我们能对火星进行“地球化改造”吗?不要抱太大期望

2021/7/28 9:55:29 来源:新浪科技 作者:叶子 责编:远洋

北京时间 7 月 28 日消息,据国外媒体报道,几乎每部科幻作品的开头(或结尾),都会有人类将火星改造为宜居星球的场景。但考虑到火星上刺骨的严寒、距太阳的距离、以及无处不在的尘埃,要想将火星转化为一个与地球相似的世界,恐怕比看上去还要困难。

死去的世界

早在数十亿年前,火星一度拥有稠密的、富含碳元素的大气,有液态水构成的湖泊和海洋,天空中甚至可能飘浮着蓬松的云朵。当时的太阳远比现在要小,光芒也微弱得多,但偶尔暴戾起来,威力又会远远强于今日。换句话说,如今的太阳系比 30 亿年前要宜居得多。但即便如此,火星却依然死气沉沉、毫无生机。

遗憾的是,火星的悲惨命运从一开始便已经注定了。它的体积比地球要小,意味着冷却速度比地球快得多。地球的地核仍是熔融状态,且不断旋转的铁核使得地球至今仍然拥有强大的地磁场,可以使太阳风偏离方向、不对我们造成影响。

火星冷却下来后,其核心变成了固体,磁场也随之消失,因而大气层完全暴露在了狂暴的太阳风中。过了 1 亿年左右,太阳风便将火星的大气层剥除殆尽。随着火星上的气压降到接近真空,地表海洋也逐渐沸腾蒸发,最终整个火星都变得干燥无比。

既然火星历史上一度与地球很相似,那么我们有没有可能恢复它往日的荣光呢?

火星的两极

恰巧,人类在“行星变暖”这方面有着相当丰富的经验。在经历了数个世纪的碳排放之后,我们仅凭简单的温室效应,就使地表温度提高了不少。人类活动排放出的二氧化碳既不影响阳光射入,又可阻止热辐射向外逃逸,就像在地球上盖了一张隐形的毛毯。

不断升高的地表温度加速了海洋水分的蒸发,以水蒸气的形式扩散到大气中,使得这床“毛毯”的保温性能进一步增强,导致地表温度进一步增加,因而进一步加速了海洋水分的蒸发…… 但如果这套机制在地球上可行,那么在火星上也许也行得通。我们对火星大气已经无计可施,因为它早已彻底消散在了太空中。但火星两极还藏有丰富的水冰和固态二氧化碳;而在火星各处,地表下方甚至可能还有更多。

如果我们能设法提高火星两极的温度,也许就能让足够的二氧化碳释放到大气中,激发温室效应。接下来,我们只需要静观其变、让物理学完成自己的工作,也许过个几百年,火星上的条件就不会像如今这样严酷了。

遗憾的是,这个看似简单的设想也许并不可行。

激进的想法

首先,我们要先研发出使火星两极升温的技术。人们对此提出了五花八门的方案,比如在极地地区撒满尘埃(通过减少阳光反射使其升温),或者在太空中安放一面巨大的镜子、将强光反射到火星表面上。但这些想法都需要现有技术产生飞跃性突破。在太空中造东西远远超出了我们当前的技术实力(以太空镜为例,我们需要在太空中开采 20 万吨铝。但到目前为止,我们在太空中的开采量仍然是零)。

此外,火星上封存的二氧化碳并不足以激发全球变暖趋势。目前,火星气压仅为地球海平面气压的 1%。就算将火星上的所有二氧化碳分子和水分子尽数释放到大气中,火星气压也只会增加到地球的 2%。在此基础上,要想避免你皮肤上的汗液和油脂在低温下沸腾蒸发,火星大气浓度还需要再增加一倍;而要想脱去加压宇航服,则需要增加到 10 倍才行。至于没有氧气的问题,那更是提都不用提了。

针对火星上温室气体不足的问题,有些人提出了一些颇为激进的方案。也许我们可以建一些特殊工厂,专门将氟氯化碳(一种相当棘手的温室气体)排放到火星上。或者我们可以从外层太阳系引入一些富含氨的彗星。氨气本身就是一种“优秀的”温室气体,并且最终会分解为无害的氮气。地球大气层大部分就是由氮气组成的。

假设我们能攻克这些提案存在的技术挑战,还有一大障碍需要解决:火星没有磁场。除非我们能将火星整个保护起来,否则我们排入火星大气的每一个分子都会被太阳风吹走,就像用沙子造金字塔一样困难。

也有人提出了一些颇具创意的解决方案。也许我们可以在太空中打造一块巨型磁铁,使吹往火星的太阳风转向。或者也可以用超导体绕火星一圈,为火星打造一个“人造磁层”。

当然,这些所谓的解决方案对技术水平要求太高,我们根本无力实现。那么,我们究竟有没有可能对火星进行改造、使之变得宜居一些呢?只能说可能性还是有的,毕竟这些解决方案并不违背基本物理法则。不过,还是不要抱太大期望为好。

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关键词:火星地球

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