COMO TERRAFORMAMOS VêNUS?

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Continuando com o nosso “Guia Definitivo para Terraformação”, a Space Magazine tem o prazer de apresentar nosso guia sobre terraformação de Vênus. Pode ser possível fazer isso algum dia, quando nossa tecnologia avançar suficientemente longe. Mas os desafios são numerosos e bastante específicos.

O planeta Vênus é freqüentemente chamado de "Irmão Planeta da Terra", e com razão. Além de serem quase do mesmo tamanho, Vênus e a Terra são similares em massa e possuem composições muito semelhantes (ambas são planetas terrestres). Como um planeta vizinho da Terra, Vênus também orbita o Sol dentro de sua "Zona Cachinhos Dourados" (também conhecida como zona habitável). Mas é claro, há muitas diferenças importantes entre os planetas que tornam Vênus inabitável.

Para começar, sua atmosfera é 90 vezes mais espessa que a da Terra, sua temperatura média da superfície é quente o suficiente para derreter o chumbo e o ar é uma fumaça tóxica que consiste em dióxido de carbono e ácido sulfúrico. Como tal, se os humanos querem viver lá, alguma engenharia ecológica séria - também conhecida como. terraformação - é necessário primeiro. E, dadas as semelhanças com a Terra, muitos cientistas pensam que Vênus seria o principal candidato à terraformação, ainda mais que Marte!

Ao longo do século passado, o conceito de terraformação de Vênus apareceu várias vezes, tanto em termos de ficção científica quanto como objeto de estudo acadêmico. Enquanto os tratamentos do assunto eram em grande parte fantásticos no início do século 20, ocorreu uma transição com o início da Era Espacial. À medida que nosso conhecimento de Vênus melhorou, também aumentaram as propostas de alteração da paisagem para serem mais adequadas à habitação humana.

Exemplos em ficção:

Desde o início do século XX, a idéia de transformar Vênus ecologicamente tem sido explorada na ficção. O exemplo mais antigo conhecido é o de Olaf Stapleton Últimos e primeiros homens (1930), dois capítulos dedicados a descrever como os descendentes da humanidade se transformam em Vênus depois que a Terra se torna inabitável; e, no processo, cometer genocídio contra a vida aquática nativa.

Nos anos 50 e 60, devido ao início da Era Espacial, a terraformação começou a aparecer em muitas obras de ficção científica. Poul Anderson também escreveu extensivamente sobre terraformação nos anos 50. Em seu romance de 1954, A Grande Chuva, Vênus é alterada por técnicas de engenharia planetária por um período muito longo. O livro foi tão influente que o termo "Big Rain" passou a ser sinônimo de terraformação de Vênus.

Em 1991, o autor G. David Nordley sugeriu em seu conto ("As Neves de Vênus") que Vênus poderia ser transformado em um dia de 30 dias terrestres exportando sua atmosfera de Vênus através de condutores em massa. O autor Kim Stanley Robinson tornou-se famoso por sua representação realista de terraformação no Trilogia de Marte - que incluiu Marte vermelho, Marte verde e Marte azul.

Em 2012, ele acompanhou essa série com o lançamento de 2312, um romance de ficção científica que tratou da colonização de todo o Sistema Solar - que inclui Vênus. O romance também explorou as muitas maneiras pelas quais Vênus poderia ser terraformada, variando do resfriamento global ao seqüestro de carbono, todas baseadas em estudos e propostas acadêmicas.

Métodos Propostos:

O primeiro método proposto de terraformação de Vênus foi criado em 1961 por Carl Sagan. Em um artigo intitulado "The Planet Venus", ele defendeu o uso de bactérias geneticamente modificadas para transformar o carbono na atmosfera em moléculas orgânicas. No entanto, isso foi impraticável devido à descoberta subsequente de ácido sulfúrico nas nuvens de Vênus e aos efeitos do vento solar.

Em seu estudo de 1991, "Terraforming Venus Quickly", o cientista britânico Paul Birch propôs bombardear a atmosfera de Vênus com hidrogênio. A reação resultante produziria grafite e água, a última cairia na superfície e cobriria aproximadamente 80% da superfície nos oceanos. Dada a quantidade de hidrogênio necessária, ela teria que ser colhida diretamente do gelo de um gigante de gás ou da lua.

