Teraformasi Venus

Konsep seorang artis mengenai Venus yang diteraformasikan.

Teraformasi Venus adalah hipotetis proses rekayasa lingkungan global planet Venus yang dibuat sedemikian rupa agar dapat menunjang kehidupan dan tempat tinggal manusia. Teraformasi Venus pertama kali diusulkan secara ilmiah oleh astronom Carl Sagan pada tahun 1961, meskipun cerita fiksi, seperti The Big Rain of The Psychotechnic League oleh penulis novel Poul Anderson, mendahuluinya.

Ada perdebatan tentang apakah Venus dapat diteraformasi atau menjadi planet yang mampu menampung kehidupan terestrial. Penyesuaian terhadap lingkungan Venus yang ada untuk mendukung kehidupan manusia membutuhkan setidaknya enam perubahan besar pada planet:^[1]

Mengurangi suhu permukaan Venus 462 °C (735 K; 864 °F)
Menghilangkan sebagian besar atmosfer karbon dioksida dan sulfur dioksida 9,2 MPa (91 atm) yang padat di planet ini melalui pemindahan atau mengubahnya ke bentuk lain.
Penambahan oksigen ke atmosfer untuk bisa bernafas.
Mempercepat putaran menjadi 24 - 48 jam.
Mengurangi hujan asam Venus.
Menyediakan air.

Keenam perubahan ini saling terkait erat karena suhu ekstrem Venus disebabkan oleh tekanan tinggi atmosfernya yang padat dan efek rumah kaca.

Metode yang diusulkan

Metode yang diusulkan pertama teraformasi Venus dibuat tahun 1961 oleh Carl Sagan. Dalam sebuah makalah berjudul "The Planet Venus", ia berpendapat untuk penggunaan bakteri hasil rekayasa genetika untuk mengubah karbon dioksida di atmosfer menjadi molekul organik dan mengeluarkan oksigen. Menghilangkan karbon di atmosfer akan mengurangi efek rumah kaca, dan dengan demikian mengurangi suhu. Namun, ini dianggap tidak praktis karena penemuan selanjutnya asam sulfat di awan Venus, efek dingin matahari dan tidak memiliki magnetosfer pelindung, atmosfer bagian atas terkena erosi langsung oleh angin matahari dan telah kehilangan sebagian besar hidrogen ke luar angkasa.^[2] Selain itu, prosesdiusulkan Sagan akan membuat planet ini sangat mudah terbakar; lapisan karbon tebal, yang difiksasi dalam bentuk grafit, akan melapisi planet ini atmosfer oksigen murni akan menggantikan karbon dioksida. Jika dunia ini terbakar, grafit akan teroksidasi kembali untuk membentuk kembali atmosfer karbon dioksida.^[3]

Dalam studinya tahun 1991 "Terraforming Venus Quickly", ilmuwan Inggris Paul Birch mengusulkan membombardir atmosfer Venus dengan hidrogen. Reaksi yang dihasilkan akan menghasilkan granit dan air, yang terakhir akan jatuh ke permukaan dan menutupi sekitar 80% permukaan di lautan. Ingatlah, mereka tidak akan sedalam samudra di Bumi. Venus hanya memiliki 10% jumlah air yang dimiliki Bumi. Mengingat jumlah hidrogen yang diperlukan, itu harus dipanen langsung dari salah satu raksasa gas (Jupiter atau Saturnus) atau es bulan mereka.^[1]^[4]

Proporsal juga akan membutuhkan aerosol besi untuk ditambahkan ke atmosfer, yang dapat berasal dari sejumlah sumber (mis. Bulan, asteroid, Merkurius). Atmosfer yang tersisa, diperkirakan sekitar 3 bar (tiga kali lipat dari Bumi), terutama terdiri dari nitrogen, beberapa di antaranya akan larut ke lautan baru, mengurangi tekanan atmosfer lebih jauh.

Gagasan lain adalah membombardir Venus dengan magnesium dan kalsium murni, yang akan menyerap karbon dalam bentuk kalsium dan magnesium bikarbonat. Dalam makalah mereka tahun 1996, "The stability of climate on Venus", Mark Bullock dan David H. Grispoon dari University of Colorado di Blulder mengindikasikan bahwa deposit kalsium dan magnesium oksida milik Venus dapat digunakan untuk proses ini. Melalui penambangan, mineral-mineral ini dapat terpapar ke permukaan, sehingga bertindak sebagai penyerap karbon.

