Терраформирование планет: возможности и вызовы

Введение

Гипотетический процесс планетарной инженерии

Терраформирование или терраформация («формирование Земли») – это гипотетический процесс намеренного изменения атмосферы, температуры, рельефа поверхности или экологии планеты, луны или другого небесного тела с целью приведения их в соответствие с условиями Земли, чтобы сделать их пригодными для жизни людей. Концепция терраформирования возникла как из научной фантастики, так и из реальной науки. Астроном Карл Саган предложил идею планетарной инженерии Венеры в 1961 году, что считается одним из первых описаний этой концепции. Даже если окружающая среда планеты может быть изменена целенаправленно, возможность создания планетарной среды, не ограниченной в своих параметрах и имитирующей земные условия на другой планете, пока не подтверждена. Хотя Венера, Земля, Марс и даже Луна изучались в связи с этой темой, Марс обычно считается наиболее вероятным кандидатом для терраформирования. Проведено множество исследований, касающихся возможности нагрева планеты и изменения её атмосферы, и NASA даже организовывало дебаты по этому вопросу. Ряд потенциальных методов терраформирования Марса может быть в пределах технологических возможностей человечества, но, по мнению Мартина Бича, экономическая склонность к получению краткосрочной прибыли в ущерб долгосрочным инвестициям не позволит реализовать проект терраформирования. Длительные сроки и практическая осуществимость терраформирования также являются предметом дискуссий. По мере развития интереса к этой теме, исследования расширились и охватили другие возможности, включая биологическое терраформирование, паратерраформирование и модификацию людей для лучшей адаптации к условиям планет и лун. Тем не менее, остаются вопросы, касающиеся этики, логистики, экономики, политики и методологии изменения окружающей среды внеземного мира, что создает проблемы для реализации этой концепции.

История научного исследования

Астроном Карл Саган предложил планетарную инженерию Венеры в статье, опубликованной в журнале Science в 1961 году. Саган представлял себе заселение атмосферы Венеры водорослями, которые преобразуют воду, азот и углекислый газ в органические соединения. По мере удаления углекислого газа из атмосферы парниковый эффект снижался бы, пока температура поверхности не опустилась до "комфортного" уровня. Полученная растительная масса, как предполагал Саган, пиролизуется высокими температурами поверхности Венеры и, таким образом, будет зафиксирована в форме "графита или какой-либо неулетучивой формы углерода" на поверхности планеты. Однако более поздние открытия об условиях на Венере сделали этот подход невозможным. Одна из проблем заключается в том, что облака Венеры состоят из высококонцентрированного раствора серной кислоты. Даже если атмосферные водоросли могли бы выжить во враждебной среде верхней атмосферы Венеры, еще более серьезной проблемой является то, что ее атмосфера просто слишком плотная: высокое атмосферное давление привело бы к образованию "атмосферы, состоящей почти исключительно из молекулярного кислорода". Три года спустя NASA официально рассмотрело вопрос о планетарной инженерии в исследовании, но использовало термин "планетарный экосинтез". Исследование пришло к выводу, что Марс может поддерживать жизнь и быть преобразован в обитаемую планету. В том же году была организована первая конференция по терраформированию, тогда известная как "Планетное моделирование". В марте 1979 года инженер NASA и писатель Джеймс Оберг организовал Первый коллоквиум по терраформированию – специальную сессию на Конференции по лунной и планетарной науке в Хьюстоне. Оберг популяризировал концепции терраформирования, обсуждавшиеся на коллоквиуме, среди широкой публики в своей книге "Новые Земли" (1981). Лишь в 1982 году слово "терраформирование" появилось в названии опубликованной научной статьи. Планетолог Кристофер Маккей написал статью "Терраформирование Марса" для Журнала Британского межпланетного общества. В статье обсуждались перспективы саморегулирующейся марсианской биосферы, и с тех пор "терраформирование" стало предпочтительным термином. В 1984 году Джеймс Лавлок и Майкл Аллаби опубликовали книгу "Озеленение Марса". Книга Лавлока была одной из первых, в которой описывался новый метод нагрева Марса, заключающийся в добавлении хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосферу для создания сильного парникового эффекта. Вдохновленный книгой Лавлока, биофизик Роберт Хейнс тайно продвигал терраформирование и предложил неологизм "Ecopoiesis", образованный от греческих слов οἶκος (oikos) – "дом" и ποίησις (poiesis) – "производство". Экопоэзис относится к возникновению экосистемы. В контексте освоения космоса Хейнс определяет экопоэзис как "создание устойчивой экосистемы на в настоящее время безжизненной и стерильной планете". Фогг определяет экопоэзис как разновидность планетарной инженерии и один из первых этапов терраформации. Этот первичный этап создания экосистемы обычно ограничивается первоначальным заселением микроорганизмами. В статье 2019 года, написанной Лопесом, Пейшото и Росадо, микробиология была вновь представлена как необходимый компонент любой возможной стратегии колонизации, основанной на принципах микробного симбиоза и их полезных экосистемных услугах. По мере приближения условий к земным, можно будет ввести растительную жизнь, что ускорит выработку кислорода и, теоретически, сделает планету способной поддерживать жизнь животных.

