Välkommen tillbaka till den första i vår serie om kolonisering av solsystemet! Först och främst tittar vi på den heta, helvetesplats som ligger närmast solen - planeten Merkurius!
Mänskligheten har länge drömt om att etablera sig på andra världar, redan innan vi började gå ut i rymden. Vi har talat om att kolonisera månen, Mars och till och med etablera oss på exoplaneter i avlägsna stjärnsystem. Men hur är det med de andra planeterna i vår egen trädgård? När det gäller solsystemet finns det en hel del potentiella fastigheter där som vi inte riktigt överväger.
Tänk väl på Merkurius. Även om de flesta inte skulle misstänka det, är den närmaste planeten till vår sol faktiskt en potentiell kandidat för bosättning. Medan den upplever extrema temperaturer - graviterar mellan värme som omedelbart kan koka en människa till kyla som kan frysa kött på några sekunder - har det faktiskt potential som en startkoloni.
Exempel på fiktion:
Idén att kolonisera Merkurius utforskades av science fiction-författare i nästan ett sekel. Det har emellertid först sedan mitten av 1900-talet att koloniseringen har behandlats på ett vetenskapligt sätt. Några av de tidigaste kända exemplen på detta inkluderar novellerna om Leigh Brackett och Isaac Asimov under 1940- och 50-talet.
I det förstnämnda arbetet är Mercury en tidligt låst planet (som astronomerna trodde då) som har en "Twilight Belt" som kännetecknas av extremer i värme, kyla och solstormar. Några av Asimovs tidiga verk inkluderade noveller där ett liknande tidigt låst Merkurius var inställningen, eller karaktärer kom från en koloni på planeten.
Dessa inkluderade ”Runaround” (skriven 1942 och senare ingår i Jag robot), som centrerar på en robot som är specifikt utformad för att hantera den intensiva strålningen av Merkurius. I Asimovs mordmysterihistoria "The Dying Night" (1956) - där de tre misstänkta kommer från Merkurius, månen och Ceres - är villkoren på varje plats nyckeln till att ta reda på vem mördaren är.
1946 publicerade Ray Bradbury "Frost and Fire", en novell som sker på en planet som beskrivs som bredvid solen. Förhållandena i denna värld hänför sig till Merkurius, där dagarna är extremt varma, nätter extremt kalla och människor lever bara åtta dagar. Arthur C. Clarke's Öar i himlen (1952) innehåller en beskrivning av en varelse som lever på det som då troddes till Merkurius permanent mörka sida och ibland besöker skymningsområdet.
I hans senare roman, Rendezvous med Rama (1973) beskriver Clarke ett koloniserat solsystem som inkluderar Hermians, en härdad gren av mänskligheten som lever på Merkurius och trivs med export av metaller och energi. Samma inställning och planetariska identiteter används i hans roman från 1976 Imperial Earth.
I Kurt Vonneguts roman The Sirens of Titan (1959) är en del av berättelsen placerad i grottor som ligger på planetens mörka sida. Larry Nivens novelle "The Coldest Place" (1964) retar läsaren genom att presentera en värld som sägs vara den kallaste platsen i solsystemet, bara för att avslöja att det är den mörka sidan av Merkurius (och inte Pluto, som är allmänt antas).
Mercury fungerar också som en plats i många av Kim Stanley Robinsons romaner och noveller. Dessa inkluderar Vithets minne (1985), Blue Mars (1996) och 2312 (2012), där Mercury är hemmet till en stor stad som heter Terminator. För att undvika den skadliga strålningen och värmen rullar staden runt planetens ekvator på spår och håller i takt med planetens rotation så att den förblir före solen.
2005 publicerade Ben BovaMercury (en del av hans Grand Tour serie) som handlar om utforskningen av Merkurius och koloniserar det för att utnyttja solenergi. Charles Stross 'roman 2008 Saturns barn innebär ett liknande koncept som Robinsons 2312, där en stad som heter Terminator korsar ytan på räls och håller i takt med planetens rotation.
Föreslagna metoder:
Det finns ett antal möjligheter för en koloni på Merkurius på grund av dess rotation, omloppsbana, sammansättning och geologiska historia. Till exempel innebär Merkurius långsamma rotationsperiod att den ena sidan av planeten vetter mot solen under längre perioder - når temperaturer upp till 427 ° C (800 ° F) - medan sidan som vetter bort upplever extrem kyla (- 193 ° C; -315 ° F).
