Терраформирование Венеры

[Kweni]

Кстати, да, а сколько выделится азота? Реакция образования мочевины
2NH3 + CO2 = NH2CONH2 + H2O
требует вдвое больше аммиака, чем углекислого газа. Но если потом перерабатывать мочевину на сахар, аммиака можно взять на 50% меньше, тогда итоговая реакция будет
8 NH3 + 6 CO2 = C6H12O6 + 6 H2O + 4 N2
Тогда над 400-метровым слоем сахара будет простираться 60 атм азота.

[armadillo]

(зевая) азота не будет больше, чем его сейчас там есть (емнип 4 атм).

[_Cleric]

Люди уже давно строят планы колонизации Вселенной и в качестве первого претендента рассматривается Марс - это то чего мне не  понять. На мой взгляд терраформирование Венеры более реалистичней, хоть на первый взгляд она кажется безнадежной. Давайте в контексте терраформирования выделим основыные плюсы и минусы (отличия) обеих планет:

Марс. Минусы: холодный, разряженная атмосфера, маленькая масса (атмосфера относительно быстро улетучится); плюсы: умеренная температура (уже сейчас можно высадиться на планету).

Венера. Минусы: горячая (475 °C); плюсы: состав атмосферы идеален для жизни растений, она содержит в 105 раз больше газа чем Земная (96% углекислый газ, азот почти 4%, водяной пар 0,02%, кислород 0,1%

Вопрос в том что проще и дешевле: создать атмосферу Марсу и потом на постоянной основе поддерживать ее плотность или снизить температуру Венеры? К тому же Марсу потребуются дополнительные источники энергии, человеку жить в таком холоде невозможно, в лучшем случае марсианские условия будут напоминать Гренландию.

Вопрос в том как снизить температуру атмосферы Венеры. Первое, что приходит в голову любому человеку - это поставить отражающий солнечный свет экран между Венерой и Солнцем. Затея невероятная и практически нереализуема.  Я на полном серьезе пытался прикинуть какая площадь должна быть у экрана и понял, что человечество еще не скоро сможет сделать что-то подобное. К тому же каким-то образом необходимо будет постоянно корректировать орбиту мега-сооружения.

Но что насчет химии? Я мало что об этом знаю, но слышал, например, что на Земле вызывают дождь распыляя йодистое серебро в атмосфере. Может удастся осадить часть высокоплотной венерианской атмосферы, или даже придать атмосфере свойства зеркала? Если можно сделать зеркало используя стекло и серебро, то почему нельзя использовать плотную атмосферу и наночастицы серебра?

Как-то видел документалку, ученые искали способ увеличить отражающую способность Земной атмосферы, чтобы замедлить глобальное потепление. Для этого они распыляли над океаном наночастицы соли, их размер составлял кажется около нанометра, столь мелкие частицы надолго задерживаются в воздухе, относительно безвредные и помогают атмосфере отражать больше солнечных лучей, на какие-то доли процента, но все же.

Как вам идея распыления в атмосфере Венеры наночастиц с отражающими солнечные лучи свойствами? Может кто разбирается и знает какие химические элементы лучше использовать?

[bob]

Вопрос в том что проще и дешевле: создать атмосферу Марсу и потом на постоянной основе поддерживать ее плотность или снизить температуру Венеры?

Проще передвинуть Венеру на орбиту Земли, пристыковать, и навести на ней порядок. А потом передвинуть солнечную систему поближе к центру галактики, чтобы звёздное небо интереснее смотрелось.

[Бородатый Кабан]

А потом передвинуть солнечную систему поближе к центру галактики, чтобы звёздное небо интереснее смотрелось.

Ща дипскайщики тебя убьют. 

[_Cleric]

Сарказм делу не поможет. Астрономия сама по себе наука мало полезная, включает множество теорий и допущений. Астрономы - мечтатели. Так давайте же помечтаем, но в разумных пределах. Неужели терраформирование для вас настолько нереалистично?

[Kweni]

Астрономы - не мечтатели, это трезвомыслящие люди, которые любят проверять каждую свою мысль подробными расчётами.

[atn]

Я тоже думал о химии. Только в другом ключе. Что если с помощью сложных реагентов связывать парниковые газы в атмосфере с дальнейшим осаждением продуктов реакции ввиде жидкости или твёрдых частиц. Проблема где взять столько реагентов. Ну и атмосфера станет менее плотной. К тому же не ясно есть ли на планете источники этих газов вроде вулканов или минералов распадающихся с выделением газа.

