Warum das Verständnis der menschlichen Evolution auf der Erde für alle zukünftigen Weltraumkolonien absolut unerlässlich sein wird

Ist die menschliche Migration in den Weltraum unvermeidlich? Basiert es auf Tatsachen oder beruht es auf dem Glauben an die menschliche Einzigartigkeit?

Dies sind einige der Fragen, die von Lee und Morgan Irons in einem kürzlich veröffentlichten Artikel untersucht wurden Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaftenund fragt, ob die evolutionäre Verbindung des Menschen mit der Erde von uns verlangt, den Weltraum so zu bewohnen, wie wir es hier tun.

Lee ist Physiker, Ingenieur und Geschäftsführer des Norfolk Institute. Morgan ist Astroökologe und Ph.D. Kandidat an der Cornell University, Carl Sagan Institute Fellow, Graduate Research Fellow der US National Science Foundation und Norfolk Institute Fellow. In diesem neuesten Gastbeitrag erklären sie, warum – und warum nicht – eine Weltraumansiedlung möglich sein könnte.

Wie kann eine solche Leistung vollbracht werden? Geht es nur darum, die Ressourcen eines Milliardärs und die Kapitalkraft der wirtschaftlich entwickelten Erde zu nutzen, um die Materialien zum Mars zu verschiffen, um eine Stadt mit einer Kuppel zu bauen, die Kuppel dann mit einer erdähnlichen Atmosphäre unter Druck zu setzen und Biosolids zu verteilen? (d. h. sterilisierte menschliche Fäkalien) und Samen? Wird sich ein nachhaltiges, erdähnliches Ökosystem einfach überall dort „festsetzen“, wo wir uns selbst „pflanzen“? Was wäre nötig, um eine nachhaltige Stadt im Weltraum mit ihren Menschen und ihrer menschlichen Zivilisation zu errichten?

2019 gründeten wir das Norfolk Institute mit der Vision, menschliches Leben auf der Erde und im Weltraum zu ermöglichen. Wir begannen damit, ein Team aus Regierungs-, Universitäts-, gemeinnützigen und Industrievertretern zusammenzustellen, um die von Morgan geleiteten Forschungsbemühungen zu den Auswirkungen der Schwerkraft und der Raketenstart- und -rückkehrkräfte auf natürliche Erdböden und Pflanzenkohle-Wachstumsmedien zu unterstützen.

Morgan führte mit Unterstützung des Teams Experimente auf der Internationalen Raumstation und einem Parabelstart von Blue Origin durch. Das Verständnis, wie die Schwerkraft den Boden beeinflusst, wird sowohl auf der Erde als auch im Weltraum Anwendung finden.

Erdähnliche Ökosysteme und Infrastruktur

Morgans Studie des Bodens im Weltraum zielt darauf ab, eine nachhaltige menschliche Präsenz im Weltraum zu etablieren. Wir begannen mit der Untersuchung der Frage der menschlichen Nachhaltigkeit im Weltraum mit unserem ersten Artikel in Frontiers in Astronomy and Space Sciences, „Terraform Sustainability Assessment Framework for bioregenerative life support systems“.

Ein quantifiziertes Maß für Nachhaltigkeit erfordert, dass eine solche menschliche Behausung außerhalb der Erde in der Lage ist, ein stabiles Niveau aller von Menschen genutzten Ressourcen aufrechtzuerhalten, mindestens so stabil wie die Erde. Die Entwicklung einer solchen Fähigkeit wird als Terraforming bezeichnet.

Abhängig von der Erde

In unserem neuen Hypothesen- und Theoriepapier „Pancosmorio (Weltgrenze)-Theorie zur Nachhaltigkeit menschlicher Migration und Besiedlung im Weltraum“ gehen wir auf die vielen Fragen ein, die wir in diesem Leitartikel aufgeworfen haben. Für das Leben im Weltraum besagt unsere Theorie, dass ein Selbst – Die Wiederherstellung eines basalen (dh natürlichen) Ökosystems mit einer Kapazität und Organisation, wie sie Menschen auf der Erde haben, muss zuerst aufgebaut werden, bevor ein menschliches augmentatives Ökosystem (dh Technologie, Infrastruktur und Gesellschaft) aufrechterhalten werden kann.

Die Grundlage für diese Theorie ist die Wissenschaft der ökologischen Thermodynamik, die in den letzten 100 Jahren entwickelt wurde, und ein neues Konzept, das wir den halbumkehrbaren Wärmekraftmaschinenzyklus nennen. Eine wichtige Schlussfolgerung der theoretischen Entwicklung ist, dass Menschen und alles Leben auf der Erde sich so entwickelt haben, dass sie von Bedingungen abhängig sind, die natürlich nur an einem Ort in unserem Sonnensystem vorhanden sind, und das ist die Erde.