Dessutom innebär planets snabba omloppsperiod på 88 dagar, i kombination med dess siderala rotationsperiod på 58,6 dagar, att det tar ungefär 176 jorddagar för solen att återvända till samma plats på himlen (dvs. en soldag). I huvudsak betyder det att en enda dag på Merkurius varar så länge som två av dess år. Så om en stad placerades på nattsidan och hade spårhjul så att den kunde fortsätta flytta sig för att ligga före solen, kunde människor leva utan rädsla för att brinna upp.
Dessutom innebär Merkurius mycket låga axiella lutning (0,034 °) att dess polära regioner är permanent skuggade och kalla nog att innehålla vattenis. I den norra regionen observerades ett antal kratrar av NASAs MESSENGER-sond 2012 som bekräftade förekomsten av vattenis och organiska molekyler. Forskare tror att Merkurius södra pol också kan ha is och hävdar att uppskattningsvis 100 miljarder till 1 biljon ton vattenis kan existera vid båda polerna, som kan vara upp till 20 meter tjocka på platser.
I dessa regioner kunde en koloni byggas med hjälp av en process som kallas "paraterraforming" - ett koncept som uppfanns av den brittiska matematikern Richard Taylor 1992. I ett papper med titeln "Paraterraforming - The Worldhouse Concept" beskrev Taylor hur en trycksatt kapsling kunde placeras över det användbara området på en planet för att skapa en fristående atmosfär. Med tiden kan ekologin i denna kupol ändras för att tillgodose mänskliga behov.
När det gäller Merkurius skulle detta inkludera pumpning i en andningsfull atmosfär och sedan smälta isen för att skapa vattenånga och naturlig bevattning. Så småningom skulle regionen inuti kupolen bli en livlig livsmiljö, komplett med sin egen vattencykel och kolcykel. Alternativt kan vattnet avdunsta och syrgas bildas genom att utsätta det för solstrålning (en process som kallas fotolys).
En annan möjlighet skulle vara att bygga under jord. I flera år har NASA spelat med tanken att bygga kolonier i stabila, underjordiska lavarör som är kända för att existera på månen. Och geologiska data som erhållits av MESSENGER-sonden under flybys som den genomfördes mellan 2008 och 2012 ledde till spekulationer om att stabila lavarör också kan förekomma på Merkurius.
Detta inkluderar information som erhölls under sondens 2009 flyby av Merkurius, som avslöjade att planeten var mycket mer geologiskt aktiv tidigare än tidigare trott. Dessutom började MESSENGER upptäcka konstiga schweiziska ostliknande funktioner på ytan under 2011. Dessa hål, som är kända som "håligheter", kan vara en indikation på att underjordiska rör finns också på Mercury.
Kolonier byggda inuti stabila lavarör skulle naturligt skyddas mot kosmisk och solstrålning, extrema temperaturer och skulle kunna pressas för att skapa andningsbara atmosfärer. Dessutom, på detta djup, upplever Mercury mycket mindre i vägen för temperaturvariationer och skulle vara tillräckligt varmt för att vara bebodda.
Potentiella fördelar:
I ett ögonblick ser Merkurius ut som jordens måne, så att det skulle förlita sig på många av samma strategier för att upprätta en månbase. Det har också många mineraler att erbjuda, vilket kan bidra till att flytta mänskligheten mot en ekonomi efter knapphet. Liksom Jorden är det en markplanet, vilket innebär att den består av silikatstenar och metaller som är differentierade mellan en järnkärna och silikatskorpa och mantel.
Men Merkurius består av 70% metaller medan jordens sammansättning är 40% metall. Dessutom har Mercury en speciell stor kärna av järn och nickel, och som står för 42% av dess volym. Som jämförelse står jordens kärna endast för 17% av dess volym. Som ett resultat, om kvicksilver skulle brytas, skulle tillräckligt med mineraler kunna produceras för att bestå mänskligheten på obestämd tid.
Dess närhet till solen innebär också att den kan utnyttja en enorm mängd energi. Detta kan samlas in genom orbital soluppsättningar, som skulle kunna utnyttja energi konstant och stråla den till ytan. Denna energi kan sedan strålas till andra planeter i solsystemet med hjälp av en serie överföringsstationer placerade vid Lagrange-punkter.
Det finns också frågan om Merkurius tyngdkraft, som är 38% av jordens normala. Detta är över två gånger vad månen upplever, vilket betyder att kolonister skulle ha en lättare tid att anpassa sig till den. Samtidigt är det också tillräckligt lågt för att ge fördelar när det gäller export av mineraler, eftersom fartyg som avgår från dess yta skulle behöva mindre energi för att uppnå rymdhastighet.
