעילות מוצעת, הקשורה באכלוס עתידי, שאמור להתבצע בקנה מידה גדול יותר מזה של הנדסה פלנטרית "קונבנציונלית".
פוג ניסח גם הגדרות עבור כוכבי לכת, לפי דרגות משתנות של התאמה לאכלוס אנושי:
עולם מתאים לאכלוס (HP - Habitable Planet): עולם בעל סביבה דומה מספיק לסביבת כדור הארץ, המאפשר אכלוס נוח וללא מגבלות בבני אדם.
עולם מתאים לחיים (BP - Biocompatible Planet): עולם בו מתקיימים הפרמטרים הפיזיים החיוניים לשגשוג חיים על פניו.
עולם פשוט להארצה (ETP - Easily Terraformable Planet): עולם שאפשר להתאימו בקלות יחסית להכיל חיים, ואף לאכלסו בבני אדם, ולשומרו במצב כזה תוך שימוש בשיטות של הנדסה פלנטרית, עם משאבים מוגבלים של חללית או משימת גישוש רובוטית מקדימה.
פוג מתאר את המאדים ככוכב לכת שנחשב בראשית ימיו כעולם מתאים לחיים, ושכיום לא משויך לאף אחת משלוש קטגוריות אלה במצבו הנוכחי, מכיוון שניסיון להאריץ את המאדים עשוי להיות משימה יחסית קשה יותר. מייסד "החברה למאדים", רוברט זוברין, טווה תוכנית לחזרה למאדים בשם "Mars direct" שאמורה לתקוע יתד במאדים, לשמור על נוכחות אנושית קבועה על פניו, ולתעל מאמצים להוצאתה אל הפועל, בסופו של דבר, של תוכנית הארצה.
הטעם העיקרי המצדיק ביצוע הארצה בעולמות אלה טמון באפשרות ליצור בהם מערכות אקולוגיות, היכולות, ברבות השנים, להתאימם למחיית אדם. עם זאת, מספר חוקרים גורסים כי בניית מושבות חלל היא גישה חסכונית יותר לכיבוש החלל. אם יימשך בקצב הנוכחי המחקר בננוטכנולוגיה ובתהליכים כימיים מתקדמים, ייתכן שיהיה אפשר להאריץ כוכבי לכת תוך מאות שנים ולא תוך אלפי שנים. מצד שני, ייתכן כי יהיה אפשר להתאים בני אדם גנטית, כך שלא יצטרכו לחיות בסביבת אטמוספירה של חמצן וחנקן ובשדה כבידה שווה בעוצמתו לזה של כדור הארץ. אם תאומץ גישה זו, יפחת הצורך להאריץ עולמות, ולכל הפחות, אפשר יהיה לבצע הארצה מוגבלת בהיקפה, המספיקה ליצירת ביוספרה טובה מספיק, שתסביר פנים לאותם בני אדם משובטים.