Namun Bullock dan Grispoon juga mengklaim ini akan memiliki efek pendinginan terbatas - sekitar 400 K (126,85 °C; 260,33 °F) dan hanya akan mengurangi tekanan atmosfer hingga 43 bar. Oleh karena itu, persediaan tambahan kalsium dan magnesium akan diperlukan untuk mencapai 8 × 10²⁰ kg kalsium atau 5 × 10²⁰ kg yang dibutuhkan, yang kemungkinan besar harus ditambang dari asteroid.

Fisikawan Freeman Dyson berteori reflektif sepuluh kali diameter Venus. Konsep warna matahari akan melibatkan menggunakan serangkaian pesawat luar angkasa kecil atau lensa tunggal besar untuk mengalihkan dan memblokir sinar matahari dari permukaan planet, sehingga mengurangi suhu global. Untuk Venus, yang menyerap dua kali lebih banyak sinar matahari dari Bumi, radiasi matahari diyakini telah memainkan peran utama dalam efek rumah kaca yang melarikan diri yang telah menjadikannya seperti sekarang.

Warna seperti itu bisa berbasis ruang, terletak di titik Lagrangian Matahari-Venus L1, dimana ia akan mencegah sinar matahari mencapai Venus. Selain itu, naungan ini juga berfungsi untuk menghalangi angin matahari sehingga mengurangi jumlah radiasi yang terpapar permukaan Venus (masalah utama lain dalam hal kelayakhunian). Pendinginan ini akan menghasilkan pencairan atas pendinginan CO atmosfer, yang kemudian akan dideposisikan di permukaan sebagai es kering (yang dapat dikirim ke luar dunia atau diasingkan di bawah tanah).

Sebagai alternatif, reflektor surya dapat ditempatkan di atmosfer atau di permukaan. Ini bisa terdiri dari balon reflektif besar, lembaran karbon nanotub atau grafen, atau bahan albedo rendah. Kemungkinan sebelumnya menawarkan dua keuntungan: untuk satu, reflektor atmosfer dapat dibangun di-situ, menggunakan karbon yang bersumber secara lokal. Kedua, atmosfer Venus cukup padat sehingga struktur seperti itu dapat dengan mudah mengapung di atas awan.

Ilmuwan NASA Geoffrey A. Landis juga telah mengusulkan bahwa kota-kota dapat dibangun di atas awan Venus, 50 km di atas permukaan Venus, yang pada gilirannya dapat bertindak baik sebagai perisai matahari dan sebagai stasiun pemrosesan. Mereka perlu menampung pabrik yang perlu menyedot karbon dioksida dari atmosfer dan membaginya menjadi karbon dan oksigen. Karbon akan dibuat menjadi struktur grafen, dan oksigen akan menjadi gas pengangkat untuk menjaga kota tetap mengapung. Dengan lebih banyak kota, itu akan menghalangi sinar matahari dan membantu mendinginkan planet. Ini akan memberikan ruang hidup awal untuk penjajah, dan akan bertindak sebagai teraformer, secara bertahap mengubah atmosfer Venus menjadi sesuatu yang layak huni sehingga penjajah bisa bermigrasi ke permukaan.^[5]^[6]^[7]

Konsep kota melayang ini muncul karena pada ketinggian 50 km di atas permukaan Venus, tekanan sama dengan Bumi yakni 1 bar. Di atas awan, terdapat kelimpahan energi surya dengan temperatur yang hangat antar 0 - 50 C°. Atmosfer juga mengandung unsur utama bagi kehidupan seperti karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang. Gravitasi juga memungkinkan manusia untuk bertahan dan dengan mudah ratusan ribu ton kota.^[7]^[8]

Saran lain berkaitan dengan rotasi Venus. Venus berputar sekali setiap 243 hari Bumi, yang sejauh ini merupakan periode rotasi paling lambat dari planet manapun. Itu artinya satu hari di Venus panjangnya 5.800 jam. Dengan demikian, Venus mengalami siang dan malam yang sangat panjang, yang dapat membuktikan sulit bagi spesies tumbuhan dan hewan Bumi yang paling terkenal untuk beradaptasi. Rotasi lambat juga mungkin menjelaskan lambatnya medan magnet yang signifikan.^[1]^[4]

Untuk mengatasinya, anggota British Interplanetary Society Paul Birch menyarankan untuk membuat sistem cermin matahari orbital di dekat titik Lagrange L1 antara Venus dan Matahari. Dikombinasikan dengan cermin soletta di orbit kutub, ini akan memberikan siklus cahaya 24 jam.