The astronomer Carl Sagan proposed the planetary engineering of Venus in an article published in the journal Science in 1961. Sagan imagined seeding the atmosphere of Venus with algae, which would convert water, nitrogen and carbon dioxide into organic compounds. As this process removed carbon dioxide from the atmosphere, the greenhouse effect would be reduced until surface temperatures dropped to "comfortable" levels. The resulting plant matter, Sagan proposed, would be pyrolyzed by the high surface temperatures of Venus, and thus be sequestered in the form of "graphite or some involatile form of carbon" on the planet's surface. However, later discoveries about the conditions on Venus made this particular approach impossible. One problem is that the clouds of Venus are composed of a highly concentrated sulfuric acid solution. Even if atmospheric algae could thrive in the hostile environment of Venus's upper atmosphere, an even more insurmountable problem is that its atmosphere is simply far too thick: the high atmospheric pressure would result in a "atmosphere of nearly pure molecular oxygen" Three years later, NASA addressed the issue of planetary engineering officially in a study, but used the term "planetary ecosynthesis" instead. The study concluded that it was possible for Mars to support life and be made into a habitable planet. The first conference session on terraforming, then referred to as "Planetary Modeling", was organized that same year. In March 1979, NASA engineer and author James Oberg organized the First Terraforming Colloquium, a special session at the Lunar and Planetary Science Conference in Houston. Oberg popularized the terraforming concepts discussed at the colloquium to the general public in his book New Earths (1981). Not until 1982 was the word terraforming used in the title of a published journal article. Planetologist Christopher McKay wrote "Terraforming Mars", a paper for the Journal of the British Interplanetary Society. The paper discussed the prospects of a self regulating Martian biosphere, and the word "terraforming" has since become the preferred term. In 1984, James Lovelock and Michael Allaby published The Greening of Mars. Lovelock's book was one of the first to describe a novel method of warming Mars, where chlorofluorocarbons (CFCs) are added to the atmosphere to produce a strong greenhouse effect. Motivated by Lovelock's book, biophysicist Robert Haynes worked behind the scenes to promote terraforming, and contributed the neologism Ecopoiesis, forming the word from the Greek οἶκος, oikos, "house", and ποίησις, poiesis, "production". Ecopoiesis refers to the origin of an ecosystem. In the context of space exploration, Haynes describes ecopoiesis as the "fabrication of a sustainable ecosystem on a currently lifeless, sterile planet". Fogg defines ecopoiesis as a type of planetary engineering and is one of the first stages of terraformation. This primary stage of ecosystem creation is usually restricted to the initial seeding of microbial life. A 2019 opinion piece by Lopez, Peixoto and Rosado has reintroduced microbiology as a necessary component of any possible colonization strategy based on the principles of microbial symbiosis and their beneficial ecosystem services. As conditions approach that of Earth, plant life could be brought in, and this will accelerate the production of oxygen, theoretically making the planet eventually able to support animal life.

