Ожидается, что к 2050 году численность населения превысит девять миллиардов человек. «Если не контролировать рост человеческой популяции, полуприродные территории должны быть принесены в жертву производству продуктов питания и урбанизации, что приведет к разрушению экосистемы и экологически обусловленному сокращению численности населения«, — предупреждает ученый в журнале . Альтернативой, по его словам, является создание большего количества мест обитания на орбите вокруг Земли или на лунной или марсианской поверхности.
Марс — не очень дружелюбная планета. Средняя температура составляет -63 °C, часто случаются пылевые бури. Кроме того, его разреженная, в основном CO2 атмосфера не позволяет дышать, а отсутствие магнитного поля приводит к высоким уровням радиации. Однако недавние исследовательские миссии показали, что под поверхностью находятся большие запасы водяного льда, который может оказаться очень полезным, если люди поселятся там на постоянной основе. Остается только создать пространство в контролируемой атмосфере. Именно этот принцип лежит в основе марсианских заповедников, представленных Полом Смитом.
Необычное сочетание видов для новой экосистемы
Смит предлагает создать «замкнутые земные экосистемы» (или CTTE) — зеленые оазисы на поверхности Марса. Если предположить, что защитная оболочка может обеспечить приемлемые условия, Марс предлагает гравитацию, атмосферу, достаточное количество солнечного света для фотосинтеза и воды, а близость к Земле позволяет управлять системой, указывает он. Эта замкнутая экосистема может быть достаточно большой, чтобы поддерживать лес, точнее, имитацию леса древних времен.
Инженер отмечает, что лесная среда благотворно влияет на здоровье, как физическое, так и психологическое (он говорит о «психологическом убежище»). Этот лес также будет служить ботаническим садом, в котором найдут приют виды, полезные для колонистов своими вторичными метаболитами (витамины, ароматы, духи, лекарства, красители и вещества, стимулирующие настроение). Поэтому сеть таких оазисов необходима для освоения космоса человеком. «Легче войти в пустыню, зная, что в ней есть оазис«, — отмечает он.
Радиус этого полусферического корпуса, контролируемого окружающей средой, составит около 250 метров, а площадь — 20 гектаров. Идея заключается не в том, чтобы воссоздать конкретный земной лесной биом (что, по словам автора, было бы контрпродуктивно), а в том, чтобы постепенно вводить различные виды, отбирать те, которые лучше всего подходят для марсианских условий, а затем позволить этому необычному набору видов постепенно создать новую экосистему, характерную для Марса.
Для этого необходимо будет учесть несколько экологических ограничений, начиная с солнечной радиации и радиации космических частиц, которая вредна для всех живых организмов. Однако, по словам Смита, создать искусственное магнитное поле для отклонения этих частиц будет относительно просто. Однако он отмечает, что некоторые виды поведения, такие как рост и развитие растений, могут быть нарушены из-за отсутствия геомагнитного поля Земли.
Управление ультрафиолетом будет более сложным. На Марсе нет озонового слоя, поэтому его поверхность подвержена воздействию высоких уровней ультрафиолета. Но ультрафиолет одновременно вреден и полезен для организмов: «Некоторое количество ультрафиолета необходимо для синтеза витамина D и других механизмов у животных«, — отмечает автор, добавляя, что некоторые виды опылителей используют ультрафиолет для навигации. «Поэтому благополучие человека и функционирование экосистем потребуют модуляции, а не полного исключения потока ультрафиолетового излучения с Марса«, — заключает он.
Важность времен года и лунного влияния
Состав почвы в этих марсианских заповедниках, очевидно, является ключевым моментом. Априори базальтовая кора Марса содержит питательные вещества, необходимые для роста земных растений; все необходимые элементы (азот, калий, железо, цинк и т.д.) были обнаружены в марсианских метеоритах. Однако марсианский субстрат также содержит токсичные элементы в высоких концентрациях (оксиды железа, перхлораты, перекись водорода), которые необходимо будет предварительно удалить.
Важность времен года и лунного влияния
Состав почвы в этих марсианских заповедниках, очевидно, является ключевым моментом. Априори базальтовая кора Марса содержит питательные вещества, необходимые для роста земных растений; все необходимые элементы (азот, калий, железо, цинк и т.д.) были обнаружены в марсианских метеоритах. Однако марсианский субстрат также содержит токсичные элементы в высоких концентрациях (оксиды железа, перхлораты, перекись водорода), которые необходимо будет предварительно удалить.
Еще одна трудность — воспроизведение земных времен года. «Биомы меняются сезонно, поэтому CTTE нужны сезоны. Временной фактор определяет критические стадии развития, индивидуальную физиологию и межвидовые отношения«, — отмечает Смит. На Марсе четыре сезона, которые не имеют одинаковой продолжительности из-за эллиптической орбиты планеты; весна в северном полушарии (которая соответствует осени в южном полушарии) — самый длинный марсианский сезон. «Времена года также придают черты, которые необходимы для психологического восстановления, такие как осенние краски, зимняя тишина, весенние цветы и летняя листва«, — отмечает ученый.
Неизвестно, в какой степени земные организмы могут адаптироваться к марсианским временам года. Последствия совершенно иного лунного влияния, чем на Земле, также неясны. Как отмечает Смит, наша Луна служит точкой отсчета для многих экологических процессов — как у животных, так и у растений, на рост которых могут влиять приливные силы. В отличие от них, Фобос и Деймос, которые гораздо меньше, не оказывают никакого влияния на марсианскую поверхность.
Способность организмов адаптироваться к гораздо более низкой гравитации, чем на Земле (на Марсе сила тяжести составляет 0,38 g), также вызывает вопросы.
В целом, создание CTTE на Марсе будет особенно сложным, но сколько бы ни было трудностей, человечество должно их преодолеть, считает Смит. «С биоцентрической точки зрения, мировые лидеры должны быть обеспокоены будущим жизни во Вселенной и ролью человечества в ее защите и реализации. На планете с ограниченной обитаемостью это важная обязанность. Выживание жизни, в какой бы форме она ни проявлялась, является высшим биоцентрическим приоритетом«, — заключает он.