Juga telah disarankan bahwa kecepatan rotasi Venus dapat dipintal dengan menabrak permukaan dengan penabrak atau melakukan fly-by dengan menggunakan benda yang diameternya lebih besar dari 96,5 km (60 mil). Ada juga saran untuk menggunakan driver massa dan anggota kompresi dinamis untuk menghasilkan gaya rotasi yang diperlukan untuk mempercepat Venus ke titik dimana ia mengalami siklus siang-malam yang identik dengan Bumi.

Lalu ada kemungkinan untuk menghilangkan beberapa atmosfer Venus, yang dapat dicapai dengan beberapa cara. Sebagai permulaan, penabrak yang diarahkan ke permukaan akan meniup sebagian atmosfer ke luar angkasa. Metode lain termasuk elevator luar angkasa dan akselerator massa (idealnya diletakan di atas balon atau platform di atas awan), yang secara bertahap dapat mengambil gas dari atmosfer dan mengeluarkannya ke luar angkasa.^[5]

Metode dipertimbangkan untuk "teraformasi" dari kondisi lingkungan Venus. Tercatat bahwa teraformasi Venus tidak dapat teraformasi dengan metode mikrobiologis saja, dan bahwa impor besar-besaran H2 dari berbagai daerah di Tata Surya dilakukan; Penelitian dampak erosi baru-baru ini pada atmosfer tampaknya menghalangi hal ini sebagai suatu pilihan. Lebih mendasar, penurunan periode rotasi aksial Venus akan menjadi keharusan. Dengan mempertimbangkan semua faktor, durasi proyek selama 16.000 tahun jika dimulai pada 2500 M.^[9]

Dalam Our Cosmic Future, astrofisikawan Nicholas Prantzos mengulas gagasan lain tentang cara membuat atmosfer Venus lebih ramah bagi manusia. Tabrakan asteroid yang memiliki diameter setidaknya 700 km dengan kecepatan lebih dari 20 km/detik dapat mengeluarkan hampir seperseribu massa atmosfer Venus ke luar angkasa. Dan setidaknya bombardir asteroid itu bukan hanya satu tabrakan melainkan lebih dari 2000 tabrakan asteroid.^[3]^[7]

Penggunaan teknologi nano

Dengan nanoteknologi ultra canggih yang akan datang satu atau dua dekade setelah singularitas, mungkin sebelum tahun 2050 akan sangat mungkin untuk membuat robot yang bisa mereplikasi seperti mikroba yang dapat pergi ke Venus, memakan asam sulfat, menghirup karbon dioksida dsn menghembuskan oksigen dan karbon monoksida. Karbon monoksida yang juga akan dihembuskan robot nano pada akhirnya akan terurai menjadi CO2 lagi dan hanya bisa dihirup sekali lagi oleh bentuk kehidupan buatan yang mereplikasi diri ini. Jadi kita harus memiliki atmosfer Oksigen/Nitrogen dalam beberapa dekade yang mungkin memiliki tekanan sekitar 60 atmosfer Bumi, tetapi tanpa masalah rumah kaca yang serius. Ini masih akan menjadi suasana yang sangat tidak nyaman (meskipun tidak fatal) bagi manusia normal. Ini juga akan sangat panas dsn mungkin sangat radioaktif karena Venus tidak memiliki medan magnet yang signifikan yang dspat digunakan untuk membelokan sinar dari ledakan matahari sesekali seperti halnya Bumi. Namun, jika seperti yang sering ditunjukkan oleh Ray Kurzweil, manusia akan dapat melampaui biologi dan bergabung dengan mesin, maka pada akhirnya mungkin bagi manusia untuk berjalan-jalan tanpa pakaian kuar angkasa pelindung (atau bahkan telanjang) di permukaan Bulan (atau Venus, atau Mars) jika dia dirancang dengan "benda berat".^[10]

Manfaat Potensial

Salah satu alasan utama untuk menjajah Venus, dan mengubah iklimnya untuk pemukiman manusia, adalah prospek unuk menciptakan "lokasi cadangan" bagi umat manusia dan mengingat berbagai pilihan - Mars, Bulan, dan Tata Surya Luar - Venus memiliki beberapa hal untuk itu yang lain tidak. Semua itu menyoroti mengapa Venus dikenal sebagai "Planet Saudara" Bumi.^[5]

