Terraformar a través de organismos de rápido crecimiento, ¿es una buena idea?

un conjunto de organismos simbióticos de rápido crecimiento que "trabajan" juntos (básicamente creciendo) y siembran un planeta con vida

Lo más parecido a un entorno estéril que tenemos aquí en la Tierra es el entorno de un volcán después de una erupción.

¿Qué pasa entonces? Bueno, normalmente la primera forma de vida que coloniza el lugar son los líquenes. ¿ Y qué son los líquenes ?

Un liquen (/ˈlaɪkən/, LEYE-ken pero en el Reino Unido a menudo /ˈlɪtʃən/, LICH-en) es un organismo compuesto que surge de algas o cianobacterias que viven entre filamentos de múltiples especies de hongos en una relación mutualista

Los líquenes crecen sobre y en una amplia gama de sustratos y hábitats, incluidas algunas de las condiciones más extremas de la tierra. Son abundantes y crecen en la corteza, las hojas y cuelgan de las ramas "que viven en el aire" (epífitas) en las selvas tropicales y en los bosques templados. Crecen en rocas desnudas, paredes, lápidas, techos y superficies de suelo expuestas. Pueden sobrevivir en algunos de los ambientes más extremos de la Tierra: tundra ártica, desiertos cálidos y secos, costas rocosas y montones de escoria tóxica. Pueden vivir dentro de rocas sólidas, creciendo entre los granos, y en el suelo como parte de una costra biológica del suelo en hábitats áridos como los desiertos. Algunos líquenes no crecen sobre nada, viven sus vidas soplando sobre el medio ambiente.

Cuando crecen en superficies minerales, algunos líquenes descomponen lentamente su sustrato al degradar químicamente y alterar físicamente los minerales, lo que contribuye al proceso de erosión por el cual las rocas se convierten gradualmente en suelo. Si bien esta contribución a la intemperie suele ser benigna, puede causar problemas a las estructuras de piedra artificial. Por ejemplo, hay un problema continuo de crecimiento de líquenes en el Monumento Nacional del Monte Rushmore que requiere el empleo de conservadores escaladores de montañas para limpiar el monumento.

Llegando a tu pregunta:

Hygiea en sí es un conjunto de organismos simbióticos de rápido crecimiento que "trabajan" juntos (básicamente creciendo) y siembran un planeta con vida (principalmente plantas) que a su vez producen un entorno habitable. ¿Funcionaría alguna vez algo como Hygiea?

Si es algo parecido a un liquen, seguramente lo será.

La creación de microorganismos modificados genéticamente para aplicaciones industriales y de alta tecnología, como la terraformación, está ciertamente dentro del ámbito de la posibilidad. Sin embargo, hay varios obstáculos que enfrentarán.

Primer problema: el planeta objetivo debe tener un entorno inicial en el que, al menos, los microorganismos más extremos de la Tierra puedan sobrevivir. Marte, por ejemplo, no cumple con estos criterios, por lo que debe realizar algunas modificaciones físicas antes de liberar sus terraformadores. Si el planeta era un análogo razonable de la Tierra para empezar (en el sentido de que tiene una insolación adecuada y agua superficial), puede omitir este paso.

Segundo problema: sus terraformadores van a crecer tan rápido que superarán el suministro de nutrientes. Esto se puede mitigar un poco haciendo que el organismo sea capaz de fijar nitrógeno, y se puede mitigar en gran medida si está dispuesto a emprender la siembra de nutrientes durante todo el proceso.

Tercer problema: es probable que su planeta objetivo carezca de una capa de ozono en el punto en que introduzca sus terraformadores, por lo que deberán ser capaces de resistir la radiación ultravioleta o estar restringidos a entornos marinos.

Cuarto problema: el rápido crecimiento de sus terraformadores hará que el entorno cambie de anaeróbico a aeróbico razonablemente rápido. Sus metabolismos deben poder funcionar en ambos regímenes.

Si bien es probable que haya muchos más problemas en los que no he pensado, resolver estos cuatro será un gran paso en el camino hacia el diseño de sus microbios de terraformación. Mi sugerencia sería usar Rhodopseudomonas palustris como base de su microbio, ya que es capaz de cambiar entre cuatro modos diferentes de metabolismo según las condiciones en las que se encuentra, tal vez con un poco de Deinococcus radiodurans agregado para resistencia a la radiación.

