Γαιοπλασία

Γαιοπλασία (από το πρόθεμα της Γαίας, δηλαδή της Γης) ή Γαιοδιαμόρφωση ή Γαιοσχηματισμός (αγγλικά: Terraforming) ενός πλανήτη, δορυφόρου ή άλλου ουράνιου σώματος, καλείται επίσημα η εσκεμμένη αλλαγή της ατμόσφαιρας, θερμοκρασίας, κλίματος και επιφανειακής τοπογραφίας του ουράνιου σώματος, με σκοπό να αποκτήσει συνθήκες παρόμοιες με το περιβάλλον στην Γη, έτσι ώστε η πλανητική κατοικησιμότητα να είναι εφικτή από τους γήινους οργανισμούς. Ο όρος έχει απήχηση τόσο στην επιστημονική φαντασία όσο και στην πραγματική επιστήμη και έχουν ήδη εκπονηθεί πολλές επιστημονικές μελέτες σχετικά με την εφικτότητα τέτοιων στόχων.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας του πλανήτη Άρη, σε τέσσερα διαδοχικά στάδια της σχετικής διαδικασίας, από το ξεκίνημα έως την ολοκλήρωσή της.

Ορολογία

Ο όρος Terraforming (από το λατινικό Terra / Γαία και το αγγλικό forming / σχηματισμός) επινοήθηκε από τον Αμερικανό Jack Williamson στο διήγημα επιστημονικής φαντασίας «Collision Orbit», που δημοσιεύτηκε το 1942 στο περιοδικό Astounding Science Fiction. Η βασική ιδέα, ωστόσο, είχε αρχίσει να διατυπώνεται και από ακόμα παλαιότερους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας.

Η πρώτη πραγματικά επιστημονική πρόταση για Γαιοπλασία διατυπώθηκε το 1961, όταν ο Αμερικανός αστρονόμος και αστροφυσικός Καρλ Σαγκάν πρότεινε στα σοβαρά τη γαιοπλασία της Αφροδίτης, σε άρθρο με τον τίτλο «The Planet Venus», που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science. Ο ίδιος, επίσης, το 1973, παρουσίασε και μεθόδους για τη γαιοπλασία του Άρη, σε άρθρο με τον τίτλο «Planetary Engineering on Mars», που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Icarus. Όλες οι πρώτες σχετικά με το θέμα μελέτες, πάντως, είχαν χρησιμοποιήσει διαφορετικές ορολογίες. Τελικώς, μόλις το 1982 χρησιμοποιήθηκε ο όρος «terraforming» σε επιστημονικό άρθρο περιοδικού και συγκεκριμένα στο άρθρο σχετικά με τον Άρη «Terraforming Mars», που γράφτηκε από τον Christopher McKay και δημοσιεύτηκε στο Journal of the British Interplanetary Society (Περιοδικό της Βρετανικής Διαπλανητικής Κοινωνίας). Έκτοτε, ο όρος «terraforming» έχει επικρατήσει επίσημα, σε διεθνές επίπεδο.

Συχνά αποδίδεται λανθασμένα στα ελληνικά ως «γεωπλασία», αλλά αυτή η μετάφραση δεν είναι ορθή, καθώς το πρώτο συνθετικό της πρωτότυπης λέξης είναι το λατινικό Terra, που είναι το αντίστοιχο του ελληνικού Γαία και ο διεθνής όρος είναι Terra-forming και όχι Geo-forming. Ωστόσο, αυτό δεν αποτελεί επιχείρημα ακύρωσης του προθέματος γεω- παρά μια συναισθηματική ανέτυμη (μη ετυμολογούμενη) διαφοροποίηση.

Λόγοι για Γαιοπλασία

Δύο είναι οι κυριότεροι λόγοι που καθιστούν τη Γαιοπλασία άλλων ουράνιων σωμάτων ιδιαίτερα σημαντική και χρήσιμη διαδικασία:

1. Ο κίνδυνος του υπερπληθυσμού και της μελλοντικής εξάντλησης των φυσικών πόρων στη Γη.