A proposta também exigiria que o aerossol de ferro fosse adicionado à atmosfera, o que poderia ser derivado de várias fontes (ou seja, a Lua, asteróides, Mercúrio). A atmosfera restante, estimada em cerca de 3 bar (três vezes a da Terra), seria composta principalmente de nitrogênio, alguns dos quais se dissolverão nos novos oceanos, reduzindo ainda mais a pressão atmosférica.

Outra idéia é bombardear Vênus com magnésio e cálcio refinados, que seqüestrariam o carbono na forma de carbonatos de cálcio e magnésio. Em seu artigo de 1996, "A estabilidade do clima em Vênus", Mark Bullock e David H. Grinspoon, da Universidade do Colorado em Boulder, indicaram que os próprios depósitos de óxidos de cálcio e magnésio da Venus poderiam ser usados para esse processo. Através da mineração, esses minerais podem ser expostos à superfície, agindo assim como sumidouros de carbono.

No entanto, Bullock e Grinspoon também afirmam que isso teria um efeito de resfriamento limitado - para cerca de 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) e reduziria apenas a pressão atmosférica para cerca de 43 bar. Portanto, seriam necessários suprimentos adicionais de cálcio e magnésio para atingir os 8 × 10²⁰ kg de cálcio ou 5 × 10²⁰ kg de magnésio necessário, o que provavelmente teria que ser extraído de asteróides.

O conceito de máscaras solares também foi explorado, o que envolveria o uso de uma série de pequenas naves espaciais ou de uma única lente grande para desviar a luz solar da superfície de um planeta, reduzindo assim as temperaturas globais. Para Vênus, que absorve o dobro da luz solar que a Terra, acredita-se que a radiação solar tenha desempenhado um papel importante no efeito estufa descontrolado que a transformou no que é hoje.

Essa sombra pode ser baseada no espaço, localizada no ponto Lagrangiano Sun – Venus L1, onde impediria que a luz do sol chegasse a Vênus. Além disso, essa sombra também serviria para bloquear o vento solar, reduzindo assim a quantidade de radiação à qual Venus está exposta (outra questão importante quando se trata de habitabilidade). Esse resfriamento resultaria na liquefação ou no congelamento do CO² atmosférico, que seria então despejado na superfície como gelo seco (que poderia ser transportado para outro mundo ou sequestrado no subsolo).

Como alternativa, os refletores solares podem ser colocados na atmosfera ou na superfície. Isso pode consistir em grandes balões reflexivos, folhas de nanotubos de carbono ou grafeno ou material com baixo teor de albedo. A primeira possibilidade oferece duas vantagens: por um lado, os refletores atmosféricos podem ser construídos no local, usando carbono de origem local. Segundo, a atmosfera de Vênus é densa o suficiente para que essas estruturas possam flutuar facilmente no topo das nuvens.

O cientista da NASA Geoffrey A. Landis também propôs que cidades pudessem ser construídas acima das nuvens de Vênus, que por sua vez poderiam atuar tanto como um escudo solar quanto como estações de processamento. Isso forneceria espaços iniciais para os colonos e atuaria como formadores de terra, convertendo gradualmente a atmosfera de Vênus em algo habitável para que os colonos pudessem migrar para a superfície.

Outra sugestão tem a ver com a velocidade de rotação de Vênus. Vênus gira uma vez a cada 243 dias, que é de longe o período de rotação mais lento de qualquer um dos principais planetas. Como tal, as experiências de Vênus são extremamente longos dias e noites, o que pode ser difícil para a maioria das espécies conhecidas de plantas e animais da Terra se adaptarem. A rotação lenta provavelmente também explica a falta de um campo magnético significativo.

Para resolver isso, Paul Birch, membro da Sociedade Interplanetária Britânica, sugeriu a criação de um sistema de espelhos solares orbitais perto do ponto L1 Lagrange entre Vênus e o Sol. Combinados com um espelho soletta em órbita polar, eles forneceriam um ciclo de luz de 24 horas.

Também foi sugerido que a velocidade de rotação de Vênus poderia ser acelerada atingindo a superfície com impactores ou realizando sobrevôos usando corpos com diâmetro superior a 96,5 km (60 milhas). Há também a sugestão de usar drivers de massa e membros de compressão dinâmica para gerar a força rotacional necessária para acelerar Vênus até o ponto em que experimentou um ciclo diurno idêntico ao da Terra (veja acima).

