¿Cuánto tiempo llevaría terraformar un planeta sin vida pero algo parecido a la Tierra usando bacterias, hongos, semillas y huevos?

Cort dijo: nos llevó 3.500 millones de años pasar de criaturas unicelulares a plantas terrestres. Ese sería el límite superior de este proceso.

Lo cual no es precisamente cierto. Es un límite superior en la evolución de una solución. es decir: un punto de datos. Puede llevar mucho más tiempo que eso si desea desarrollar soluciones; quizás la Tierra esté en el camino evolutivo más rápido de todos los posibles.

De todos modos, el punto es: no estás evolucionando nada. Está tomando soluciones ya evolucionadas e insertándolas selectivamente.

Dronz dijo: con microbios importados/diseñados previamente desarrollados en la Tierra, podría ser mucho más rápido que lo que evolucionó naturalmente a partir del cieno primordial.

Precisamente.

Probablemente querrá comenzar con un poco de monitoreo. ¿El planeta que seleccionaste ya tenía vida? Dijiste que no sabrías lo que tienes hasta que llegues allí; podría considerarse un acto hostil entrar con una sonda automática e intentar convertir el planeta de otra persona :) Además de las consideraciones éticas de eliminar la vida que está evolucionando mismo (depende de las limitaciones éticas de su sociedad).

Probablemente querrá al menos una década para ver qué tipos de variaciones climáticas obtendrá de las perturbaciones orbitales, así como un estudio de la estrella: parte de la salida de la estrella se puede analizar desde lejos, pero algunos pueden necesitar en el análisis de sistemas. Esto puede determinar qué vida desea sembrar para moderar los efectos que existen en su sistema. Es posible que pueda omitir esto y ponerse al día cuando lo sorprendan los eventos. Pero eso conducirá a un aumento de las tasas de fracaso.

Le daría un siglo de estudio, si tienes tiempo para quemar.

Lo más importante, además de estar en la zona habitable, tener una masa similar a la de la Tierra y una atmósfera de dióxido de carbono, es tener suficiente agua líquida.

El agua líquida le dará la oportunidad de iniciar sus autótrofos y cianobacterias. Lo que comenzará a obtener orgánicos de inorgánicos y una atmósfera basada en oxígeno. Una vez que haya comenzado, la introducción de algo con cloroplastos (lo más probable es que sean algas) será lo más importante: desea que su Gran Evento de Oxigenación suceda lo antes posible. Se desconoce la escala de tiempo y puede depender de las condiciones. Pero vas a querer que tus autótrofos hayan tenido algo de tiempo para trabajar. ¿Cuántos estás sembrando inicialmente? ¿Estás instalando reactores para hacer toneladas de ellos en órbita? O simplemente inyectando un nanolitro (¿microlitro?, ¿mililitro?, ¿litro?) en puntos seleccionados (¿cuántos puntos?).

Convertir su atmósfera en el océano para sacar el CO2 y el O2, va a ser una cosa. Es un campo de estudio bastante complejo. Un factor clave es ¿tienes casquetes polares de hielo (o puedes crearlos?)? Eso impulsa la circulación termohalina y llevará una tonelada de CO2 al océano (aunque con una atmósfera principalmente de CO2, es posible que el océano ya esté saturado...). El hierro es un nutriente limitante, y si tienes la tecnología, pulverizar asteroides de níquel-hierro y arrojar el polvo a los océanos (o dispersarse de los voladores) puede acelerar en gran medida tu producción de algas/oxígeno.

http://benmatthews.eu/benphd/chap1.html Para obtener mucha información sobre el intercambio de la Tierra, es decir, no es exactamente de lo que estamos hablando, pero hacemos 92 GtC adentro y 90 GtC afuera en nuestros océanos.

Una vez que haya comenzado el trabajo sobre el océano y la atmósfera, querrá comenzar con la masa terrestre. Los cianolíquenes y los líquenes son lo que usted quiere para comenzar a descomponer la roca para obtener tierra y para poner la materia orgánica en su nivel inicial de tierra. Puedes tirarlos en cualquier roca. No se necesitan represas. De hecho, sin plantas que respiren, es posible que no tenga mucha agua dulce con la que trabajar, una vez que llegue al interior.

En las fases aquí, tendrá que elegir algunos tipos de formas de vida para administrar la siembra de nubes/la cobertura de nubes y el albedo. Necesitará algo de cobertura satelital y monitoreo de computadora para resolver esto. Esto requerirá una programación informática bastante robusta, o un ser humano que entre y salga de estasis una vez al año o década. Asumo que no está enviando humanos, ya que la forma más barata de hacer esto es enviar algo del tamaño de una pelota de fútbol con códigos de ADN a un fabricante y algunas cubas expandibles (recolectará blindaje en el sistema, para protegerlo de bengalas/rayos gamma).