Второй вариант это охладить атмосферу при помощи излучателей. Но о применении подобных приборов для охлаждения чего либо я не слышал. Хотя это был бы самый реальный вариант. Орбитальная станция с солнечными батареями и излучателем работающая автономно - звучит реально. Единственная проблема - отсутсвие необходимых технологий.

[Diman]

"Сарказм делу не поможет. Астрономия сама по себе наука мало полезная, включает множество теорий и допущений. Астрономы - мечтатели. Так давайте же помечтаем, но в разумных пределах. Неужели терраформирование для вас настолько нереалистично?"

Сложность проблемы на уровне создания сферы Дайсона (хотя попроще, наверно). Но хотя бы начальный этап с повышением отражения с помощью наночастиц более простой. (кстати яркость Венеры увеличится за счёт отражения ). Потом нужно ещё снизить давление в атмосфере до земного уровня. А потом сажать растения или запускать водоросли в океан. Океан должен возникнуть после конденсации атмосферной воды

[bob]

Сложность проблемы на уровне создания сферы Дайсона (хотя попроще, наверно).

Вы в смысле, что и сфера Дайсона невозможна технически? Да, невозможна:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,70035.msg1131020.html#msg1131020

[Klapaucius]

Я тоже думал о химии. Только в другом ключе. Что если с помощью сложных реагентов связывать парниковые газы в атмосфере с дальнейшим осаждением продуктов реакции ввиде жидкости или твёрдых частиц. Проблема где взять столько реагентов. Ну и атмосфера станет менее плотной. К тому же не ясно есть ли на планете источники этих газов вроде вулканов или минералов распадающихся с выделением газа.

Проблема не в реагентах (кои легко заменили бы самореплицирующиеся бактерии), а в дефиците водорода. Из вулканов на Венере он безусловно пополняется (может сравнимо по порядку с пополнением на Земле, вероятнее даже быстрее судя по парциальному давлению азота на сегодня), но для связывания значительной части атмосферного углекислого газа в водяной пар или воду (именно кислородной составляющей, тут в теме больше думали куда девать углерод), потребуются геологические эпохи. Или выделение дикого количества водорода из поверхностных пород (а его там вряд можно найти в достаточных количествах, с чего бы). Причём после связывания атмосферы таким образом объём океанов может оказаться даже больше чем нужно, можно получить планету-океан без суши.
Так как

Всего в два раза атмосфера Венеры легче Земной гидросферы и атмосферы вместе взятых.

еще надо проверять количественно, но по порядку безусловно так. Я давно проводил самостоятельные прикидки, у меня получилось так же (даже по-моему атмосфера Венеры весит немного побольше гидросферы Земли).

И совершенно некуда девать азот (если только как-то в осадочные породы, вместе с углеродом). Но его парциальное давление около 3 атм. это выглядит терпимым.

[Dem]

Углекислоту надо связывать в карбонаты - тогда водород не нужен.

[atn]

Экстремофилы не выход на мой взгляд. Это займёт очень много времени - уже отмечали ранее. Ну и биоинженерия до того не дошла ещё - тут ведь о прогромируемой эволюции реч идёт. Они скорее подойдут для формирования биосферы т.е. на планете (безжизненой) есть условия но нет пищи для обычных организмов и бактерий. Для кординальной смены условий необходимо агрессивное вмешательство и огромные вливание энергии из вне. Пример - наша цивилизация последнии 200 лет хозяйствования не сильно загадила планету. А какое вмешательство - сопоставимо с вулканами и т.д. но пострадала в основном экосистема. Климат и условия почти не изменились.

[fyunt]

Вопрос в том что проще и дешевле: создать атмосферу Марсу и потом на постоянной основе поддерживать ее плотность или снизить температуру Венеры? К тому же Марсу потребуются дополнительные источники энергии, человеку жить в таком холоде невозможно, в лучшем случае марсианские условия будут напоминать Гренландию.Вопрос в том как снизить температуру атмосферы Венеры. Первое, что приходит в голову любому человеку ...

Не всякому любому придёт в голову зонтик для Венеры зафигачить - бесперспективняк.
Мне вот сразу пришёл в голову простой, эффективный и достаточно недорогой способ терраформирования как Венеры так и Марса.
Устраиваем Кротовую нору (червоточину) так чтобы одна горловина была в атмосфере Венеры, а другая в атмосфере Марса. И без особых энергетических затрат (кроме поддержания червоточины) происходит переброс газов с одной планеты на другую - самотёком, за счёт разницы давлений.
В результате атмосфера Марса нагревается и уплотняется до вполне нормальных параметров для обеспечения существования растений. Людям правда придётся в масочках походить - зато тепло.
Естественно атмосфера Венеры снижает плотность, а температура падает в полном соответствии с законами термодинамики.
Процесс займёт небольшое время и темпы благоустройства планет напрямую зависят от диаметра червоточины - при должном умении за несколько десятков лет можно управиться.
Если сейчас начать то лет этак через полста на Марсе реально могут яблони зацвести.
*
Останавливает только самая малость - не изобрели ещё физики этот самый пространственно-временной тоннель. Тормозят учёные общечеловеческий прогресс.