Sebagai permulaan, Venus adalah planet terestrial yang memiliki ukuran, massa, dan komposisi, dan cakram protoplanet yang mirip dengan Bumi. Bumi hanya berukuran 396 mil (638 km) lebih besar. Inilah sebabnya Venus memiliki gravitasi yang mirip dengan Bumi, yaitu sekitar apa yang kita alami 90% (atau 0,904 g tepatnya). Akibatnya, manusia yang hidup di Venus akan berada pada lokasi yang lebih jauh rendah untuk mengembangkan masalah kesehatan yang terkait dengan waktu dihabiskan di lingkungan tanpa bobot dan gaya berat mikro - seperti osteoporosis dan degenerasi otot.^[5]^[11]

Kedekatan Venus dengan Bumi juga akan membuat transportasi dan komunikasi lebih mudah dibandingkan dengan sebagian besar lokasi lain di tata surya. Dengan sistem proporsi saat ini, peluncuran Windows ke Venus terjadi setiap 584 hari, dibandingkan dengan 780 hari untuk Mars. Waktu penerbangan juga agak lebih singkat karena Venus adalah planet terdekat dengan Bumi. Pada pendekatan terdekatnya, jaraknya adalah 40 km, dibandingkan dengan 55 juta km untuk Mars.^[5] Dengan berbagai panel surya di pesawat, penjelajah akan memiliki semua kekuatan yang dibutuhkan. Venus akan mendapatkan energi 40% lebih banyak dari Bumi dan 240 kali lebih banyak dari Mars. Karena akan ada atmosfer, pesawat tersebut dapat menggunakan tenaga listrik untuk memutar turbin sebagai penggerak.^[12]

Alasan lain berkaitan dengan efek rumah kaca Venus yang melarikan diri, yang merupakan alasan panas ekstrem dan kepadatan atmosfer di planet ini. Dalam menguji berbagai teknik-teknik ekologis, para ilmuwan akan belajar banyak tentang efektivitasnya. Informasi ini, pada gilirannya, akan sangat berguna dalam perjuangan berkelanjutan melawan Perubahan Iklim di Bumi ini.^[5]

Dan dalam beberapa dekade mendatang, pertarungan ini cenderung menjadi agar intens. Seperti yang dilaporkan NOAA pada bulan Maret 2015, jumlah karbondioksida atmosfer sekarang telah melampaui 440 ppm, tingkat yang tidak terlihat sejak Era Pliosen - ketika suhu global dan permukaan laut secara signifikan lebih tinggi. Dan sebagaimana serangkaian skenario yang telah dihitung oleh NASA menunjukkan, tren kemungkinan akan berlanjut hingga 2100, dengan konsekuensi yang parah.^[5]

Dalam satu skenario, emisi karbondioksida akan turun sekitar 550 ppm menjelang akhir abad ini, menghasilkan kenaikan suhu rata-rata 2,5 °C (4,5 °F). Dalam skenario kedua emisi karbondioksida naik menjadi sekitar 880 ppm, menghasilkan peningkatan rata-rata sekitar 4,5 °C (8 °F). Sementara peningkatan yang diprediksi dalam skenario pertama berkelanjutan, dalam skenario terakhir, kehidupan akan menjadi tidak bisa dipertahankan di banyak bagian planet ini.^[5]

Jadi, selain menciptakan rumah kedua bagi umat manusia, teraformasi Venus juga dapat membantu memastikan bahwa Bumi tetap menjadi rumah yang layak bagi spesies kita. Dan tentu saja, fakta bahwa Venus adalah planet terestrial menjadi Venus memiliki sumber daya alam yang melimpah yang dapat dipanen, membantu umat manusia untuk mencapai ekonomi "pasca-kelangkaan".^[5]

Tantangan

Di luar kesamaan Bumi dengan Venus (yaitu ukuran, massa dan komposisi), ada banyak perdebatan yang akan membuat teraformasi dan menjajahnya menjadi tantangan besar. Pertama mengurangi panas dan tekanan di Venus akan membutuhkan banyak energi dan sumber daya. Itu juga akan membutuhkan infrastruktur yang belum ada dan akan sangat mahal untuk di bangun.^[5] Selain sangat panas, Venus juga hampir tidak mengalami variasi suhu antara siang atau malam atau selama setahun.^[13]