2. Η εξασφάλιση της διατήρησης του ανθρώπινου είδους. Εφόσον θα υπήρχαν και άλλοι κατοικήσιμοι πλανήτες (ή και δορυφόροι), θα μπορούσαν να γίνουν καταφύγιο αν η ζωή στη Γη γινόταν ξαφνικά αδύνατη ή έστω εξαιρετικά δύσκολη, λόγω κάποιας παγκόσμιας ολικής καταστροφής (για παράδειγμα, μίας πρόσκρουσης μεγάλου αστεροειδούς ή ενός ηφαιστειακού χειμώνα ή ενός πυρηνικού χειμώνα). Η ύπαρξη επιπρόσθετων «σπιτιών», θα εξασφάλιζε την επιβίωση και συνέχιση του είδους μας. Αντιθέτως, ένας πολιτισμός που κατοικεί σε έναν μόνο πλανήτη, είναι πάντα ευάλωτος απέναντι στο ενδεχόμενο του ολικού αφανισμού.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας του Άρη μόλις λίγο πριν την ολοκλήρωση της σχετικής διαδικασίας.

Αρκετές υλικές μέθοδοι αλλαγής του κλίματος του Άρη μάλλον είναι ήδη εφικτές με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες της ανθρωπότητας, αλλά προς το παρόν οι οικονομικοί πόροι που απαιτούνται για να γίνει πραγματικότητα ο στόχος αυτός είναι τέτοιοι που καμία κυβέρνηση ή κοινωνία στη Γη δεν θα ήταν πρόθυμη να αφιερώσει. Η εξαιρετικά μακροπρόθεσμη χρονική κλίμακα της Γαιοπλασίας είναι, επίσης, αντικείμενο συζήτησης.

Άλλα αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με το ζήτημα σχετίζονται με την ηθική, την εφοδιαστική, την οικονομία, την πολιτική και τη μεθοδολογία της περιβαλλοντικής αλλαγής ενός εξωγήινου κόσμου. Έχουν υπάρξει κάποιες δηλώσεις ότι μια τέτοια αλλαγή θα ήταν μια ανήθικη παρέμβαση στη φύση, ειδικά αν λάβει κανείς υπόψη τον αντίκτυπο που έχει ο ανθρώπινος πολιτισμός στον πλανήτη Γη. Από την άλλη, αρκετοί, όπως ο Christopher McKay, υποστηρίζουν ότι η διαμόρφωση αυτή είναι ηθική, υπό την προϋπόθεση ότι έχει εξακριβωθεί απολύτως βέβαια ότι ο πλανήτης που πρόκειται να διαμορφωθεί δεν έχει δικές του μορφές ζωής, και τότε είναι απολύτως ηθικά αποδεκτή, καθώς δεν παρεμβαίνει σε άλλες μορφές ζωής.

Επίσης, τα ζητήματα ιδιοκτησίας και χρήσης του χώρου μετά τη Γαιοπλασία δεν έχουν ακόμη αποσαφηνιστεί, τόσο επίσημα και νομικά, όσο και με βάση το Διεθνές Δίκαιο.

Προϋποθέσεις κατοικησιμότητας

Παρακάτω παρουσιάζονται τα όρια της κατοικησιμότητας για κάθε υποψήφιο ουράνιο σώμα για Γαιοπλασία, που θα πρέπει να εκπληρωθούν προκειμένου να γίνει κατοικήσιμο, αρχικά από τα φυτά και τελικώς από τα ζώα και τον άνθρωπο. Τα νούμερα βασίζονται σε άρθρο του Christopher McKay που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature το 1991.

Παράμετρος	Όρια	Σημειώσεις
Μέση θερμοκρασία	0 – 30 °C	Μέση θερμοκρασία της Γης: 15 °C
Για την επιβίωση φυτών
Συνολική πίεση	> 10 hPa	N2 + O2 + CO2 + τάση υδρατμών.
Πίεση διοξειδίου του άνθρακα	> 0,15 hPa	Κατώτατο όριο για φωτοσύνθεση, δεν υπάρχει σαφές ανώτατο όριο.
Πίεση αζώτου	> 1 – 10 hPa	Κατώτατο όριο για φυσική μετατροπή του αζώτου σε αμμωνία (NH3).
Πίεση οξυγόνου	> 1 hPa	Κατώτατο όριο για αναπνοή των φυτών.
Για την επιβίωση ανθρώπων
Συνολική πίεση	> 500 hPa < 5.000 hPa	Κατώτατο όριο επιβίωσης στα βουνά. Κίνδυνος νάρκωσης από άζωτο.
Συνολική πίεση καθαρού O2	> 250 hPa	Τάση υδρατμών στους πνεύμονες + CO2 + O2
Πίεση διοξειδίου του άνθρακα	< 10 hPa	Ανώτατο όριο μη δηλητηρίασης από CO2
Πίεση αζώτου	> 300 hPa	Ρυθμιστικό αποτέλεσμα
Πίεση οξυγόνου	> 130 hPa < 300 hPa	Κατώτατο όριο επιβίωσης. Ανώτατο όριο, λόγω κινδύνου αυτόματης πυρκαγιάς.

