¿Cuál es la pirámide ecológica mínima viable que un proyecto de terraformación introduciría en un mundo sin vida para hacerlo adecuado para los humanos?

Espirulina. Eso es todo.

https://en.wikipedia.org/wiki/Spirulina_(suplemento_dietético)

Estas algas verdeazuladas se apoderarán felizmente del océano y probablemente también de grandes extensiones de tierra. Una vez gobernaron la tierra y todavía lo hacen muy bien. Son alimento nutritivo para hombres y animales. Una vez que los colonos aparecen, pueden cosechar grandes cantidades de material y usarlo como enmiendas para el suelo, posiblemente con un cultivo iniciador del suelo.

Es concebible que esto sea todo lo que necesitarían, aunque probablemente no todo lo que querrían. Y es una buena ficción: contemplar el pegajoso océano verde, pensar en una tortilla de maíz...

Lavanda, abejas, árboles de hoja perenne, fitoplancton, arenques y algunas bacterias. Eso es todo.

Todo lo demás puede esperar justo antes de que lleguen los humanos. Este es el mínimo absoluto que necesitará.

• La lavanda tiene un alto contenido de néctar y florece durante todo el año en muchos climas. Es ideal para que las abejas recolecten néctar y mantengan una población de abejas.
• Abejas que necesitas para fertilizar tus cultivos. Déjalos ser (¡ja!) por el momento, y déjalos crecer en población.
  • No creo que necesite arañas para controlar la población de abejas (estarán limitadas por el suministro de alimentos de lavanda), pero ese es un extra opcional que puede ser necesario.
• Árboles de hoja perenne. Probablemente de pino. Hace un buen material de construcción para los humanos cuando llegan allí.
• Llena los océanos de Fitoplancton. Esto consume CO2 y genera oxígeno en el agua, lo que permite que los peces eventualmente sobrevivan, esto eventualmente se incorpora al aire y hace que el aire sea agradable y respirable para los humanos.
  • Hay muchos tipos. Tus terraformadores deberían experimentar y determinar cuál es el óptimo para la luz/gas/mezcla exacta de tu planeta.
• Nitrosomonas o Nitrobacter para hacer nitratos, o convertir nitritos en nitratos. Hay muchas opciones, solo elija la mejor que funcione experimentalmente en la atmósfera exacta que tiene. (¿Hay gas amoníaco o nitrógeno con triple enlace?) Los ejemplos son Azotobacter, Bacillus, Clostridium y Klebsiella.
• Arenque (estos comen plancton y son buenos para los humanos ). Sin depredadores, su población estará controlada por el suministro de plancton: comen demasiado, se quedan sin agua oxigenada o comida. Estos también aseguran que los niveles de plancton no suban demasiado, ya que muy poco CO2 y su planeta se enfriará.

Sus robots de terraformación deben agregar fósforo y potasio al suelo. Tus colonos llegarán con fertilizantes para ayudar a crear buenas tierras de cultivo. Sus robots de terraformación también deberían usar procesos geológicos para generar algo de oxígeno inicial si es posible.

Todo lo demás debe cultivarse en granjas tanto como sea posible.

...y entonces ocurre un milagro...

Creo que probablemente no puedas tener un ecosistema completamente funcional y evolucionado de un planeta entero en unos pocos cientos de años. Lo siento. Probablemente llevaría ese tiempo construir una ecología subyacente de microorganismos, suponiendo que todos hayan evolucionado para sobrevivir a las condiciones locales.

Un ecosistema consta de tantas partes móviles que todas deben ser completamente funcionales. Realmente no es suficiente terraformar una pequeña región cuando tienes que lidiar con un planeta entero. Lo que puede tener es un conjunto ampliamente distribuido de microorganismos (como las algas verdeazuladas) que han establecido las condiciones previas para un ecosistema. Dudo que haya tiempo para establecer completamente una atmósfera de oxígeno que funcione (el proceso requiere que el oxígeno libre reaccione con grandes cantidades de cosas como el hierro libre en el medio ambiente, un proceso que tomó millones de años en la Tierra).

Dados superorganismos hipereficientes, condiciones de partida perfectas, abundantes materias primas orgánicas (sí, había materiales orgánicos antes de que se estableciera la vida en la Tierra) y un planeta dorado, voy a decir que puede tener una población de microorganismos subyacente preparada para más organismos avanzados (todavía bastante simples, en su mayoría plantas en el océano) en QUIZÁS 1000 años. Las cosas tienen que crecer, e incluso tu nave de terraformación necesitaría materias primas para hacer crecer organismos y luego arrojarlos al medio ambiente. Es probable que haya al menos UN evento en el que algún organismo crítico falle inesperadamente, retrasando todo el programa y requiriendo una sustitución creativa.

Tu nave deberá ser bastante inteligente, e incluso entonces la biología no es como la física. Si bien sigue la química y la física, es un sistema complejo e inestable de partes móviles. Para establecer un bioma multicelular eucariótico en funcionamiento, probablemente necesitará que sus colonos lleguen con sus cerebros blandos y extemporicen los ecosistemas juntos.

Dicho esto, una vez que logre una ecología oceánica estable y funcional (que involucre algunos peces, esponjas y otros filtradores, etc.), el problema de agregar biomas adicionales se vuelve más simple. Una vez que la radiación está bajo control, las plantas pueden formar la base de las ecologías y extenderse por la tierra. En muchos sentidos, todo el proceso necesita recapitular la evolución de la vida en la Tierra. Las plantas tempranas deberán ser simples y autosuficientes, y luego puede volverse elegante, agregando insectos y otros organismos polinizadores, portadores de semillas, etc.