Аспекты и определения

В 1985 году Мартин Фогг начал публиковать ряд статей о терраформировании. Он также был редактором специального выпуска, посвященного терраформированию, для журнала Британского межпланетного общества в 1992 году. В своей книге «Терраформирование: проектирование планетарных сред» (1995), Фогг предложил следующие определения для различных аспектов, связанных с терраформированием:

Обитаемая планета (HP): мир с окружающей средой, достаточно близкой к земной, чтобы обеспечить комфортное и свободное проживание человека. Биосовместимая планета (BP): планета, обладающая необходимыми физическими параметрами для процветания жизни на её поверхности. Если изначально безжизненная, то на такой планете может существовать биосфера значительной сложности без необходимости терраформирования. Легко терраформируемая планета (ETP): планета, которую можно сделать биосовместимой или, возможно, обитаемой, и поддерживать в таком состоянии с помощью умеренных методов планетарной инженерии и ограниченных ресурсов звездолета или роботизированной предварительной миссии. Фогг полагает, что Марс в своей юности был биологически совместимой планетой, но в настоящее время не относится ни к одной из этих трех категорий, поскольку его терраформирование возможно лишь с большими усилиями.

Требования к обитаемости

Планетарная обитаемость, в широком смысле определяемая как способность астрономического тела поддерживать жизнь, требует выполнения ряда геофизических, геохимических и астрофизических критериев, прежде чем поверхность этого тела будет признана обитаемой. Модификация планетарной поверхности для обеспечения возможности поддержания жизни, особенно для человека, обычно является конечной целью гипотетического процесса терраформирования. В контексте терраформирования особый интерес представляет собой совокупность факторов, обеспечивших существование сложных многоклеточных животных, наряду с более простыми организмами, на Земле. Исследования и теории в этой области являются частью планетарной науки и развивающейся дисциплины астробиологии. Классификации критериев обитаемости могут различаться, однако общепризнано, что наличие воды, умеренные температуры и источник энергии накладывают существенные ограничения на обитаемость. Другие требования к обитаемости включают наличие исходных материалов, растворителя и благоприятных условий, или элементарных требований (таких как углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера) и разумных физико-химических условий. Применительно к организмам, обитающим на Земле, включая человека, эти ограничения могут значительно сужаться. В своей дорожной карте по астробиологии NASA определило основные критерии обитаемости как "обширные области жидкой воды, условия, благоприятствующие сборке сложных органических молекул, и источники энергии для поддержания метаболизма".

Температура

Общий температурный диапазон для всей жизни на Земле составляет от 20°C до 122°C. Эти ограничения особенно актуальны для планет, подобных Земле, и не столь легко применимы к спутникам, таким как Европа и Энцелад, с океанами под ледяной коркой, где источником энергии для поддержания воды в жидком состоянии является приливное нагревание, а не солнечная энергия.

Энергия

На самом фундаментальном уровне единственным абсолютным требованием жизни может быть термодинамическое неравновесие, или наличие энергии Гиббса. Большая часть биомассы Земли (~60%) использует фотосинтез в качестве источника энергии, а еще ~40% – хемотрофны. Дополнительные элементы, критически важные для жизни, включают катионы Mg2+, Ca2+, K+ и Na+ и анион Cl-.