Slutligen finns det avståndet till själva Merkurius. På ett genomsnittligt avstånd på cirka 93 miljoner km (58 miljoner mi) sträcker sig Merkurius mellan 77,3 miljoner km (48 miljoner mil) till 222 miljoner km (138 miljoner mi) från jorden. Detta lägger det mycket närmare än andra möjliga resursrika områden som Asteroidbältet (329 - 478 miljoner km avstånd), Jupiter och dess månar (628,7 - 928 miljoner km) eller Saturns (1,2 - 1,67 miljarder km).
Dessutom uppnår Merkurius en underlägsen konjunktion - den punkt där den är närmast till Jorden - var 116: e dag, vilket är betydligt kortare än antingen Venus 'eller Mars'. I grund och botten kan uppdrag avsedda för Merkurius lanseras nästan var fjärde månad, medan lanseringsfönster till Venus och Mars skulle behöva äga rum var 1,6 år respektive 26 månader.
När det gäller restid har flera uppdrag monterats på Merkurius som kan ge oss en uppskattning av hur det tar lång tid. Till exempel det första rymdskeppet som reser till Mercury, NASA: s Mariner 10 rymdskepp (som lanserades 1973) tog cirka 147 dagar att komma dit.
På senare tid, NASA: s BUDBÄRARE rymdskepp lanserad den 3 augusti 2004 för att studera Merkurius i omloppsbana och gjorde sitt första flyby den 14 januari 2008. Det är totalt 1 160 dagar att komma från Jorden till Merkurius. Den förlängda restiden berodde på att ingenjörer försökte placera sonden i omloppsbana runt planeten, så den behövde fortsätta med en långsammare hastighet.
Utmaningar:
Naturligtvis skulle en koloni på Merkurius fortfarande vara en enorm utmaning, både ekonomiskt och tekniskt. Kostnaderna för att etablera en koloni var som helst på planeten skulle vara enorma och kräva att rikligt med material skickas från jorden eller bryts ut på plats. Hur som helst skulle en sådan operation kräva en stor flotta av rymdskepp som kan göra resan på en respektabel tid.
En sådan flotta finns ännu inte, och kostnaderna för att utveckla den (och den tillhörande infrastrukturen för att få alla nödvändiga resurser och leveranser till Merkurius) skulle vara enorma. Att lita på robotar och resursutnyttjande på plats (ISRU) skulle säkert sänka kostnaderna och minska mängden material som skulle behöva levereras. Men dessa robotar och deras operationer skulle behöva skyddas från strålning och solstolar tills de fick jobbet gjort.
I grund och botten är situationen som att försöka etablera ett skydd mitt i åska. När det är klart kan du ta skydd. Men under tiden kommer du sannolikt att bli våt och smutsig! Och även när kolonin var fullständig, skulle kolonisterna själva behöva hantera de ständigt närvarande riskerna för strålningsexponering, dekomprimering och extremer i värme och kyla.
Som sådan skulle en koloni upprättas på Merkurius, den skulle vara starkt beroende av dess teknik (som måste vara ganska avancerad). Till dess att kolonin blev självförsörjande skulle de som bor där vara beroende av leveransförsändelser som måste komma regelbundet från Jorden (återigen, fraktkostnader!)
Fortfarande, när den nödvändiga tekniken utvecklats, och vi kunde finna ut ett kostnadseffektivt sätt att skapa en eller flera bosättningar och skepp till Merkurius, kunde vi se fram emot att ha en koloni som skulle kunna ge oss med obegränsad energi och mineraler. Och vi skulle ha en grupp mänskliga grannar som kallas Hermians!
Som med allt annat som rör kolonisering och terraformering, när vi har konstaterat att det faktiskt är möjligt, är den enda frågan "hur mycket är vi villiga att spendera?"
Vi har skrivit många intressanta artiklar om kolonisering här på Space Magazine. Här är varför kolonisera månen först ?, Kolonisera Venus med flytande städer, kommer vi någonsin att kolonisera Mars ?, och den definitiva guiden för terrformning.
Astronomy Cast har också några intressanta avsnitt om ämnet. Kolla in avsnitt 95: Humans to Mars, Part 2 - Colonists, Episode 115: The Moon, Part 3 - Return to the Moon, Episode 381: Hollowing Asteroids in Science Fiction.
källor:
- geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
- Taylor, Richard L. S. (1992) Paraterraforming - Världshuskonceptet. Journal of the British Interplanetary Society, vol. 45, nr. 8
- Viorel Badescu, Kris Zacny (eds). Inre solsystem: potentiella energi- och materialresurser. Springer, 2015
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
- nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
