Det är år 3000. Efter att ha utnyttjat alla jordens naturresurser har människor blivit ett rymdspår och upprättat kolonier på månen. Otroliga, förseglade kupoler kluster över ytan och bostäder städer som är befolkade av hundratusentals människor. Denna kalla, grå sten har på något sätt blivit mänsklighetens nya hem.
Naturligtvis är detta ren science fiction. Men ingen framtidsvision är komplett utan en utomjordisk koloni av människor, och eftersom månen är den närmaste himmelkroppen på vår planet, är det det enklaste att föreställa sig som vårt futuristiska hem.
Men överensstämmer denna vision med verkligheten? Kommer månen en dag att vara en varm egenskap, och i så fall, hur många människor kan dess oönskade landskap realistiskt stödja?
Ett sätt att svara på denna fråga, på ett enkelt sätt, är att ta hänsyn till månens område. Månens ytarea är ungefär 15,9% av jordens totala landområde (exklusive jordens område täckt av hav). Tekniskt sett, om vi packade detta område till tätheten av jordens mest folkrika städer, skulle vi kunna passa biljoner på månens yta.
Men hur många människor som kunde passa på månens yta är en helt annan fråga än hur många människor som världen skulle kunna stödja på ett hållbart sätt. Och i det avseendet är månen definitivt jordens fattigare kusin.
"Det är en ganska karrig plats", sa Darby Dyar, en seniorforskare vid Planetary Science Institute i Arizona och professor i astronomi vid Mount Holyoke College i Massachusetts. "Varje art försöker utvidga sin ekologiska nisch. Men den nya 'nisch', som är månen, är mycket ogästvänlig för människor," sa Dyar till Live Science.
Luft att andas
Till skillnad från på jorden, regnar inte vatten fritt ner på månens yta och samlas in i kroppar vi kunde dricka av. Av avgörande betydelse saknar månen också en atmosfär med andningsbar luft. Jordens naturliga satellit har inte heller existerande ekosystem som bekvämt kan stödja jordbruksfält. Månen är också sårbar för solstormar, utbrott från solens yta som sänder ut elektromagnetisk strålning, som månen - utan skydd av ett magnetfält - inte kan avböja. Det finns också enorma temperaturer, och långa, växlande perioder av mörker och ljus, sade Dyar.
Allt detta kan göra att livet på månen verkar omöjligt. Men förvånansvärt är det inte. I själva verket är det väsentliga för människans existens - luft, vatten, mat och skydd - teoretiskt sett inte så ouppnåeligt på månen som du kan förvänta dig.
Ta luft. För att stödja en startpopulation på några hundra människor på månen måste vi börja med att transportera luft till månens yta och pumpa den i förseglade strukturer där människor skulle leva. Det verkar ohållbart, men på kort sikt skulle det faktiskt vara ganska kostnadseffektivt, säger Markus Landgraf, månens projektledare vid Europeiska rymdorganisationen. "Människor använder inte mycket luft och under lång tid behöver vi inte göra luften på månen. Vi kan ta in den," sade han. "Transportkostnader för det är fortfarande hanterbara."
Om den befolkningen växte till tiotusentals skulle vi dock behöva syntetisera syre på månen, en dyr process. Men Landgraf sa att tillväxten av rymdutforskning under de kommande decennierna kan göra processen mer ekonomisk.
Det beror på att drivande rymdfarkoster kräver syre, så om efterfrågan ökar, "är det mer ekonomiskt vettigt att bygga syregeneratorer på månen för raketdrivmedel, snarare än för att dricka vatten och luft för människor," sade Landgraf. Det skulle sänka produktionskostnaderna och göra det billigare att producera luft för månbor.
Vatten, vatten överallt
Vad sägs om vatten? Fram till för några decennier sedan trodde forskare att månen var helt torr. Men nu vet de att det finns en överraskande mängd vätska som sprids över månens yta.
"Vi tror att det finns kvar vatten från när månen bildades. Och vi vet att kometer, som i princip är smutsiga snöbollar, periodvis påverkar månens yta," sade Dyar. "Det finns goda bevis som tyder på att de där kometer påverkade ytan fortfarande har isbehållare i sig."
En annan vattenkälla, sa hon, kommer i solvinden som brusar över rymden; laddade med protoner, dessa kolliderar med elektroner på månen och bildar väte.
Allt detta lägger till en anständig mängd månvatten, kanske tillräckligt för att stödja en betydande befolkning. Och vi har redan utvecklat teknik på International Space Station för att återvinna dricksvatten från astronautens duschvatten, urin och svett. Detta kan till och med använda fukten från deras andetag. På månen kan den tekniken skapa en sluten slingvattenkälla för invånarna.