[kidmoto]

Тормозят учёные общечеловеческий прогресс.

Да не говори... если бы не ученые, давно уже по галактике пешком бы ходили =).

[SpaceEngineer]

Не всякому любому придёт в голову зонтик для Венеры зафигачить - бесперспективняк.Мне вот сразу пришёл в голову простой, эффективный и достаточно недорогой способ терраформирования как Венеры так и Марса.Устраиваем Кротовую нору (червоточину) так чтобы одна горловина была в атмосфере Венеры, а другая в атмосфере Марса. И без особых энергетических затрат (кроме поддержания червоточины) происходит переброс газов с одной планеты на другую - самотёком, за счёт разницы давлений.В результате атмосфера Марса нагревается и уплотняется до вполне нормальных параметров для обеспечения существования растений. Людям правда придётся в масочках походить - зато тепло.Естественно атмосфера Венеры снижает плотность, а температура падает в полном соответствии с законами термодинамики.Процесс займёт небольшое время и темпы благоустройства планет напрямую зависят от диаметра червоточины - при должном умении за несколько десятков лет можно управиться.Если сейчас начать то лет этак через полста на Марсе реально могут яблони зацвести.*Останавливает только самая малость - не изобрели ещё физики этот самый пространственно-временной тоннель. Тормозят учёные общечеловеческий прогресс.

Предположим червоточины существуют, и мы научились их создавать. Червоточины должны подчиняться законам физики, например тому же закону сохранения энергии. Поэтому с Венеры на Марс перекачать воздух не получится. Дело тут не в разности давлений, а в разности энергий. На этой картинке показаны гравитационные колодцы планет и Солнца:

http://xkcd.com/681_large/

Видно, что гравитационный колодец Венеры не только глубже марсианского, Венера ещё дополнительно сидит глубже в гравитационнои колодце Солнца. Газ самотёком не потечёт на Марс - для этого надо затратить энергию, как минимум равную разности потенциальных энергий объёма газа на поверхности Марса и Венеры. Плюс, чтобы начать процесс перекачки, нужно преодолеть дополнительный потенциальный барьер - вылезти из гравитационного колодца планеты на "край". Очевидно, что для этого нужна энергия, эквивалентная разгону груза до второй космической скорости этой планеты. Правда нам ещё надо учесть относительную скорость движения планет, т.е. кинечтиескую энергию. Какова физика червоточины? Можно ли её устье закрепить на планете, или оно будет висеть в пространстве неподвижно относительно реликтового излучения? Или может можно его запустить на орбиту планеты как спутник?

Итак, меняем план. С помощью червоточины сольём всю атмосферу Венеры на Юпитер или Солнце, углекислый газ в таком количестве нам не нужен. Затем на голую Венеру и на Марс перекачиваем нужное количество воды и аммиака из недр Урана, благо их там должно быть в избытке (Уран - "ледяной гигант"). Из части воды потом получаем кислород, из аммиака - азот, а водород сам улетучится.

[fyunt]

SpaceEngineer
Но ведь использование червоточин вовсе не подразумевает выход за пределы гравитационного поля планеты - то есть "вылезать" никуда не надо. Червоточина (пространственно-временной тоннель) позволяет просто перейти из одного гравитационного поля в другое. Точно так же как для того чтобы переместиться через червоточину на сто световых лет за секунду вовсе не нужно разгоняться до скорости больше световой. Хватит и пешеходной.
Учитывая что у Марса гравитация больше - не вижу проблем. Хотя сомнения и остались.
*

Какова физика червоточины? Можно ли её устье закрепить на планете, или оно будет висеть в пространстве неподвижно относительно реликтового излучения? Или может можно его запустить на орбиту планеты как спутник?

Насчёт физики червоточины говорить несколько рановато. Но можно предположить что существование червоточины требует постоянной энергетической подпитки - иначе было бы как-то странно. Следовательно необходимы некие устройства поддерживающие существование горловин входа\выхода. Почему бы их не разместить на поверхности планет?