Si desea establecer un ecosistema en domos, el problema se vuelve más simple. Estas podrían ser las 'semillas' de biomas posteriores en la superficie. Estudiaría los intentos de tener biosferas autosuficientes en los edificios que se han hecho. Hasta ahora, todos han fallado. Eso no significa que finalmente no tendrán éxito, pero demuestra que el proceso es mucho más complicado de lo que nos gustaría que fuera.

Engañar.

Hay un montón de cosas que deben suceder para que la vida moderna sea feliz en un planeta, como el apocalipsis del oxígeno. Esto que sucede "naturalmente" llevará mucho tiempo.

Haga que su nave de terraformación aterrice robots que construyan enormes conjuntos de energía solar, que a su vez liberan cantidades masivas de oxígeno a la atmósfera. Puede convertir CO2, H2O o incluso oxígeno atrapado en hierro o materiales similares en oxígeno libre.

Probablemente terminará cubriendo gran parte del planeta con paneles solares en el camino, y todavía llevará mucho tiempo. Pero sus máquinas estarán felices con un entorno tóxico para la vida moderna.

Mientras haces esto, comienza a desarrollar formas de vida que puedan sobrevivir en un entorno con poco oxígeno y ayuden a la atmósfera. Cualquier tipo de fotosíntesis servirá. Querrá máquinas capaces de "imprimir" varios tipos de microbios y sembrarlos ampliamente para acelerar este proceso, y bibliotecas de dichos microbios que usará en cada fase del proceso.

Ahora, antes de que empieces con esto, tu nave habrá visitado el cinturón de asteroides. Como nave interestelar, será diminuta, ya que los presupuestos de energía necesarios para viajar entre estrellas en períodos de tiempo "razonables" son ridículos. Entonces encuentra un núcleo de protoplaneta roto como Davida y construye el resto de los recursos que necesita en el vacío del espacio.

Este proceso continuará a medida que se siembra el planeta. Los colectores solares orbitales emitirán energía hacia el planeta, reduciendo la cantidad de infraestructura que tiene en el lado del planeta. Si el planeta tiene poca agua, las misiones a la zona de hielo harán que los cometas caigan en el planeta (tenga en cuenta que esto podría agregar millones de años al tiempo requerido para terraformar; mover cantidades de agua a escala planetaria a un planeta es un acto de alta energía) .

O, si está loco, incluso podría dejar caer varios tallos de frijoles desde la órbita, lo que permitiría un transporte de agua más eficiente a la superficie (reducirá el tiempo que pasa hirviendo los océanos de todo el planeta en el camino).

La suciedad de la Tierra también es el resultado de muchos millones de años de trabajo. Por lo tanto, es posible que se necesiten máquinas de producción en masa que trituren mecánicamente el suelo y tengan biorreactores internos para preparar.

Este proceso va a ser de alta energía, convirtiendo al planeta en un invernadero, mientras tratas de hacer en solo 100 años lo que normalmente toma millones. Enfriar el planeta puede requerir medidas extremas; bloquear el sol con persianas gigantes sería un paso, pero también usar bombas de calor láser o aumentar el área de superficie radiante del planeta con los tallos de frijoles o mecanismos más locos.

Afortunadamente, mucho antes de que tengas un planeta habitable, podrás fabricar estaciones espaciales o bases enterradas bajo la superficie de una luna (protección contra la radiación), suministradas por la minería de asteroides orbitales estelares.

Los humanos podrían llegar (o, de manera más realista, ser impresos) mucho antes de que termine el planeta. Y en el entorno relativamente controlado de los túneles bajo una luna fría, puedes crear gradualmente un terreno más habitable sin tener que terminar toda una biosfera planetaria.

Creo que necesitas convertirlo en un proceso de dos etapas;

Esto se debe a que declaras en tu escenario original que ' el planeta no ha desarrollado ninguna vida en absoluto '. Y este es un problema clave porque significa que habrá poco o ningún oxígeno libre en la atmósfera y ningún ciclo de oxígeno . Sin alguna forma de fotosíntesis preexistente o un proceso químico similar que libere oxígeno a la atmósfera constantemente, cualquier oxígeno libre en la atmósfera primigenia se habrá oxidado muy pronto y se habrá adherido a la corteza. Siendo ese el caso.

Paso uno; Se envía una sonda automática delante de los colonos (o quizás la que encontró el planeta originalmente pueda hacer esto). La sonda lleva una carga útil que consiste en un amplio espectro de especies de algas seleccionadas y/o diseñadas para subambientes específicos (marino, agua dulce, suelo/roca, alcalino, volcánico ártico/tropical, etc. En resumen, la gama completa de ambientes donde prosperan las algas en la Tierra hoy en día También transporta una variedad de bacterias fijadoras de nitrógeno y plantas simples y algas comunales para gotas de seguimiento.

Luego, la sonda siembra el planeta, haciendo coincidir las ubicaciones de 'caída' con las especies más adecuadas para sobrevivir en ese entorno local. Después de eso, simplemente se sienta y envía informes regulares sobre los niveles de oxígeno en la atmósfera y luego siembra el regolito local con plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno.

Segundo paso; Sus científicos/colonos son enviados una vez que los niveles de oxígeno comienzan a alcanzar algo cercano a los niveles respirables y luego pueden comenzar a planificar/construir biomas adecuados utilizando las especies que traen consigo.

¿Cuánto tiempo entre el paso 1 y el paso 2? No tengo idea, tal vez un experto podría decírtelo, pero sospecho que sería sorprendentemente rápido.