Men även med återvinning, sade Dyar, skulle dessa vattenreserver inte vara oändliga; Återvinning av vatten om och om igen medför en viss förlust, så reserven måste fyllas upp en gång i taget. Dessutom skulle extraktion av månens vatten genom att krossa månklippor och muddring av is från djupa kratrar kräva enorma, kostsamma mängder energi, påpekade Dyar.
"Min personliga känsla är att månkoloniseringen kommer att bero på att vi tar väte dit," sade hon. Det skulle också bli kostsamt att transportera: cirka 220 000 dollar per kilo, sade Landgraf.
Utan att veta hur mycket vatten som för närvarande finns på månens yta, är det också svårt att uppskatta hur många människor det kan stödja. Men vi vet åtminstone att det eventuellt är tillräckligt för att ge en relativt hållbar vattenkälla. I vilket fall som helst uppskattade Landgraf att månpionjärer inte skulle behöva knacka på månens vattenresurser under åtminstone de första fem till tio år av bosättningen; det kommer att vara tillräckligt billigt för att transportera vatten där uppe och återvinna det för ett dussin människor som förmodligen kommer att kalla månen sitt hem.
När det gäller månlantbruk kan vi härma jordens odlingsförhållanden med "nästan ekosystemliknande stängda kupoler", sade Landgraf. Växt av långa ansträngningar av solljus och duschat med återvunnet vatten, kan månlantbruket möjligen skala upp för att mata tusentals. Det finns redan mycket forskning som tyder på att odling av grödor i rymden fungerar.
Flyg mig till månen
Det finns fortfarande flera okända om hur vi skulle göra allt detta i praktiken. Men teoretiskt kan naturresurser stödja tiotusentals, till och med miljoner människor på månen. Så varför finns det inte hundratals av oss där uppe och tittar ner på jorden?
Eftersom de största begränsningarna för att kolonisera månen inte nödvändigtvis begränsar till naturresurser, sade Landgraf, utan de enorma kostnaderna för att transportera människor dit upp med rymdskepp. Att göra det mer ekonomiskt kräver djärva tekniska språng - som uppfinningen av rymdhissar. Om vi hade sådana, "då talar vi om tiotusentals människor på månen," sade Landgraf. "Så, verkligen är vatten inte begränsningen här. Det är transport."
Det finns en annan förbehåll, och det är här vi återgår skarpt till verkligheten: För närvarande är kolonisering av månen faktiskt inte målet. Visst, vi kunde se månen som en slags Noas ark i händelse av en jordisk apokalyp. Men för närvarande ser internationella rymdbyråer månen inte som en utpost från katastrof, utan som ett forskningsnav - och en potentiell bas för att utforska resten av vårt solsystem.
Med det tillvägagångssättet sa Langraf att vi kunde leta till Antarktis efter ledtrådar om mänsklig bebyggelse. Antarktis, antagligen den mest månliknande livsmiljön på jorden, är hem för en fluktuerande, säsongsbetonad befolkning på mellan ett och fyra tusen forskare som kämpar mot frysning, torra förhållanden för att göra sitt arbete. Eftersom forskning för närvarande driver planering för månbebyggelse, ger det oss en uppfattning om hur många människor som realistiskt kan leva på månen under kommande årtionden: några tusen åt gången, snarare än miljoner eller miljarder.
Även denna befolkning skulle förmodligen avta, ersatt av billigare, effektivare robotar över tid, enligt Dyar. "När tekniken blir bättre finns det väldigt liten anledning till att du verkligen behöver skicka en människa för att göra vetenskaplig forskning," sade hon.
Men det betyder inte att våra drömmar om månens medborgarskap är över. Det finns en annan faktor: mänsklighetens ofärliga drivkraft att utforska. Det kan tvinga framtida generationer att kolonisera månen i miljoner eller använda den som en lanseringsplatta för andra expeditioner ut i rymden.
"Människor är en av få arter som alltid utforskar, även om det inte finns något behov," sade Landgraf. "varit mycket framgångsrik med denna strategi. Skulle det vara meningsfullt att ändra det? Jag tror inte det."
- Dessa 6 olyckor nästan avspurrade Apollo 11: s uppdrag till månen
- Vad händer om människor aldrig landade på månen?
- Vad är det på Far's of the Moon?
Redaktörens anmärkning: Den här artikeln har uppdaterats för att korrigera ett uttalande om månens område jämfört med jordens område, vilket inte hade angett att det betydde jordens område som inte täcks av hav.