Типичное устройство для поддержания существования пространственно-временного перехода из фильмов серии "Звёздные врата" (Stargate). Здесь 6,7 метров в диаметре, но не вижу фундаментальных ограничений для увеличения диаметра.
*
kidmoto
Дык если б не учёные, мы б уж лет этак тысячу как, на ковре-самолёте на Луну за сыром летали. Однако ж эти умники преградой стали на защиту земного сыродельческого лобби.

[Дмитрий Вибе]

Наконец-то началось обсуждение реальных планов.

[konstkir]

А почему эта тема здесь? У нас и так околонаучной болтовни хватает.

По-моему, ей место в фантазийном разделе для трепа  значительно выше.

[SpaceEngineer]

Подведу некоторые итоги.

Венера. Основные параметры:

Диаметр 12104 км (95 % диаметра Земли)
Масса 4.87·10²⁴ кг (81.5 % массы Земли)
Ускорение силы тяжести 8.9 м/с².
Средняя температура на поверхности +464 °C (737 К)
Сидерический период вращения - 243 сут
Солнечные сутки - 116.8 сут

Атмосфера:
Масса 4.8·10²⁰кг (масса атмосферы Земли - (5.1—5.3)·10¹⁸кг, но и масса гидросферы Земли 1.46*10²¹ кг)
Давлеие на поверхности 90 бар
Состав:
Углекислый газ CO₂ 96.5 %
Азот N₂ 3.5 % (в 4.28 раз больше чем в атмосфере Земли)
Сернистый газ SO₂ 150 ppm
Аргон Ar 70 ppm (в 2 раза меньше чем в атмосфере Земли)
Водяной пар H₂O 20 ppm (9600 кубических километров жидкой воды, или 6.57*10^-6 от количества воды на Земле)
Угарный газ CO 17 ppm
Гелий He 12 ppm
Неон Ne 7 ppm
Хлороводород HCl 0.1—0.6 ppm
Фтороводород HF 0.001—0.005 ppm

Какие основные проблемы стоят перед терраформаторами:

1) Атмосфера и гидросфера.
Углекислота при наличии оекана жидкой воды уйдёт сама - свяжется в карбонаты, как это было на Земле. Вода растворяет углекислый газ с образоанием угольной кислоты (как в бутылке газировки), которая, реагируя с базальтовыми горными породами, образует карбонаты, которые и остаются на морском дне в виде отложений. Вот только процесс этот займёт миллионы, если не миллиарды, лет, если ему искусственно не помочь. Да и воды на Венере почти нет - это главная проблема. Водорода тоже нет, иначе можно было бы синтезировать воду из него и кислорода от CO₂. Воду/водород надо завозить. Чтобы получить океан как на Земле, понадобится ледяной шарик диаметром 300-400 км (Мимас, Энцелад, или небольшой объект из пояса Койпера), либо миллионы комет диаметром 10-20 км. Но при этом не учитывалось, что часть воды свяжется с углекислым газом. Но всё же, ИМХО не обязательно покрывать три четверти планеты водой, как на Земле, раз в 3-5 меньше наверное будет достаточно. Друге способы преобразования атмосферы - фон-нейманновская и биологическая. Первый - запуск в атмосферу самовоспроизводящихся роботов, которые кроме сбора ресурсов для создания своей копии будут деать что-то с углекислотой - ращеплять её на кислород и углерод, углерод как-то консервировать и т.д. Не решает проблему отсутствия воды. Второй - по сути то же самое, но с использованием модифицированных или искусственных микроорганизмов. Та же проблема с отсутствием воды, плюс не понятно, какие организмы смогут выжить на Венере - ведь воды-то нет.