Das menschliche Augmentationsökosystem erfordert ein sich selbst wiederherstellendes basales Ökosystem, das dissipative Strukturen nutzt, die als halbumkehrbare Wärmekraftmaschinenkreisläufe funktionieren. Dissipative Strukturen sind eine Verschmelzung von Materialien zu Formen, die die Erfassung und Bewegung von Energie durch die Ökosphäre auf eine Weise ermöglichen, die ein hohes Maß an gespeicherter Energie aufbaut, auch bekannt als Exergie.

Die Bildung einer dissipativen Struktur erfordert das Vorhandensein einer konservativen Kraft, wie z. B. der Gravitationskraft, die an unseren Wasser- und Luftkreisläufen (z. B. Wetter) beteiligt ist, oder der elektrochemischen Kraft, die an der Geochemie von Wasser und Boden und der Biochemie des Lebens beteiligt ist.

Die sich selbst wiederherstellende basale Ökosphäre der Erde, mit der alles Erdenleben evolutionär verbunden ist, wird durch die sich selbst wiederherstellende Ordnung des Gravitationsbrunnens der Erde, die Kapazität der Erdoberfläche und einen kontinuierlichen Energiezufluss von der Sonne bei genau dem gleichen Wert aufrechterhalten eine Entfernung einer astronomischen Einheit, und die Organisation der angesammelten Exergie in einem Ökosystemnetzwerk von Lebewesen entwickelte sich aus den auf der Erde verfügbaren materiellen Ressourcen.

Es ist genau diese evolutionäre Verbindung, die das Erdenleben auf der Erde so erfolgreich macht. Unter Anwendung abduktiver Argumentation postuliert die Theorie, dass derselbe Erfolg im Weltraum an jedem Ort dupliziert werden kann, an dem dieselben Bedingungen hergestellt werden können. Leider gibt es keinen anderen Ort in unserem Sonnensystem, der in Bezug auf diese Bedingungen wie die Erde ist.

Menschliches Leben auf der Erde und im Weltraum

Mit der Veröffentlichung der Pancosmorio-Theorie hat Lee neue Initiativen gestartet und Stakeholder-Teams gebildet, um Entwürfe für Weltraumwohnsysteme zu erforschen und zu entwickeln, die das Problem der Duplizierung der sich selbst wiederherstellenden Ordnung, Kapazität und Organisation der Erde lösen.

Das Ziel solcher Konstruktionen ist es, die gravitationsdissipativen Strukturen zu etablieren, die für die selbstwiederherstellende Ordnung erforderlich sind, wie in der Theorie beschrieben. Es besteht die Möglichkeit, dass die Verwendung eines ausgewogenen Nachhaltigkeitsansatzes, um einen Ort mithilfe künstlicher Schwerkraft und eines ausreichend großen Ökosystems auf Boden- und Pflanzenbasis in eine sich selbst wiederherstellende Ordnung zu bringen, die Errichtung einer nachhaltigen menschlichen Siedlung im Weltraum ermöglichen könnte.

Eine solche Leistung würde immer noch ähnliche Leistungsniveaus wie die auf der Erde verfügbare Sonneneinstrahlung sowie eine nachhaltige Versorgung mit materiellen Ressourcen erfordern. Und der Flächenbedarf ist in der Tat groß.

Die Pancosmorio-Theorie kann auch auf die Etablierung eines nachhaltigeren menschlichen Lebens auf der Erde angewendet werden. Eines unserer aktuellen Earth-Projekte befasst sich mit den Herausforderungen der Ernährungsunsicherheit in der extremen Umwelt von Südalaska. Die mit der Landwirtschaft in extremen Umgebungen verbundenen Probleme haben viele Ähnlichkeiten mit dem Weltraum.

Wir unterstützen einheimische Clans beim Aufbau einer lokalisierten landwirtschaftlichen Kreislaufwirtschaft. Das Norfolk Institute ist eine gemeinnützige Organisation, die sich auf die Umsetzung von der Wiege bis zur Bereitstellung spezialisiert hat, die die Zusammenstellung eines Teams von Interessengruppen umfasst, von Wissenschaftlern über philanthropische, staatliche und nichtstaatliche Organisationen bis hin zu kommerziellen Unternehmen und Endbenutzern entlang des gesamten Wertstroms von eine lokale Agrarwirtschaft, genauso wie wir es mit unserer Weltraumforschung tun. Die Zusammenstellung solcher Teams gewährleistet besser die Umsetzung der Forschung in Marktlösungen.

Das gesamte Leben auf der Erde ist evolutionär mit der Erde und dem Weltraum verbunden. Die Pancosmorio-Theorie postuliert, dass die Erhaltung des menschlichen Lebens auf der Erde oder im Weltraum davon abhängt, wie diese Verbindungen das Leben ermöglichen.