Предварительные этапы

Терраформирование планеты предполагает приведение ее в соответствие с требованиями, перечисленными в предыдущем разделе. Например, планета может быть слишком холодной для существования жидкой воды на ее поверхности. Ее температуру можно повысить за счет добавления парниковых газов в атмосферу, использования орбитальных зеркал для отражения большего количества солнечного света на планету или снижения альбедо планеты. Тонкую атмосферу можно утолщить, используя газы, производимые локально (например, Луне можно придать атмосферу кислорода путем восстановления лунных пород). Считается, что в начале своей истории Марс имел среду, более похожую на земную, с более плотной атмосферой и обильными запасами воды, которые были потеряны на протяжении сотен миллионов лет. Точный механизм этой потери до сих пор неясен, однако представляется вероятными три механизма: во-первых, при наличии поверхностной воды углекислый газ (CO2) вступает в реакцию с породами, образуя карбонаты, тем самым извлекая атмосферу и связывая ее с поверхностью планеты. На Земле этому процессу противодействует тектоника плит, вызывающая вулканические извержения, которые возвращают углекислый газ в атмосферу. На Марсе отсутствие такой тектонической активности препятствовало переработке газов, заключенных в осадочных породах. Во-вторых, отсутствие магнитосферы вокруг Марса могло позволить солнечному ветру постепенно разрушать атмосферу. Конвекция внутри ядра Марса, состоящего в основном из железа, первоначально генерировала магнитное поле. Однако динамо перестало функционировать давно, и магнитное поле Марса в значительной степени исчезло, вероятно, из-за «потери тепла ядра, затвердевания большей части ядра и/или изменений в режиме конвекции мантии». Результаты миссии NASA MAVEN показывают, что атмосфера удаляется главным образом в результате событий выброса корональной массы, когда всплески высокоскоростных протонов от Солнца воздействуют на атмосферу. Марс все еще сохраняет ограниченную магнитосферу, покрывающую примерно 40% его поверхности. Однако магнитное поле не покрывает и не защищает атмосферу от солнечного ветра равномерно, а представляет собой совокупность небольших полей в форме зонтиков, в основном сгруппированных вокруг южного полушария планеты. Наконец, примерно 4,1–3,8 миллиарда лет назад столкновения астероидов во время поздней тяжелой бомбардировки вызвали значительные изменения в поверхностной среде объектов Солнечной системы. Низкая гравитация Марса позволяет предположить, что эти столкновения могли выбросить большую часть марсианской атмосферы в глубокий космос. Терраформирование Марса потребует двух основных взаимосвязанных изменений: создания атмосферы и ее нагрева. Более плотная атмосфера, состоящая из парниковых газов, таких как углекислый газ, будет удерживать входящее солнечное излучение. Поскольку повышение температуры приведет к увеличению количества парниковых газов в атмосфере, эти два процесса будут усиливать друг друга. Одного углекислого газа недостаточно для поддержания температуры выше точки замерзания воды, поэтому может потребоваться производство смеси специализированных парниковых молекул.

Terraforming a planet would involve making it fit the habitability requirements listed in the previous section. For example, a planet may be too cold for liquid water to exist on its surface. Its temperature could be raised by adding greenhouse gases to the atmosphere, using orbiting mirrors to reflect more sunlight onto the planet, or lowering the albedo of the planet. A thin atmosphere could be thickened using gases produced locally (e. g. the Moon could be given an atmosphere of oxygen by reducing lunar rock It is thought that Mars once had a more Earth like environment early in its history, with a thicker atmosphere and abundant water that was lost over the course of hundreds of millions of years. The exact mechanism of this loss is still unclear, though three mechanisms, in particular, seem likely: First, whenever surface water is present, carbon dioxide (CO2) reacts with rocks to form carbonates, thus drawing atmosphere off and binding it to the planetary surface. On Earth, this process is counteracted when plate tectonics works to cause volcanic eruptions that vent carbon dioxide back to the atmosphere. On Mars, the lack of such tectonic activity worked to prevent the recycling of gases locked up in sediments. Second, the lack of a magnetosphere around Mars may have allowed the solar wind to gradually erode the atmosphere. Convection within the core of Mars, which is made mostly of iron, originally generated a magnetic field. However the dynamo ceased to function long ago, and the magnetic field of Mars has largely disappeared, probably due to "loss of core heat, solidification of most of the core, and/or changes in the mantle convection regime." Results from the NASA MAVEN mission show that the atmosphere is removed primarily due to Coronal Mass Ejection events, where outbursts of high velocity protons from the Sun impact the atmosphere. Mars does still retain a limited magnetosphere that covers approximately 40% of its surface. Rather than uniformly covering and protecting the atmosphere from solar wind, however, the magnetic field takes the form of a collection of smaller, umbrella shaped fields, mainly clustered together around the planet's southern hemisphere. Finally, between approximately 4.1 and 3.8 billion years ago, asteroid impacts during the Late Heavy Bombardment caused significant changes to the surface environment of objects in the Solar System. The low gravity of Mars suggests that these impacts could have ejected much of the Martian atmosphere into deep space. Terraforming Mars would entail two major interlaced changes: building the atmosphere and heating it. A thicker atmosphere of greenhouse gases such as carbon dioxide would trap incoming solar radiation. Because the raised temperature would add greenhouse gases to the atmosphere, the two processes would augment each other. Carbon dioxide alone would not suffice to sustain a temperature above the freezing point of water, so a mixture of specialized greenhouse molecules might be manufactured.

