火星改造：从科幻走向现实的可能

⭐发布日期：2024年10月08日 | 来源:四季书斋

⭐作者：王付利责任编辑:Admin

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几十年来，将火星改造成人类宜居环境的想法一直吸引着科学家、工程师和梦想家。

火星大气稀薄、温度低、表面缺乏液态水，对人类生命来说环境十分恶劣。改造火星环境的目的是改变火星环境，使其更像地球，能够支持人类生命和陆地生态系统。实现这一目标需要采取多方面措施，包括大气工程、栖息地建设和引入能够在火星环境中繁衍生息的生命形式。

改造火星的第一步是解决其稀薄的大气层问题，大气层主要由二氧化碳 (CO2) 组成，气压不足以维持液态水的存在。为了增加大气压力和温度，科学家提出了几种方法。

第一种方法是将二氧化碳、甲烷 (CH4) 和氟利昂 (CFC) 等温室气体引入火星大气层。

具体方案：从火星上开采，要么从地球（或金星、土卫六和太阳系外）引入额外的二氧化碳、甲烷、氨和氯氟烃。当这些强效温室气体，释放到大气中时，它会分解成氮和氢，导致大气压力和变暖。

这一过程并可能释放极地冰盖和风化层，进一步加厚大气层。

另一种方法是部署大型轨道太阳镜，将阳光反射到火星表面，提高温度并刺激土壤和冰盖释放气体。

不幸的是，这两种改造火星的计划都面临尚未解决的障碍，其中最主要的是费用、距离以及对目前尚不存在的技术的需求。引发温室效应并使火星表面变暖需要大量的温室气体，而运输这些气体将非常困难且成本高昂。再如开采或进口，这些方案需要不止一支航天舰队往返火星、金星或太阳系外运作，或在火星上进行大规模采矿作业。

得益于好奇号和毅力号等任务，美国的一个团队已经获得了多个岩石和土壤样本进行分析，知道火星上的尘埃颗粒富含铁和铝。当这些颗粒被制成长约 9 微米（相当于人类头发的宽度）的导电纳米棒并以不同的形状排列时，它们可以释放到大气中，在那里它们会吸收和散射阳光。

为了确定这些粒子对火星大气的影响程度，研究小组利用西北大学的Quest 高性能计算集群和芝加哥大学研究计算中心(RCC)的Midway 2 计算集群进行了模拟。基于 10 年的粒子寿命，模拟了两个气候模型，其中每秒有 30 升（7.9 加仑）的纳米粒子持续发射到大气中。他们的结果表明，这一过程将使火星升温超过 30 °C（86 °F），足以引发极地冰盖融化。

根据他们的模拟，该团队发现他们的方法比第一种在火星上引发温室效应的提议效率高出 5,000 倍以上。

一旦大气层变厚变暖，下一个挑战就是产生一个氧气含量充足的可呼吸大气层。这需要引入光合生物，如蓝藻藻类或植物，它们可以通过光合作用将二氧化碳转化为氧气。这些先锋物种可以经过改造，以抵御火星环境，如低温、高辐射水平和贫瘠的土壤。