Esto es lo más lejos que puedes llegar (fácilmente) con una pelota de fútbol. Su sonda tendría que poder expandirse enormemente para producir toneladas de semillas y/o vida animal. Es posible que pueda almacenar algo de vida de insectos y micro-camarones / huevos de pescado, pero probablemente esté buscando algo más del tamaño de una habitación, y podría fallar fácilmente a los insectos y peces si lleva muy pocos huevos. Su(s) primer(s) juego(s) puede(n) colocarse demasiado pronto y todos fallan debido a que no hay suficiente sustrato de soporte. Cada vez que deje caer huevos, espere perder algunas de las gotas debido a errores o mala colocación. Puedes llevar semillas de plantas contigo, pero al igual que los animales, tendrás dificultades para llevarte las suficientes como para hacer una gran abolladura pronto. La mejor apuesta es configurar una granja automatizada en órbita y cosechar semillas. Esto va a hacer que su sonda sea muchomas complejo.

De todos modos, una vez que obtenga algunos orgánicos en el suelo, entonces querrá ir con algunas plantas. Muchas semillas y poco retorno para empezar. Querrás cosas que manejen la aridez y la tierra baja o nula. Una vez que le haya dado algo de tiempo para trabajar, y tal vez haya configurado un ciclo de agua dulce, entonces puede pensar en insectos y otras cosas.

Probablemente puedas haber sembrado el océano con peces antes de esto.

Si tienes peces, puedes pasar rápidamente a aves y mamíferos que cazan peces y algunos herbívoros. Aterrizar esos desde la órbita será un truco. Muchas de las otras cosas se pueden dejar caer con un aparato de enfriamiento / escudo térmico y un microtobogán, y dejar que reboten. Un mamífero o un pájaro, no tanto. Entrenar a tu pájaro para volar en órbita... también es complicado. No vas a dejar caer huevos de aves, a menos que también estés dejando caer incubadoras. Es posible que necesite madres robot para enseñar algunas habilidades.

Scifi: The Forgotten Planet es una historia de terraformación que salió mal.

Es en gran medida una función del estado del planeta al llegar, qué tan amplio es el suministro de energía que tiene para comenzar y el grado en que sus robots son capaces de nanotecnología avanzada. Asumiré que tiene océanos a base de agua en su mundo y nanotecnología controlada artificialmente, sería un esfuerzo bastante inútil sin (depender de la nanotecnología biológica, también conocida como microbios, tomaría cientos de miles a millones de años).

1. Estado del planeta.

   • Atmósfera: La masa de una atmósfera venusina es de aproximadamente$5\times10^{20}kg$, mientras que la de la Tierra es unas cien veces más ligera en$5\times10^{18}kg$, y el de Marte es unas 200 veces más ligero que el de$2.5\times10^{16}kg$. Si desea que los humanos no adaptados vivan en la superficie, es posible que deba explotar o traer cantidades sustanciales de volátiles. No hace falta decir que la quema es difícil, y el enriquecimiento depende de la cantidad de volátiles que pueda encontrar en los cinturones de asteroides locales y las afueras congeladas (estilo Oort). Obviamente, cualquiera de los dos requeriría una empresa industrial masiva de órdenes de magnitud superior a cualquier cosa que la humanidad haya hecho hasta ahora. A modo de comparación, 150 años de actividades industriales han cambiado la atmósfera de la Tierra al alterar las proporciones de gases en el orden de quizás 200 partes por millón, también conocidas como "cantidades traza". Y eso es con nuestra industria quemando petróleo y carbón literalmente tan rápido como podemos sacarlos de la tierra. Dependiendo de la composición inicial, literalmente necesitarías un proceso literalmente 10 000 veces más intensivo que el de la Tierra.

   • Suelo. Supongamos un área de tierra similar de ~$100,000,000 km^2$, y que necesitamos procesar una capa de 10 metros (aunque, de manera realista, la escorrentía hacia el océano sería un problema). A$10^{15}m^3 \times 2\times10^3kg/m^3$, eso es aproximadamente la misma cantidad de masa en la atmósfera.

   • Vida. Con nanotecnología lo suficientemente avanzada, las formas de vida se pueden fabricar y sembrar en el suelo como parte del procesamiento regular del suelo. Sin embargo, es probable que el proceso sea bastante, um, enérgico y, por lo tanto, es más probable que deje una ceniza orgánica en lugar del tipo de suelo al que estamos acostumbrados. Tal vez un segundo conjunto de procesadores pueda seguir la primera ola y usar tanques gigantes de sopa bacteriana y viral para sembrar el suelo a su paso. La vida es de unos 10^12 kg, muchos órdenes de magnitud menos. Los delicados constructores de nanobots de la segunda ola servirán.