2) Медленное осевое вращение.
Вторая проблема - медленное вращение Венеры. Солнечные сутки длятся здесь 117 земных суток (почти 4 месяца). Предагалось сбрасывать кометы по касательно траектории, чтобы раскручивать планету, и число комет получалось нужно примерно такое же как в предыдущем пункте. Но такая бомбёжка покроет планету морями лавы - КПД преобразования кинетической энергии комет в кинетическую энергию вращения планеты очень низкое, львиная доля энрегии высвободится в виде тепла. И без того горячая планета станет ещё горячее. Другой способ - заморозить атмосферу, построить по экватору рельсотроны и выстреливать замороженным CO₂ вдоль поверхности, раскручивая таким образом планету. Затраты энергии для этого колоссальны - кинечтическая энергия вращающейся с периодом 24 часа Венеры - 10²⁹ Дж. (При бомбардировке кометами затраты энергии на порядки меньше - ведь мы "сбрасываем камни в яму" - из пояса Койпера в гравитационную яму Солнца, т.е. изменив скорость кометы на 3 км/с там, получится само собой 72 км/с у Венеры). Ну или ещё более экзотический способ - вывести на орбиту Венеры массивное тело (тот же ледяной койпероид диаметром 400 км), включить на нём и на Венере мощные искусственные магнитные поля, и раскрутить Венеру по аналогии с приливным ускорением вращения планеты близким спутником, только в данном случаем вместо приливов будет использована магнитная тяга (чисто приливами потребовались бы миллионы лет). Но есть кардинальный метод - смириться с медленным вращением. Для чего нужно быстрое вращение (в идеале - 24 часа)?
а) Чтобы избежать экстремальных изменений температуры в течение солнечных суток - из-за слабой землеподобной атмосферы днём поверхность будет раскаляться, а ночью замерзать. Возможно, если сделать атмосферу более плотной, чем земная (2-3 атм.), чтобы остался эффект суперротации, из-за которого сейчас вся атмосфера на Венере совершает оборот вокруг планеты за 4-6 суток, эффективно перенося тепло и выравнивая температуру. Причём в приземных слоях воздуха ветра почти нет. В принципе колебания температуры на 20-30 градусов не так уж и страшны: т.к. длина дня и ночи на Венере - по 2 месяца, это будет что-то вроде смены времён года (см. следующий пункт).
б) Для того чтобы перенести туда земную биосферу и земной образ жизни людей. Это тоже ИМХО не так уж важно. Надо сменить образ жизни и модифицировать земные растения. 2 месяца день, два месяца ночь - это похоже на приполярные районы Земли, где летом по несколько месяцев Солнце не садится, а зимой - не встаёт. Просто на Венере будет своеобразная биосфера. Можно создать виды растений, впадающих в ночную спячку, подобную зимней на Земле, сбрасывая листву, а на рассвете за недельку отращивающую новую. Кочующие скопления фотосинтезирующего планктона в океане, перемещающиеся вслед за солнцем. А люди и так уже большую часть жизни живут в искусственной среде - городах и зданиях, поэтому естесственная освещённость на улице мало будет влиять на жизнь городов. Причём опыт уже есть - те же приполярные города. Четырёхмесячные циклы день/ночь будут для жителей Венеры вместо времён года.

3) Высокая температура.
Это будет проблемой на первых порах. Потом, когда будет создана нормальная атмосфера и океан, климат на Венере будет вполне терпимым, может даже тропическим. При сохранении аьбедо на уровне 67-70% Венера будет получать от Солнца столько же энрегии, как Земля. Но сначала надо Венеру охладить. Проблема заключается в том, что даже если полностью закрыть её солнечным зонтиком в точке Лагранжа, естественное остывание скажем до нуля градусов Цельсия займёт столетия. Потому что теплоёмкость и количество накопленного тепла в атмосфере и грунте велики, а теплоотдача мала - только излучением в космос. На Земле средняя температура литосферы у поверхности 14° и растёт вглубь. На Венере - 400° и также растёт вглубь. Из-за высокой температуры кора на Венере должна быть тоньше, чем на Земле - она на меньшей глубине сменяется жидкой лавой. Запасы тепла колоссальны, на Венере будет эффективна геотермальная энергетика (она и на Земле в общем-то эффективна), и в принципе можно использовать тепло недр для обогрева замерзающей ночной стороны (но эта система будет работать, только пока существует человеческая цивилизация).

4) Отсутствие магнитного поля. Предполагается, что раскрутив Венеру, мы автоматически запустим геомагнитное динамо, и поле возникнет само. Но ИМХО оно не так уж и нужно. Для чего магнитное поле Земле? Оно отклоняет протоны солнечного ветра, не давая им разогревать экзосферу Земли. Через экзосферу происходит диссипация (улетучиване) атмосферы. Если температура там достаточно высока, планета типа Земли может довольно быстро (за десятки миллионов лет) потерять такую разреженную атмосферу, как земная. Но! Разве нам даже миллиона лет будет мало? К тому же, раз мы сумели создать атмосферу например за 1000 лет, повторить этот процесс через миллион лет - запросто сумеем (или просто будем пополнять её постоянно). Но если всё-таки без магнитного поля никак (возможно оно нужно живым организмам), можно пустить вдоль параллелей сверхпроводящие катушки и запитать их от геотермальных электростанций - энергии навалом, работать будет до скончания веков, пока Солнце не поглотит Венеру.