Depois, há a possibilidade de remover parte da atmosfera de Vênus, o que poderia ser realizado de várias maneiras. Para começar, os pêndulos direcionados à superfície lançariam parte da atmosfera no espaço. Outros métodos incluem elevadores espaciais e aceleradores de massa (idealmente colocados em balões ou plataformas acima das nuvens), que podem coletar gradualmente gás da atmosfera e ejetar no espaço.

Benefícios potenciais:

Uma das principais razões para colonizar Vênus e alterar seu clima para assentamentos humanos é a perspectiva de criar um "local de backup" para a humanidade. E, dado o leque de opções - Marte, a Lua e o Sistema Solar Exterior - Vênus tem várias coisas a seu favor e as outras não. Tudo isso destaca por que Vênus é conhecida como "Irmã Planeta" da Terra.

Para começar, Vênus é um planeta terrestre semelhante em tamanho, massa e composição à Terra. É por isso que Vênus tem gravidade semelhante à Terra, que é aproximadamente o que experimentamos 90% (ou 0,904g, para ser exato. Como resultado, os seres humanos que vivem em Vênus correm um risco muito menor de desenvolver problemas de saúde associados ao tempo gasto em ambientes sem gravidade e microgravidade - como osteoporose e degeneração muscular.

A proximidade relativa de Vênus com a Terra também facilitaria o transporte e as comunicações do que com a maioria dos outros locais do sistema solar. Com os atuais sistemas de propulsão, as janelas de lançamento para Vênus ocorrem a cada 584 dias, em comparação com os 780 dias de Marte. O tempo de vôo também é um pouco menor, já que Vênus é o planeta mais próximo da Terra. Na aproximação mais próxima, fica a 40 milhões de quilômetros, em comparação com 55 milhões de quilômetros em Marte.

Outra razão tem a ver com o efeito estufa descontrolado de Vênus, que é a razão do calor extremo e da densidade atmosférica do planeta. Ao testar várias técnicas de engenharia ecológica, nossos cientistas aprenderiam muito sobre sua eficácia. Esta informação, por sua vez, será muito útil na luta contínua contra as mudanças climáticas aqui na Terra.

E nas próximas décadas, é provável que essa luta se torne bastante intensa. Como o NOAA relatou em março de 2015, os níveis de dióxido de carbono na atmosfera já ultrapassaram 400 ppm, um nível não observado desde a Era do Plioceno - quando as temperaturas globais e o nível do mar eram significativamente mais altos. E, como mostram uma série de cenários calculados pela NASA, é provável que essa tendência continue até 2100, com graves consequências.

Em um cenário, as emissões de dióxido de carbono se estabilizarão em cerca de 550 ppm no final do século, resultando em um aumento médio de temperatura de 2,5 ° C (4,5 ° F). No segundo cenário, as emissões de dióxido de carbono aumentam para cerca de 800 ppm, resultando em um aumento médio de cerca de 4,5 ° C (8 ° F). Enquanto os aumentos previstos no primeiro cenário são sustentáveis, no último cenário, a vida se tornará insustentável em muitas partes do planeta.

Portanto, além de criar um segundo lar para a humanidade, a terraformação de Vênus também poderia ajudar a garantir que a Terra permaneça um lar viável para nossa espécie. E, é claro, o fato de Vênus ser um planeta terrestre significa que possui abundantes recursos naturais que poderiam ser colhidos, ajudando a humanidade a alcançar uma economia "pós-escassez".

Desafios:

Além das semelhanças que Vênus tem com a Terra (ou seja, tamanho, massa e composição), existem inúmeras diferenças que tornariam a terraformação e a colonização um grande desafio. Por um lado, reduzir o calor e a pressão da atmosfera de Vênus exigiria uma quantidade enorme de energia e recursos. Também exigiria uma infraestrutura que ainda não existe e que seria muito cara de construir.

Por exemplo, seria necessário imensas quantidades de metal e materiais avançados para construir uma sombra orbital grande o suficiente para resfriar a atmosfera de Vênus, a ponto de seu efeito estufa ser detido. Essa estrutura, se posicionada em L1, também precisaria ter quatro vezes o diâmetro da própria Vênus. Teria que ser montado no espaço, o que exigiria uma enorme frota de montadores de robôs.