Υποψήφιοι για Γαιοπλασία

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας του Άρη.

Κάθε υποψήφιο ουράνιο σώμα για Γαιοπλασία έχει μοναδικές ιδιότητες και, ως αποτέλεσμα, η διαδικασίες της Γαιοπλασίας είναι διαφορετικές για κάθε ένα από αυτά. Ωστόσο, δεν είναι όλοι οι πλανήτες κατάλληλοι για υποψήφιοι στόχοι. Για παράδειγμα, στο Ηλιακό Σύστημα, οι γίγαντες αερίου είναι εντελώς ακατάλληλοι για Γαιοπλασία, καθώς δεν έχουν στερεή επιφάνεια και έχουν επίσης υψηλή βαρύτητα, που θα έκανε σχεδόν αδύνατη την ανθρώπινη επιβίωση, καθώς και ισχυρό υπόβαθρο ακτινοβολίας (ενδεικτικώς, όταν πλησίασε τον Δία, ο τεχνητός δορυφόρος Galileo έλαβε δόση ακτινοβολίας 25 φορές υψηλότερη από τη θανατηφόρα δόση για τον άνθρωπο). Ως αποτέλεσμα, υποψήφιοι για Γαιοπλασία μπορούν να είναι μόνο γήινοι (βραχώδεις) πλανήτες, καθώς και ανάλογης σύστασης φυσικοί δορυφόροι, υπό τον όρο, επίσης, ότι έχουν επαρκώς μεγάλη μάζα για να μπορεί η βαρύτητα στην επιφάνειά τους να διατηρήσει γύρω τους μια ατμόσφαιρα. Επίσης, ουράνια σώματα όπως ο δορυφόρος Ιώ του Δία, είναι ακατάλληλα λόγω εξαιρετικά ακραίας ηφαιστειακής δραστηριότητας, η οποία θα εξέθετε τους αποίκους σε τεράστιους κινδύνους, τόσο από τις ίδιες τις ηφαιστειακές εκρήξεις και τους σχετιζόμενους σεισμούς, όσο και από τα μεγάλα και διαρκή τσουνάμι.

Ο Άρης είναι, σε όλες σχεδόν τις παραμέτρους, ο πλανήτης με τις περισσότερες ομοιότητες με τη Γη. Η ταχύτητα περιστροφής του είναι τέτοια που, κατά μια εκπληκτική σύμπτωση, το ημερονύκτιό του έχει διάρκεια 24,5 ώρες της Γης. Επίσης και η κλίση του άξονα της τροχιάς του είναι σχεδόν ίδια με της Γης και έχει εποχές του έτους παρόμοιες με τις Γης, αν και διαρκούν σχεδόν διπλάσιο χρόνο. Ωστόσο, το σημερινό κλίμα του δεν είναι απολύτως ευνοϊκό: λόγω της μεγαλύτερης απόστασής του από τον Ήλιο: η μέση θερμοκρασία του είναι στους -60 °C (έναντι +15 °C της Γης) και η ατμοσφαιρική πίεση της ατμόσφαιράς του είναι στο 0,6 % της γήινης ατμόσφαιρας, ενώ και η διάμετρός του είναι η μισή από της Γης, με επιφανειακή βαρύτητα στο 38 % της γήινης. Ακόμα και έτσι πάντως, είναι ο ευνοϊκότερος στόχος για τις σχετικές μετατροπές και γενικότερα θεωρείται ως ο πρώτος στη σειρά υποψήφιος για Γαιοπλασία. Οι κυριότερες έρευνες ως προς το ζήτημα αυτό, έχουν στραφεί προς τον Άρη και έχουν ήδη εκπονηθεί πολλές επιστημονικές μελέτες σχετικά με τις κατάλληλες μεθόδους θέρμανσης του πλανήτη και αλλαγής της ατμόσφαιρας του πλανήτη, ιδίως από την NASA.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας της Αφροδίτης.