Sebagai permulaan, masalah dengan venus adalah atmosfernya, yaitu 90 kali lipat dari Bumi. Itu diselimuti oleh awan karbon diosida belerang beracun yang diisi dengan karbon dioksida dan terus-menerus diselimuti awan tebal kekuningan yang sebagian besar mengandung asam sulfat yang memerangkap panas, menyebabkan efek rumah kaca yang tak terkendali dan suhu permukaan sebenarnya bisa melelehkan timah.^[14] Awan Venus adalah debu formaldehida yang terpolimerisasi dan planet ini menjadi kering, begitu pula gurun berdebu yang panas atau lautan panas minyak mentah.^[15] Dibutuhkan logam dalam jumlah besar dan material canggih untuk membangun naungan orbit yang cukup besar untuk mendinginkan atmosfer Venus hingga efek rumah kacanya dapat dihentikan. Struktur seperti itu, juga ditempatkan di L1, juga harus berukuran empat kali diameter Venus itu sendiri. Itu harus dirakit di luar angkasa, yang akan membutuhkan armada besar perakit robot.^[5]^[16]

Sebaliknya, meningkatkan kecepatan rotasi Venus akan membutuhkan energi yang luar biasa, belum lagi sejumlah penabrak yang kerucut dari Tata Surya bagian luar - terutama dari Sabuk Kuiper. Dibandingkan dengan Bumi yang relatif cepat yaitu 23 jam. 56 menit, dan 4 detik, Venus 243 hari untuk menyelesaikan satu rotasi pada porosnya. Perlu juga dicatat bahwa Venus berputar ke arah berlawanan dari Bumi dan sebagian besar planet lain.^[13] Dalam semua kasus ini, armada besar pesawat luar angkasa akan dibutuhkan untuk mengangkut material yang diperlukan, dan mereka harus dilengkapi sistem penggerak canggih yang dapat melakukan perjalanan dalam waktu yang wajar.^[5]

Saat ini, tidak ada sistem penggerak seperti itu, dan metode konvensional, - mulai dari mesin ion dan propelan kimia - tidak cukup cepat dan ekonomis. Sebagai ilustrasi, misi New Horizons NASA membutuhkan waktu lebih dari 11 tahun untuk bertemu secara sejarah dengan Pluto di Sabuk Kuiper, menggunakan roket konvensional dan metode bantuan gravitasi.^[5]

Sementara itu, misi Dawn yang mengandalkan propulsi ionik membutuhkan waktu hampir empat tahun untuk mencapai Vesta di Sabuk Asteroid. Tidak ada metode yang praktis untuk melakukan perjalanan yang berulang kali ke sabuk Kuiper dan mengangkut kembali komet es dan asteroid, dan umat manusia tidak memiliki jumlah kapal yang diperlukan untuk melakukan ini.

Masalah sumber daya yang sama juga berlaku untuk konsep menempatkan reflektor matahari di atas awan. Jumlah materi harus besar dan tetap ada lama setelah atmosfer dimodifikasi, karena permukaaan Venus saat ini sepenuhnya diselimuti awan. Selain itu, Venus sudah memiliki awan yang sangat reflektif, jadi pendekatan apapun harus signifikan melampauinya albedomya saat ini (0,65) untuk membuat perbedaan.

Dan dalam menghilangkan atmosfer Venus, semuanya sama-sama menantang. Pada tahun 1994, James B. Pollack dan Carl Sagan melakukan perhitungan yang menunjukkan bahwa sebuah penabrak berukuran diameter 700 km yang menghantam Venus dengan kecepatan tinggi akan kurang dari seperseribu dari total atmosfer. Terlebih lagi akan ada hasil yang berkurang karena kepadatan atmosfer menurun, yang berarti membutuhkan ribuan penabrak angkasa.^[5]

Selain itu, sebagian atmosfer yang terlontar akan masuk ke orbit matahari di dekat Venus, dan - tanpa intervensi lebih lanjut - dapat ditangkap oleh medan gravitasi Venus dan menjadi bagian dari Atmosfer sekali lagi. Menghilangkan gas atmosfer dengan elevator luar angkasa akan sulit karena orbit geostasioner planet terletak pada jarak yang tidak praktis di atas permukaaan, di mana penghapusan menggunakan akselerator massa akan memakan waktu dan sangat mahal.^[5]