Definamos los objetivos principales de la terraformación:

1) HABITABLE: una atmósfera de composición química y temperatura apropiadas para que los humanos vivan en ella sin ayuda.

2) ESTABLE: una biosfera que contiene una vida que se perpetúa a sí misma y redes alimenticias que actúan para mantener la habitabilidad del planeta. Salvo escenarios extremos, esperamos un sistema mixto suelo-océano-atmósfera que genere alimento humano.

Las tareas requeridas para hacer esto dependen de su entorno inicial. Más tareas = mayor tiempo de terraformación.

• ¿Necesitamos diseñar activamente las propiedades radiativas de la atmósfera para controlar la temperatura?
• ¿La atmósfera necesita gases añadidos? ¿Remoto?
• ¿Necesitamos agregar/quitar agua líquida?
• ¿Necesitamos crear un suelo viable para que crezcan plantas a macroescala?

Todas estas tareas pueden, teóricamente, ser realizadas por organismos diseñados que actúan para mover elementos químicos entre depósitos planetarios --- su Hygiea. La velocidad a la que se puede hacer depende de cuánta modificación se necesite y qué tan accesibles sean los elementos químicos correctos.

Como mínimo, debe permitir que un microbio/planta tenga suficiente tiempo para crecer en todo el planeta y procesar suficiente material para mover GIGATONELADAS del elemento correcto a donde desea que esté. Probablemente seguido por otra ola de organismos GM para hacer el próximo ajuste. Eventualmente, lo que lleva a intentar crear una red trófica completa y estable en este nuevo mundo.

Sinceramente, esperaría que cualquier organismo individual tardara décadas en crecer en un planeta (incluso si se siembra agresivamente en todo el mundo a través de una nave espacial) y ajustar apreciablemente su composición atmosférica.

Si las condiciones son "duras", como un frío helado o procesar tierra de mierda para convertirla en una tierra mejor, tomará más tiempo.

Suponiendo que no haya fallas sistemáticas o colapsos de ecosistemas (que parecen bastante probables: las enfermedades podrían afectar fácilmente a un monocultivo en todo el planeta de plantas casi genéticamente idénticas), yo diría que esto es un proceso de 100 años como mínimo. Más tiempo si el planeta no comienza bastante habitable para empezar.

Al crear un prototipo de esta idea de historia, consideraría tener una sonda que pueda enviarse a mundos candidatos prometedores antes de una presencia humana. La sonda contiene sensores remotos, una IA y tanques de microbios/plantas GM (además de cierta capacidad limitada para editarlos sobre la marcha). La sonda puede escanear la atmósfera desde la órbita y luego planificar una serie adecuada de pasos de terraformación (p. ej., agregar 5 Gt de la molécula bloqueadora de radiación X a la atmósfera a través del organismo Y, matar al organismo Y a través del vector de enfermedad Z; esperar 5 años para que la temperatura se ajuste, introducir organismos A,B para liberar oxígeno y nitrógeno de los depósitos de rocas, etc...).

Este proceso automatizado lleva muchas décadas, pero crea un entorno humano aceptable para una baja inversión antes de que lleguen los humanos.

En la práctica, si desea esperar menos de millones de años, los organismos de rápido crecimiento probablemente sean la única solución práctica. Es poco probable que un organismo existente sea óptimo para cualquiera de los pasos que sugiero a continuación, por lo que es casi seguro que los organismos tendrían que ser modificados extensamente. Las alternativas, como las grandes fábricas mecánicas que bombean O2, no parecen del todo realistas.

Sin embargo, en primer lugar, creo que vale la pena comentar que es probable que cualquier proceso de terraformación concebible tarde muchos milenios en producir una atmósfera/clima habitable y estable. Pero con ese inconveniente, creo que una solución eficiente puede ser un proceso de varios pasos. El proceso exacto obviamente dependería del entorno del punto de partida, pero como ejemplo, tomemos algo parecido a una posible tierra primordial: N2, CO2, un poco de NH3, CH4 y H2O, pero nada de O2 libre. Suponga que la mayor parte del H2O es vapor ya que todo el CO2 produce un efecto invernadero moderado.