Μετά τον Άρη, ο αμέσως επόμενος υποψήφιος είναι συνήθως η Αφροδίτη, για την οποία η συνολική διαδικασία θα ήταν πιο δυσχερής και πιθανώς και πιο χρονοβόρα (λόγω της εξαιρετικά θερμής και πυκνής ατμόσφαιράς της, που της έχει πυροδοτήσει ένα ακραίο φαινόμενο του θερμοκηπίου), αλλά πάντως θεωρείται εφικτή. Σημαντικό πλεονέκτημα της Αφροδίτης είναι ότι σε μέγεθος είναι σχεδόν παρόμοια με τη Γη, μόλις οριακά μικρότερη, καθώς έχει το 0,95 της διαμέτρου της Γης, μόλις 650 χιλιόμετρα μικρότερη από τη Γη. Κατά συνέπεια, η βαρύτητα στην επιφάνειά της είναι μόλις λίγο μικρότερη από αυτή της Γης, για την ακρίβεια το 90 % της γήινης, σε αντίθεση με τις πολύ χαμηλότερες βαρύτητες όλων των άλλων πιθανών στόχων για μελλοντική Γαιοπλασία.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας της Σελήνης.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της Γαιοπλασίας του Ερμή.

Ιδιαίτερα πιθανός υποψήφιος είναι και η Σελήνη και μάλιστα αρκετοί επιστήμονες τη θεωρούν ως ελκυστικότερο δεύτερο στη σειρά υποψήφιο μετά τον Άρη, επειδή η Σελήνη είναι, με διαφορά, το πλησιέστερο ουράνιο σώμα στη Γη και διότι, αφού εμπίπτει στην τροχιά της Γης, είναι στην ίδια απόσταση από τον Ήλιο. Η μεγάλη δυσκολία με τη Σελήνη, βέβαια, είναι ότι η μάζα και η βαρύτητά της δεν είναι αρκετά μεγάλες ώστε να συγκρατήσουν μια ατμόσφαιρα εσαεί. Ωστόσο, η τεχνητή ατμόσφαιρα που θα δημιουργούσαμε, θα μπορούσε να παραμένει σχεδόν σταθερή για πολλές δεκάδες χιλιάδες χρόνια και μετά κάθε φορά να αντικαθίσταται τεχνολογικά ότι διαφεύγει στο διάστημα, πριν αρχίσει να παρατηρείται αισθητή αραίωση της ατμόσφαιρας.

Αν και δεν συζητείται τόσο εκτενώς, έχουν υποβληθεί, επίσης, προτάσεις και για τον Ερμή, μολονότι υπάρχει το ζήτημα της ισχυρής ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς είναι ο πλησιέστερος στον Ήλιο πλανήτης. Ωστόσο, υπάρχουν σχέδια για Γαιοπλασία των πολικών του άκρων σε πρώτη φάση και, σε δεύτερη φάση, την κατασκευή ηλιακών ασπίδων που θα μείωναν την έντονη ακτινοβολία που δέχεται. Επίσης, αν και ο Ερμής είναι μικρότερος σε διάμετρο από τον Άρη, λόγω της υψηλής του πυκνότητας έχει ίση μάζα και βαρύτητα με τον Άρη.

Άλλοι πιθανοί υποψήφιοι, λογικά για ένα πιο μακρινό μέλλον, είναι οι δορυφόροι του Δία Ευρώπη, Γανυμήδης και Καλλιστώ, καθώς και ο δορυφόρος του Κρόνου Τιτάνας, αλλά αυτά τα ουράνια σώματα είναι πολύ πιο δύσκολο να αλλάξουν. Το σοβαρότερο ζήτημα είναι ότι όλοι αυτοί οι κόσμοι βρίσκονται τόσο μακριά από τον Ήλιο, με θερμοκρασίες από -160 έως -180 βαθμούς Κελσίου, που η προσθήκη επαρκούς θερμότητας θα ήταν τρομερά δυσκολότερη ακόμα και από την απαιτούμενη για τον Άρη, ενώ και η μετέπειτα διατήρηση των απαραίτητων θερμοκρασιών για την επιβίωση των ζωντανών οργανισμών θα απαιτούσε τη δαπάνη τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας.

Δείτε επίσης

Σύγκριση μεγεθών των γήινων (βραχωδών) πλανητών και των φυσικών δορυφόρων.

