火星のテラフォーミングの仕組み

なぜ火星なのか？

過去 1 世紀だけでも、火星について制作された数多くの本や映画が証明しているように、火星は人間の想像力に長い間特別な魅力を与えてきました。それぞれの物語は、赤い惑星に存在する可能性のあるものについての独自のイメージを作成します。火星がこれほど多くの物語の主題となっているのはなぜでしょうか?金星はしばしば地球の姉妹惑星と呼ばれますが、この燃えるような惑星に存在する条件はあまりにも居住には適していません。一方、火星は私たちに次に近い惑星です。そして、今日では寒くて乾燥した惑星ですが、生命の存在に必要な以下の要素がすべて含まれています。

現在存在する火星の大気と、数十億年前に地球に存在した大気の間には、驚くべき類似点があります。地球が最初に形成されたとき、私たちの惑星には酸素は存在せず、荒涼とした、住めない惑星のように見えました。大気は完全に二酸化炭素と窒素でできていました。地球上で光合成細菌が発達して初めて、動物の発育に必要な十分な酸素が生成されるようになりました。同様に、今日の火星の薄い大気は、ほぼ完全に二酸化炭素で構成されています。火星の大気の組成は次のとおりです。

対照的に、地球の大気は、78.1 パーセントの窒素、20.9 パーセントの酸素、0.9 パーセントのアルゴン、0.1 パーセントの二酸化炭素およびその他のガスで構成されています。この内訳からわかるように、今日火星を訪れる人類は、生き残るために大量の酸素と窒素を持ち歩かなければなりません。しかし、初期の地球と現代の火星の大気との類似性から、一部の科学者は、地球の大気の大部分が二酸化炭素から呼吸可能な空気に変わる同じプロセスが火星でも繰り返されるのではないかと推測している。そうすることで大気を厚くし、地球を温め、植物や動物に適した生存環境を提供する温室効果を生み出すことになる。

火星の平均表面温度は華氏マイナス 81 度 (摂氏 -62.77 度) の極寒で、極値は華氏 75 度 (摂氏 23.88 度) から華氏マイナス 100 度 (摂氏 -73.33 度) 未満までの範囲にあります。比較すると、地球の平均表面温度は約華氏 58 度 (摂氏 14.4 度) です。ただし、火星の特徴としては、地球に十分近いため、居住可能と考えられるものがいくつかあります。

金星、エウロパ（木星の衛星）、タイタン（土星の衛星）など、他の世界もテラフォーミングの候補として考えられています。ただし、エウロパとタイタンは太陽から遠すぎ、金星は近すぎます（金星の平均温度は約 900 度 (摂氏 482.22) です)。火星は、地球を除く太陽系の中で生命が存在できる可能性のある唯一の惑星として独立しています。次のセクションでは、科学者たちが火星の乾​​燥した寒い地形を暖かく住みやすい生息地に変える計画をどのように計画しているかを学びましょう。

火星の温室を作る

火星のテラフォーミングは、仮に実現するとしても大事業となるだろう。火星のテラフォーミングの初期段階には、数十年または数世紀かかる可能性があります。惑星全体を地球のような生息地にテラフォーミングするには、数千年かけて行う必要があります。このようなプロジェクトは何千年も続くだろうと示唆する人さえいます。では、乾燥した砂漠のような土地を、人や植物、その他の動物が生き残れる緑豊かな環境に変えるにはどうすればよいでしょうか。提案されている 3 つのテラフォーミング手法を次に示します。

NASAは現在、大きな反射鏡を使用して太陽の放射を利用して宇宙船を宇宙空間で推進するソーラーセイル推進システムの開発に取り組んでいます。これらの大きな鏡の別の用途は、火星から数十万マイル離れたところに設置し、太陽の放射を反射して火星の表面を加熱するために鏡を使用することです。科学者らは、直径250キロメートル（155.34マイル）でミシガン湖より広い面積をカバーするマイラーミラーを構築することを提案している。これらの巨大な鏡の重さは約20万トンで、地球から打ち上げるには大きすぎることを意味します。ただし、宇宙で見つかった物質から鏡を構築できる可能性はあります。

このサイズの鏡を火星に向けると、狭い領域の表面温度が数度上昇する可能性があります。このアイデアは、極冠に鏡を集中させて氷を溶かし、氷の中に閉じ込められていると考えられている二酸化炭素を放出するというものだ。長年にわたり、気温の上昇により、エアコンや冷蔵庫で確認できるクロロフルオロカーボン (CFC) などの温室効果ガスが放出されます。

火星の大気を厚くし、その結果として火星の温度を上昇させるもう一つの選択肢は、太陽光発電の温室効果ガス生成工場を設立することだろう。人類は過去 1 世紀にわたって、これについて多くの経験を積んできました。なぜなら、私たちは無意識のうちに大気中に大量の温室効果ガスを放出してきたからです。それが地球の温度を上昇させていると信じている人もいます。こうした工場を何百も設置すれば、同じ加熱効果を火星でも再現できるだろう。その唯一の目的は、CFC、メタン、二酸化炭素、その他の温室効果ガスを大気中に排出することです。

これらの温室効果ガス工場は火星に運ぶか、すでに火星にある材料で作る必要があり、その加工には何年もかかります。これらの機械を火星に運ぶには、軽量で効率的である必要があります。これらの温室機械は、二酸化炭素を吸入して酸素を放出する、植物の光合成の自然なプロセスを模倣します。それには何年もかかりますが、火星の大気はゆっくりと酸素が供給され、火星入植者が宇宙飛行士が着用するような耐圧服ではなく、呼吸補助装置だけで済むようになるでしょう。光合成細菌は、これらの温室機械の代わりに、またはこれらの温室機械に加えて使用することもできます。

宇宙科学者のクリストファー・マッケイと、『』の著者であるロバート・ズブリンも、火星を温室化するためのより極端な方法を提案しています。彼らは、アンモニアを含む大きな氷の小惑星をこの赤い惑星に投げつけると、大量の温室効果ガスと水が発生すると考えている。これを実現するには、核熱ロケットエンジンを何らかの方法で太陽系外から小惑星に取り付ける必要がある。ロケットは小惑星を毎秒約4キロメートルの速さで約10年間動かし、その後ロケットは停止し、100億トンの小惑星が動力なしで火星に向かって滑空することになる。衝突時に放出されるエネルギーは約1億3,000万メガワットの電力になります。これは地球に10年分の電力を供給するのに十分なエネルギーだ。

これほど巨大な小惑星を火星に衝突させることができれば、1回の衝突のエネルギーで火星の温度は3℃上昇することになる。急激な気温の上昇により、約1兆トンの水が溶けると考えられており、これはコネチカット州より広い面積を覆う深さ1メートルの湖を形成するのに十分な量である。 50 年にわたるこれらのミッションのいくつかは、温暖な気候と、地球の表面の 25 パーセントを覆うのに十分な水を作り出すでしょう。しかし、小惑星の衝突は、それぞれが1メガトンの水素爆弾7万発に相当するエネルギーを放出するため、人類による地球への定住は何世紀にもわたって遅れることになる。

私たちは今世紀中に火星に到達するかもしれませんが、テラフォーミングのアイデアが完全に実現するには数千年かかる可能性があります。地球が植物や動物が繁栄できる惑星に変わるまでには、何十億年もかかりました。火星の風景を地球に似たものに変えるのは簡単なプロジェクトではありません。居住可能な環境を開発し、寒くて乾燥した火星の世界に生命をもたらすには、何世紀にもわたる人間の創意工夫と労力が必要です。