Венера

Терраформирование Венеры требует двух основных изменений: удаления большей части плотной атмосферы углекислого газа планеты и снижения температуры её поверхности. Эти цели тесно взаимосвязаны, поскольку экстремальная температура Венеры может быть следствием парникового эффекта, вызванного её плотной атмосферой. В настоящее время атмосфера Венеры содержит мало кислорода, поэтому дополнительным шагом будет введение в атмосферу пригодного для дыхания O2. Первое предложение по такому процессу поступило от Карла Сагана, который предложил вводить в атмосферу Венеры плавающие, фотосинтезирующие бактерии для преобразования CO2 в органические соединения и увеличения концентрации O2 в атмосфере. Дополнительный шаг, отмеченный Мартином Бичем, включает введение воды и/или водорода в атмосферу планеты; другие же предположили, что терраформирование Луны может быть осуществимо, хотя не все с этим согласны. Лэндис оценивает, что для создания атмосферы из чистого кислорода в 1 PSI на Луне потребуется около двухсот триллионов тонн кислорода, и предполагает, что его можно получить, извлекая кислород из объёма лунной породы, эквивалентного кубу со стороной около пятидесяти километров. В качестве альтернативы он предлагает использовать воду, содержащуюся в "пятьдесят-сто кометах" размером с комету Галлея, "при условии, что вода не рассеется при столкновении комет с Луной". Утверждается, что "перспективы терраформирования Меркурия для существования на нём животных или растений представляются маловероятными", и предполагается, что его основное применение в проекте терраформирования будет заключаться в добыче полезных ископаемых. Тем не менее, возможность терраформирования рассматривалась. Если будет найден способ защиты Меркурия от солнечного ветра путем размещения искусственного магнитного щита в точке Лагранжа L1 системы Солнце-Меркурий (аналогично предложению для Марса), то магнитное поле Меркурия потенциально может усилиться до такой степени, что станет самоподдерживающимся, при условии, что оно не будет "заторможено" другим солнечным событием. Несмотря на то, что Меркурий значительно меньше Марса, его вторая космическая скорость лишь немного меньше марсианской из-за более высокой плотности, и, если магнитосфера предотвратит потерю атмосферы, он сможет удерживать азотно-кислородную атмосферу в течение миллионов лет. Для создания атмосферы с давлением в одну атмосферу потребуется примерно 1,1 × 1018 килограммов газа; или несколько меньшее количество, если допустимо более низкое давление. Воду можно доставить из внешней Солнечной системы. После доставки эта вода распадется на кислород и водород, возможно, с использованием фотокаталитической пыли, при этом водород быстро улетучится в космос. При давлении кислорода 0,2–0,3 бар атмосфера станет пригодной для дыхания, и азот можно будет добавлять по мере необходимости для обеспечения роста растений в присутствии нитратов. Управление температурой будет необходимо из-за равновесной средней температуры около 159 градусов Цельсия. Однако на миллионах квадратных километров в полярных областях средняя температура составляет от 0 до 50 градусов Цельсия, или от 32 до 122 градусов Фаренгейта (то есть, площадь, равная по размеру Мексике на каждом полюсе, с пригодными для жизни температурами). Общая обитаемая площадь может быть еще больше, если планетарное альбедо увеличить с 0,12 до ~0,6, что потенциально расширит обитаемую область. Рой предлагает, что температуру можно дополнительно регулировать, уменьшив солнечный поток на Меркурии до значений, близких к земным, с помощью солнечных парусов, отражающих солнечный свет. Он подсчитал, что потребуется от 16 до 17 миллионов парусов, каждый площадью в один квадратный километр. Эти методы обычно называют геоинженерией или климатической инженерией, а не терраформированием.