2. Fuente de alimentación.

   • Obviamente, si la huella de la humanidad en nuestra propia atmósfera durante un siglo equivale a una pequeña cantidad de modificación, el proceso puede parecer un poco desalentador. No temas, el poder del crecimiento exponencial vendrá al rescate. Durante el siglo pasado, las civilizaciones al borde del auge tecnológico (es decir, que no intentan ponerse al día y simplemente copian la tecnología preexistente) han crecido alrededor de un 2-5% por año.
   • Supongamos que quiere lograr esto en un siglo o dos. Si tomamos el 4% como mediana y lo extrapolamos (asumiendo que no hay edades oscuras en el futuro, es una suposición conservadora, dados probables aumentos de órdenes de magnitud dadas las capacidades de fabricación de tiempo molecular AGI y nanotecnología actualmente imaginables), obtenemos (post- ?) la humanidad para generar aproximadamente la cantidad de producción necesaria para lograr esto en unos pocos siglos en, um, alrededor de 2,5 siglos a partir de hoy.
   • Por supuesto, siendo la humanidad lo que es, es poco probable que lleguemos al punto en que la producción de un año completo pueda invertirse en la fabricación de sondas y suministros para colonizar un nuevo mundo. Estaremos ocupados peleando entre nosotros, convirtiendo planetas en sujetapapeles , perforando el Cielo, lo que sea. Bajemos un nivel o dos. Las misiones Apolo supusieron un gasto significativo y, cuando se lanzaron, emitieron tanta energía que equivalió a unos 2 segundos de toda la producción de energía de la humanidad ese año. Entonces, si seguimos suponiendo un crecimiento exponencial del 4%, la producción de la humanidad será lo suficientemente alta como para que una terraformación sea equivalente al programa Apolo en aproximadamente 700 años, alrededor del 2700 d. C. (o 750 épocas )

Dicho esto, los planetas, con sus profundos pozos de gravedad, están lejos de ser una propiedad inmobiliaria óptima para una civilización espacial. La minería de asteroides y la recolección de volátiles de los satélites de los gigantes gaseosos parece mucho más fácil en términos de la proporción de energía que entra y sale.

La respuesta depende mucho de cuán parecido a la Tierra sea el planeta. La evolución funciona al ritmo de la evolución, por lo que si las bacterias y los hongos necesitan adaptarse, pueden necesitar algunos millones o miles de millones de años.

Supongamos que encuentra la Tierra 2.0 (como en la Guía de la galaxia de Hithchiker ), por lo que no se necesita evolución, solo el mero acto de bacterias y hongos "haciendo lo suyo".

Lo primero difícil va a ser el equilibrio. En cada paso del camino, necesitará equilibrar el ecosistema. Un mundo completamente vacío recompensará a los organismos que se multiplican más agresivamente. Nuestro ecosistema moderno depende mucho de este equilibrio: la vida sobrevivirá una vez que la siembres, pero puede ser difícil introducir vida superior como las plantas y los humanos si el equilibrio es sustancialmente diferente.

Su objetivo sería amortiguar críticamente todas las multiplicaciones, un término de ecuaciones diferenciales que busca lograr la estabilidad en las constantes de tiempo más breves. Tendría que sembrar constantemente diferentes organismos para "favorecer" unos sobre otros en un corto plazo para producir un equilibrio en el largo plazo.

Una vez que hay suelo, tenemos constancia documentada del poco tiempo que tarda: siglos. El naturalismo moderno ha descubierto que un bosque puede reiniciarse después de un incendio masivo en unos pocos tiempos de vida. Hay un proceso bien entendido para esto: las hierbas vienen primero, luego los helechos, luego los árboles bajos, luego los árboles altos. ¡Esta parte de la naturaleza es increíblemente robusta!

Sin embargo, necesita tierra. Su Tierra será una masa de arena y roca. Este no es un panorama fácil. No hay bacterias fijadoras de nitrógeno ni nada. Problemas de erosión masiva. Dependiendo del paisaje, es posible que necesite mucho tiempo para arreglar esto: nos llevó 3500 millones de años pasar de criaturas unicelulares a plantas terrestres. Ese sería el límite superior de este proceso.

