Если мы начнем рассуждать возможности существования жизни или даже разумной цивилизации на другой планете, то первое что нужно понимать – важнейшим химическим веществом, обеспечивающим процессы жизнедеятельности, является фосфор. Писатель – фантаст Айзек Азимов называл этой химический элемент «узким местом жизни».
Азимов отмечал, что некоторые химические элементы чаще встречаются в телах земных живых существ, чем в скалах и почве, из которых состоит Земля. По сравнению с камнями этот элемент в основном сосредоточен в живых существах. Чем выше коэффициент концентрации вещества в организме, тем более важным для него является химический элемент. И тем реже этот элемент обнаруживается в камнях. Безусловно, элементом с наивысшим коэффициентом концентрации в живых организмах является фосфор.
Это обстоятельство говорит о том, что количество одновременно живущих существ на нашей планете (общая биомасса) ограничено. Это ограничение накладывает количество на Земле фосфора. Этот элемент будет первым, который в итоге закончится. Если нам будет не хватать естественного земного фосфора, его придется импортировать из космоса. Правда, есть и другие жизненно важные элементы. Но фосфор – это то, что кончится первым.
Критический фосфор
Наличие фосфора – критический фактор роста внеземных колоний. Будь то планетарные или космические среды обитания. Это также фактор, который придется учитывать при проектировании замкнутых систем жизнеобеспечения космических кораблей.
Какие последствия недостаток фосфора может иметь для внеземных колоний? Если не будет притока фосфора извне, ни один ребенок не сможет родиться, пока кто-то не умрет. Размер популяции колонии не будет расти без пополнения запасов фосфора. Однако даже при нулевом росте населения могут потребоваться драконовские меры. Такие, например, как эвтаназия для граждан, достигших определенного возраста. Не говоря уже о работе полиции. Которая будет заниматься случаями незаконных родов.
Другим следствием проблемы фосфора является то, что при смерти человека фосфор и азот в их организме не могут быть потрачены впустую. Вероятно, будет производиться обязательная кремация. С процедурой последующего выделения ценных фосфора и азота, тщательно извлеченными из пепла. Или тела должны будут быть компостированы. Или, если у ближайшего родственника, оставшегося у покойного, есть ферма, пепел будет разрешено развеять над ней по семейным традициям. Так или иначе, фосфор и азот должны быть переработаны.
Это напоминает цитату из Дюны Фрэнка Герберта: «Плоть человека принадлежит ему, вода принадлежит племени». На засушливой пустынной планете Арракис из тел ушедших извлекали всю воду, прежде чем они подвергались захоронению.
Конечно в крайнем случае фосфор можно синтезировать путем термоядерного синтеза. Но это было бы безумно дорого.
Азот, необходимый для удобрений – еще один важный элемент, не имеющий серьезного и мощного внеземного источника.
Есть в астероидах
Известно, что в астероидах С-типа содержится немного фосфора.Это дает возможность предположить, что именно такие астероиды будут использоваться для получения полезных ископаемых в первую очередь. Азот есть в аммиаке, который можно найти в атмосфере планет – газовых гигантов (но они находятся довольно далеко от Земли). Также свободный азот есть в атмосфере Титана.
Ситуация с фосфором уже сейчас становится напряженной на Земле. В 2011 году было отмечено, что мировой спрос на фосфор (в основном для нужд сельского хозяйства) растет примерно в два раза быстрее, чем происходит рост населения. Некоторые исследователи утверждают, что Земля достигнет пикового спроса на фосфор примерно к 2030 году. А глобальные запасы элемента истощаться в течение 50-100 лет (начиная с 2009 года). Основной причиной, по которой фосфор становится невыгодным для вторичной переработки, являются то, что сельскохозяйственный стоки, как и продукты жизнедеятельности человека и животных, распыляются в океане.
Человечеству просто необходимо уже сейчас задуматься о создании новых методов ведения сельского хозяйства. Нужно минимизировать стоки и построить очистные сооружения, предназначенные для эффективного сбора фосфора.