Terraforming Venus requires two major changes: removing most of the planet's dense carbon dioxide atmosphere, and reducing the planet's surface temperature. These goals are closely interrelated because Venus's extreme temperature may result from the greenhouse effect caused by its dense atmosphere. Venus's atmosphere currently contains little oxygen, so an additional step would be to inject breathable O2 into the atmosphere. An early proposal for such a process comes from Carl Sagan, who suggested the injection of floating, photosynthetic bacteria into the Venusian atmosphere to reduce CO2 to organic form, and increase the atmospheric concentration of O2 in the atmosphere. An additional step noted by Martin Beech includes the injection of water and/or hydrogen into the planetary atmosphere; and others have thus proposed that it could be feasible to terraform the moon, although not all agree with that proposal. Landis estimates that a 1 PSI atmosphere of pure oxygen on the Moon would require on the order of two hundred trillion tons of oxygen, and suggests it could be produced by reducing the oxygen from an amount of lunar rock equivalent to a cube about fifty kilometers on an edge. Alternatively, he suggests that the water content of "fifty to a hundred comets" the size of Halley's comet would do the job, "assuming that the water doesn't splash away when the comets hit the moon." states "There seems little prospect of terraforming Mercury such that any animals or plants might exist there," and suggests that its primary use in a terraforming project would be as a mining source for minerals. Nevertheless, terraforming has been considered. If some means of shielding Mercury from solar wind by placing an artificial magnetic shield at Mercury Sun L1 (similar to the proposal for Mars), then Mercury's magnetic field could possibly grow in intensity to a point where Mercury's magnetic field could be self sustaining provided the field wasn't made to "stall" by another solar event. Despite being much smaller than Mars, Mercury has an escape velocity only slightly less than that of Mars due to its higher density and could, if a magnetosphere prevents atmospheric stripping, hold a nitrogen/oxygen atmosphere for millions of years. To provide one atmosphere of pressure, roughly 1.1×1018 kilograms of gas would be required; or a somewhat lower amount if lower pressure is acceptable. Water could be delivered from the outer solar system. Once this water has been delivered, it would split the water into its constituent oxygen and hydrogen molecules, possibly using a photo catalytic dust, with the hydrogen rapidly being lost to space. At an oxygen pressure of 0.2 0.3 bar, the atmosphere would be breathable and nitrogen may be added as required to allow for plant growth in the presence of nitrates. Temperature management would be required, due to the equilibrium average temperature of ~159 Celsius. However, millions of square kilometers at the poles have an average temperature of 0 50 Celsius, or 32 122 Fahrenheit (i. e., an area the size of Mexico at each pole with habitable temperatures). The total habitable area could be even larger if the planetary albedo were increased from 0.12 to ~0.6, potentially increasing the habitable area. Roy proposes that the temperature could be further managed by decreasing the solar flux at Mercury to near the terrestrial value by solar sails reflecting sunlight. He calculates that 16 to 17 million sails, each with an area of one square kilometer would be needed. These are typically referred to as geoengineering or climate engineering, rather than terraforming.

Другие тела Солнечной системы

Другие возможные кандидаты для терраформирования (возможно, только частичного или паратерраформирования) включают крупные спутники Юпитера или Сатурна (Европа, Ганимед, Каллисто, Энцелад, Титан) и карликовую планету Цереру. Спутники покрыты льдом, поэтому их нагрев приведёт к сублимации части этого льда в атмосферу, состоящую из водяного пара, аммиака и других газов. Для спутников Юпитера интенсивное излучение вокруг планеты вызовет радиолиз водяного пара, расщепляя его на водород и кислород. Проблемы терраформирования спутников включают в себя большое количество льда и их низкую гравитацию. Однако, это, по-видимому, основано на ошибочном представлении о том, что поверхность Цереры ледяная, как у спутников газовых гигантов. На самом деле, поверхность Цереры представляет собой "слой, состоящий из смеси льда, силикатов и прочных лёгких фаз, наиболее точно описываемых гидратированными солями и клатратами". Неизвестно, что произойдёт при нагревании этого слоя.