Por outro lado, aumentar a velocidade da rotação de Vênus exigiria uma tremenda energia, sem mencionar um número significativo de impactores que precisariam do cone do sistema solar externo - principalmente do Cinturão de Kuiper. Em todos esses casos, seria necessária uma grande frota de naves espaciais para transportar o material necessário, e elas precisariam estar equipadas com sistemas de acionamento avançados que pudessem fazer a viagem em um período de tempo razoável.

Atualmente, não existem sistemas de acionamento, e os métodos convencionais - desde motores de íons a propulsores químicos - não são rápidos nem econômicos o suficiente. Para ilustrar, a NASA Novos horizontes A missão levou mais de 11 anos para realizar seu encontro histórico com Plutão no Cinturão de Kuiper, usando foguetes convencionais e o método de auxílio à gravidade.

Enquanto isso, o Alvorecer A missão, que dependia da propulsão iônica, levou quase quatro anos para chegar a Vesta no Cinturão de Asteróides. Nenhum dos métodos é prático para fazer repetidas viagens ao Cinturão de Kuiper e transportar cometas e asteróides gelados, e a humanidade não tem nem perto do número de navios que precisaríamos para fazer isso.

O mesmo problema de recursos se aplica ao conceito de colocar refletores solares acima das nuvens. A quantidade de material teria que ser grande e teria que permanecer no local por muito tempo após a atmosfera ter sido modificada, uma vez que a superfície de Vênus está atualmente completamente envolta em nuvens. Além disso, Vênus já possui nuvens altamente refletivas, portanto, qualquer abordagem teria que superar significativamente seu albedo atual (0,65) para fazer a diferença.

E quando se trata de remover a atmosfera de Vênus, as coisas são igualmente desafiadoras. Em 1994, James B. Pollack e Carl Sagan realizaram cálculos que indicavam que um pêndulo de 700 km de diâmetro atingindo Vênus em alta velocidade representaria menos de um milésimo da atmosfera total. Além disso, haveria retornos decrescentes à medida que a densidade da atmosfera diminuir, o que significa que milhares de impactadores gigantes seriam necessários.

Além disso, a maior parte da atmosfera ejetada entraria em órbita solar perto de Vênus e - sem mais intervenções - poderia ser capturada pelo campo gravitacional de Vênus e se tornaria parte da atmosfera mais uma vez. A remoção de gás atmosférico usando elevadores espaciais seria difícil porque a órbita geoestacionária do planeta fica a uma distância impraticável acima da superfície, onde a remoção usando aceleradores de massa seria demorada e muito cara.

Conclusão:

Em suma, os benefícios potenciais da terraformação de Vênus são claros. A humanidade teria um segundo lar, poderíamos adicionar seus recursos aos nossos e aprenderíamos técnicas valiosas que poderiam ajudar a impedir mudanças cataclísmicas aqui na Terra. No entanto, chegar ao ponto em que esses benefícios podem ser alcançados é a parte mais difícil.

Como a maioria dos empreendimentos de terraformação propostos, muitos obstáculos precisam ser enfrentados antecipadamente. Entre eles, destacam-se o transporte e a logística, mobilizando uma frota massiva de trabalhadores robóticos e transportando embarcações para aproveitar os recursos necessários. Depois disso, seria necessário um compromisso multigeracional, fornecendo recursos financeiros para que o trabalho fosse concluído. Não é uma tarefa fácil nas condições mais ideais.

Basta dizer que isso é algo que a humanidade não pode fazer a curto prazo. No entanto, olhando para o futuro, a idéia de Vênus se tornando nosso “Irmão Planeta” de todos os modos imagináveis - com oceanos, terras aráveis, vida selvagem e cidades - certamente parece um objetivo bonito e viável. A única questão é: quanto tempo teremos que esperar?

Escrevemos muitos artigos interessantes sobre terraformação aqui na Space Magazine. Aqui está o guia definitivo para a terraformação, podemos terraformar a lua ?, devemos terraformar Marte ?, Como formamos terraformação Marte? e equipe estudantil querem terraformar Marte usando cianobactérias.

Também temos artigos que exploram o lado mais radical da terraformação, como Poderíamos Terraformar Júpiter ?, Poderíamos Terraformar o Sol? E Poderíamos Terraformar um Buraco Negro?

Para mais informações, consulte Terraforming Mars na NASA Quest! e Jornada da NASA para Marte.

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