• Mars Society
• Επανδρωμένη αποστολή στον Άρη
• Εξερεύνηση του διαστήματος
• Χρονολόγιο του μακρινού μέλλοντος

Βιβλιογραφία

• Averner, M. M.· MacElroy, R. D., επιμ. (1976). On the Habitability of Mars: An Approach to Planetary Ecosynthesis. NASA. Ανακτήθηκε στις 4 Απριλίου 2023. 
• Beech, Martin (21 Απριλίου 2009). Terraforming: The Creating of Habitable Worlds (στα Αγγλικά). Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-09796-1. 
• Dalrymple, G. Brent (2004). Ancient Earth, ancient skies: the age of Earth and its cosmic surroundings. Stanford University Press. (ISBN 0-8047-4933-7)
• Faure, Gunter & Mensing, Teresa M. (2007). Introduction to planetary science: the geological perspective. Springer. (ISBN 1-4020-5233-2).
• Fogg, Martyn J. (1995). Terraforming: Engineering Planetary Environments. SAE International, Warrendale, PA. ISBN 1-56091-609-5. 
• Fogg, Martyn J. (1996). «A Planet Dweller's Dream». Στο: Schmidt, Stanley· Zubrin, Robert. Islands in the Sky. New York: Wiley. σελίδες 143–67. 
• Fogg, Martyn J. (1998). «Terraforming Mars: A Review of Current Research». Advances in Space Research (Committee on Space Research) 2 (3): 415–420. doi:10.1016/S0273-1177(98)00166-5. Bibcode: 1998AdSpR..22..415F. http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/fogg1998.pdf. 
• Fogg, Martyn J. (2000). The Ethical Dimensions of Space Settlement (PDF format). Space Policy, 16, 205–211. Also presented (1999) at the 50th International Astronautical Congress, Amsterdam (IAA-99-IAA.7.1.07).
• Forget, François; Costard, François & Lognonné, Philippe (2007). Planet Mars: Story of Another World. Springer. (ISBN 0-387-48925-8).
• Kargel, Jeffrey Stuart (2004). Mars: a warmer, wetter planet. Springer. (ISBN 1-85233-568-8).
• Knoll, Andrew H. (2008). «Cyanobacteria and earth history». Στο: Herrero, Antonia· Flores, Enrique. The cyanobacteria: molecular biology, genomics, and evolution. Horizon Scientific Press. σελίδες 1–20. ISBN 978-1-904455-15-8. 
• MacNiven, D. (1995). «Environmental Ethics and Planetary Engineering». Journal of the British Interplanetary Society 48: 441–44. https://archive.org/details/sim_journal-of-the-british-interplanetary-society_1995-10_48_10/page/441. 
• McKay Christopher P. & Haynes, Robert H. (1997). "Implanting Life on Mars as a Long Term Goal for Mars Exploration", in The Case for Mars IV: Considerations for Sending Humans, ed. Thomas R. Meyer (San Diego, California: American Astronautical Society/Univelt), Pp. 209–15.
• Read, Peter L.; Lewis, Stephen R. (2004). The Martian climate revisited: atmosphere and environment of a desert planet. Springer. (ISBN 3-540-40743-X).
• Sagan, Carl & Druyan, Ann (1997). Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space. Ballantine Books. (ISBN 0-345-37659-5).
• Schubert, Gerald; Turcotte, Donald L.; Olson, Peter. (2001). Mantle convection in the Earth and planets. Cambridge University Press. (ISBN 0-521-79836-1).
• Taylor, Richard L. S. (1992). "Paraterraforming – The world house concept". Journal of the British Interplanetary Society, vol. 45, no. 8, pp. 341–352. ISSN 0007-084X. Bibcode:1992JBIS...45..341T.
• Thompson, J. M. T. (2001). Visions of the future: astronomy and Earth science. Cambridge University Press. (ISBN 0-521-80537-6).

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• ΣΤΟΧΟΣ: O ΑΡΗΣ, H ΓΑΙΟΠΛΑΣΙΑ TOY ΕΡΥΘΡΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ, από το περιοδικό Πτήση & Διάστημα. Τεύχος 140 - Νοέμβριος 1996.
• Welcome to Red Colony, the future of Mars... today!
• HARD SCIENCE — NOVEMBER 7, 2019. Top 4 candidates in our solar system for terraforming.
• Terraformers Society of Canada: Terraforming of Mars, Venus and the Moon.
• Visualizing the steps of solar system terraforming.
• Technological Requirements for Terraforming Mars.
• The Terraforming of Worlds, by Peter Ahrens.
• Fogg, Martyn J. The Terraforming Information Pages.
• THE TERRAFORMING ART GALLERY.