Биологическое терраформирование

Многие предложения по планетарной инженерии включают использование генетически модифицированных бактерий. По мере развития синтетической биологии в ближайшие десятилетия может стать возможным создание организмов по индивидуальному заказу с нуля, способных эффективно производить необходимые продукты. Лиза Нип, аспирант группы молекулярных машин в лаборатории MIT Media Lab, отметила, что с помощью синтетической биологии ученые смогут генетически модифицировать людей, растения и бактерии для создания условий, подобных земным, на другой планете. Гари Кинг, микробиолог из Университета штата Луизиана, изучающий наиболее экстремальные организмы на Земле, отмечает, что "синтетическая биология предоставила нам замечательный набор инструментов, который можно использовать для создания новых видов организмов, специально адаптированных к системам, которые мы планируем", и описывает перспективы терраформирования, говоря: "нам потребуется изучить выбранные микробы, найти гены, кодирующие свойства выживания и терраформирования, которые нам нужны (например, устойчивость к радиации и засухе), а затем использовать эти знания для генетической инженерии микробов, разработанных специально для Марса". Он считает, что главным препятствием в этом проекте является возможность генетически модифицировать и адаптировать нужные микробы, полагая, что для преодоления этого барьера потребуется "десятилетие или больше". Он также отмечает, что лучше разрабатывать "не один вид микроба, а целый комплекс из нескольких, работающих совместно". DARPA исследует возможность использования фотосинтезирующих растений, бактерий и водорослей, выращиваемых непосредственно на поверхности Марса, для нагрева и уплотнения его атмосферы. В 2015 году агентство и некоторые его исследовательские партнеры создали программное обеспечение под названием DTA GView – «Google Maps геномов», в котором геномы различных организмов можно загрузить в программу для немедленного отображения списка известных генов и их местоположения в геноме. По словам Алисии Джексон, заместителя директора отдела биологических технологий DARPA, они разработали "технологический инструментарий для преобразования не только враждебных мест на Земле, но и для выхода в космос не просто для посещения, а для постоянного пребывания".

Many proposals for planetary engineering involve the use of genetically engineered bacteria. As synthetic biology matures over the coming decades it may become possible to build designer organisms from scratch that directly manufacture desired products efficiently. Lisa Nip, Ph. D. candidate at the MIT Media Lab's Molecular Machines group, said that by synthetic biology, scientists could genetically engineer humans, plants and bacteria to create Earth like conditions on another planet. Gary King, microbiologist at Louisiana State University studying the most extreme organisms on Earth, notes that "synthetic biology has given us a remarkable toolkit that can be used to manufacture new kinds of organisms specially suited for the systems we want to plan for" and outlines the prospects for terraforming, saying "we'll want to investigate our chosen microbes, find the genes that code for the survival and terraforming properties that we want (like radiation and drought resistance), and then use that knowledge to genetically engineer specifically Martian designed microbes". He sees the project's biggest bottleneck in the ability to genetically tweak and tailor the right microbes, estimating that this hurdle could take "a decade or more" to be solved. He also notes that it would be best to develop "not a single kind of microbe but a suite of several that work together". DARPA is researching the use of photosynthesizing plants, bacteria, and algae grown directly on the Mars surface that could warm up and thicken its atmosphere. In 2015 the agency and some of its research partners created an software called DTA GView − a 'Google Maps of genomes', in which genomes of several organisms can be pulled up on the program to immediately show a list of known genes and where they are located in the genome. According to Alicia Jackson, deputy director of DARPA's Biological Technologies Office, they have developed a "technological toolkit to transform not just hostile places here on Earth, but to go into space not just to visit, but to stay".

Паратеррафорирование

Также известное как концепция "мирового дома", паратерраформирование предполагает создание обитаемой оболочки на планете, охватывающей большую часть пригодной для использования поверхности. Эта оболочка будет состоять из прозрачной крыши, расположенной на высоте одного или нескольких километров над поверхностью, находящейся под давлением с пригодной для дыхания атмосферой и закрепленной натяжными башнями и тросами через регулярные интервалы. Концепция "мирового дома" схожа с концепцией купольной среды обитания, но охватывает всю (или большую часть) планеты. Потенциальными объектами для паратерраформирования являются Меркурий, Луна, Церера и спутники газовых гигантов.

Адаптация людей

Также было предложено, что вместо терраформирования враждебной среды или в дополнение к нему, люди могли бы адаптироваться к таким местам посредством генной инженерии, биотехнологий и кибернетических улучшений. Это известно как пантропия.