Paso 1: siembra con organismos unicelulares que absorben el amoníaco y el metano y respiran CO2. La atmósfera puede ser bastante opaca, por lo que la fotosíntesis no es necesariamente una opción: los organismos pueden 'comer' azufre o usar algún otro metabolismo novedoso. Diséñelos de modo que cuando mueran una parte significativa del CO2 que han respirado permanezca 'fijo'. Por ejemplo, producen una capa de carbonato, o simplemente cubren el suelo con un creciente sumidero de carbono similar a la turba. Debido a que no hay competencia en el medio ambiente, estos organismos se multiplicarán para formar una biomasa significativa solo limitada por el espacio disponible. Después de mucho tiempo... el CO2 ha disminuido significativamente y el planeta se congela lo suficiente como para que se produzcan precipitaciones.

Paso 2: Probablemente más respiradores de CO2 pero ahora acuáticos. Potencialmente más eficiente y fácil de secuestrar carbono en los océanos profundos. Pasa mucho más tiempo....

Paso 3: Agregue productores robustos de O2. La atmósfera cambia de reductora a oxidante, por lo que habrá enormes cambios en la meteorización de las rocas, la deposición de minerales, etc. Esperemos que el aire esté lo suficientemente claro ahora para que la fotosíntesis de alguna forma sea el mecanismo principal para el crecimiento de los organismos. Pasa más tiempo...

Paso 4: Ahora hay suficiente O2, pero es posible que deba agregar o restar varios organismos para asegurarse de no ir demasiado lejos en ninguno de los dos sentidos en el efecto invernadero. Puede haber períodos de alta temperatura y/o un efecto de tierra bola de nieve que debe manejar mediante una cuidadosa inyección de organismos que elevan o reducen los gases de efecto invernadero o alteran el albedo del planeta. Esta no será solo una solución formulada simple: se requerirá una gestión activa.

Paso 5: ahora tiene un planeta con un número limitado de organismos unicelulares que no es demasiado caliente o frío, la erosión de la superficie se ha estabilizado más o menos y tiene una atmósfera al menos aproximadamente respirable. En una serie de pasos planificados, comience a introducir macroplantas y los primeros animales (inicialmente microscópicos). Esto requerirá una gestión muy activa ya que cualquier desequilibrio podría producir un efecto de plaga de ranas o una extinción no deseada.

Paso 6: Ahora posiblemente puedas presentar tu comunidad colonizadora. El ambiente todavía es probablemente miserable para vivir en él: demasiado caliente/demasiado seco/demasiado frío/demasiado húmedo/huracanes semanalmente/demasiado UV/todos comen tofu porque eso es todo lo que podemos cultivar/pero los colonos son geniales geniales .......los nietos podrían tener una vida cómoda en unos cuantos milenios más, si puede mantener y mejorar lentamente el equilibrio necesario en el medio ambiente.

Lo que tendrías es una serie de formas de vida para cada etapa y una vez que el planeta alcance un hito, liberarías el siguiente lote de formas de vida. La velocidad está realmente en que tú siembras todo el planeta para que no necesite expandirse y las plantas y los animales que ya existen para que no necesiten evolucionar.

La mayoría de estas formas de vida ya existen y es posible que solo necesiten algunos ajustes menores en el ADN para aumentar la capacidad de supervivencia.

Comenzarías con líquenes y algas simples para generar biomasa y comenzar a construir la atmósfera correcta. El siguiente es pastos y algas. Luego traería insectos y vida marina simple para comer dicha vida vegetal y hacer biomasa. Entonces cosas para comer esas cosas y así sucesivamente. Siembra en plantas con animales a juego.

Tu nave de terraformación sería un arca gigante de plantas y animales lista para ser sembrada en el nuevo planeta.

Todavía va a tomar siglos para terminar el trabajo, pero eso no es nada considerando que la Tierra tardó miles de millones de años en hacer lo mismo.

Puede que solo se necesiten décadas para que el planeta alcance el nivel en que un humano podría caminar por la superficie sin un traje espacial puesto, pero todavía siglos para un nuevo planeta como la Tierra.