Ahora, para darte un dominio del tiempo que no sea tan horriblemente pesimista (¡3500 millones de años + 100 años!), me gustaría señalar que tu planeta ya tiene una creación compleja:

tus robots

Si bien es posible que no tenga robots "vivos", ciertamente pueden ayudar a sembrar vida. Si sus robots buscan cumplir un plan fijo, escrito en su código antes de ser lanzados, podrían tratar de replicarse en la superficie del planeta, cavando en las rocas para extraer los recursos que necesitan.

Una vez que tenga un gran volumen de poder controlado para ejercer, puede ayudar a los organismos. Puede hacer en minutos lo que lleva siglos de erosión y actividad bacteriana para pulverizar. Puede construir presas artificiales (como las de paja que usamos para controlar el drenaje) para mantener el suelo donde debe estar hasta que los organismos puedan encerrarlo por sí mismos.

Con esta capacidad, lleva la tarea a la línea de tiempo de la recuperación de tierras, una actividad liderada por humanos que se encuentra en el período de tiempo de décadas o siglos.

En consecuencia, con una sonda Von Neuman casi pero no del todo replicada para ayudar a los organismos, llevaría siglos terraformar un planeta.

Curiosamente, esta combinación de vida y máquina no es exclusiva de este problema. Los programas de ajedrez modernos finalmente han llegado al punto en el que aplastan a todos los jugadores humanos. Una computadora portátil es más que suficiente para vencer a un gran maestro de primer nivel. Sin embargo, las soluciones combinadas: un humano con una computadora portátil son mucho más fuertes que una computadora o un humano, por lo que las fuerzas combinadas están explícitamente prohibidas en casi todos los niveles de competencia.

Probablemente del orden de mil millones de años, pero posiblemente decenas de millones

El problema que tienes es que hay sumideros inorgánicos masivos que absorberán oxígeno antes de que puedas producir un planeta estable y propicio para la vida. En la Tierra, la producción de oxígeno prosiguió durante alrededor de 1600 millones de años antes de que el oxígeno atmosférico alcanzara niveles habitables (ver el Gran Evento de Oxigenación ), y es probable que su planeta requiera esta escala de tiempo.

Es posible que esto pueda acortarse drásticamente adoptando métodos de ingeniería genética, proporcionando fuentes de nutrientes y seleccionando cuidadosamente las cepas de bacterias utilizadas, pero me parece poco probable que pueda producir oxígeno lo suficientemente rápido como para producir condiciones habitables más rápido que las decenas de millones.

Las plantas terrestres producirán oxígeno, pero no pueden sobrevivir en una atmósfera sin oxígeno, por lo que no podrían desplegarse hasta el final del proceso, por lo que dependería de las bacterias. Para obtener resultados más rápidos, necesitaría adoptar procesos industriales pesados, no depender simplemente de sembrar con vida orgánica.

Dado el suelo y un planeta similar a la Tierra para comenzar, algunas cosas serían más rápidas. Si tienes que romper rocas para obtener la tierra, entonces necesitas cosas para romper rocas, y eso toma todo el tiempo que toma. Probablemente podría comenzar con un área pequeña y una cúpula, y luego expandirla desde allí. Probablemente lo mejor sería tener una colonia durmiente con algunas personas despiertas de vez en cuando para mantener las cosas en marcha y simplemente dejar que las máquinas funcionen. Deberías poder recolectar materiales del planeta para mantener las cosas en marcha mientras haces tierra y esparces cosas desde allí. Desde un lugar llevaría bastante tiempo, pero ¿múltiples puntos...?
Para limitar los dilemas morales, supongamos que aquí no existe vida nativa. Las fábricas podrían existir para simplemente hacer aire hasta que las plantas lleguen a ese punto. Equilibrar las cosas no debería llevar tanto tiempo, dado que tenemos un ejemplo de un sistema que ya funciona. Sin duda, sería necesario hacer algunos ajustes para mantenerse al día con las mutaciones aleatorias y el paradigma del nuevo planeta, pero no es un problema infranqueable ( :) ).
Una vez que se despeja un lugar para vivir, las cosas progresarán un poco más rápido, ya que habrá personas para ayudar y empujar las cosas. No solo los empujones de una vez al año, sino la innovación real. Lo que eso le haría a cualquier estructura social existente también podría ser interesante.
No creo que tomaría tanto tiempo llegar al estado 'habitable', pero depende de muchos datos: suelo, atmósfera, gravedad, temperatura, radiaciones, etc. Los ajustes a todos estos serían importantes y podrían cambiar fácilmente la naturaleza del planeta/historia/juego/etc. Yendo a la ciencia ficción aquí, un tipo de radiación que facilita el crecimiento de las plantas, pero dificulta/cambia el desarrollo de los animales, insectos, etc. reduciría el tiempo necesario y cambiaría el equilibrio por sí mismo.
Gracias a todos los que respondieron.