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我們能對(duì)火星進(jìn)行“地球化改造”嗎?不要抱太大期望

2021/7/28 9:55:29 來源:新浪科技 作者:葉子 責(zé)編:遠(yuǎn)洋

北京時(shí)間 7 月 28 日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,幾乎每部科幻作品的開頭(或結(jié)尾),都會(huì)有人類將火星改造為宜居星球的場(chǎng)景。但考慮到火星上刺骨的嚴(yán)寒、距太陽的距離、以及無處不在的塵埃,要想將火星轉(zhuǎn)化為一個(gè)與地球相似的世界,恐怕比看上去還要困難。

死去的世界

早在數(shù)十億年前,火星一度擁有稠密的、富含碳元素的大氣,有液態(tài)水構(gòu)成的湖泊和海洋,天空中甚至可能飄浮著蓬松的云朵。當(dāng)時(shí)的太陽遠(yuǎn)比現(xiàn)在要小,光芒也微弱得多,但偶爾暴戾起來,威力又會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于今日。換句話說,如今的太陽系比 30 億年前要宜居得多。但即便如此,火星卻依然死氣沉沉、毫無生機(jī)。

遺憾的是,火星的悲慘命運(yùn)從一開始便已經(jīng)注定了。它的體積比地球要小,意味著冷卻速度比地球快得多。地球的地核仍是熔融狀態(tài),且不斷旋轉(zhuǎn)的鐵核使得地球至今仍然擁有強(qiáng)大的地磁場(chǎng),可以使太陽風(fēng)偏離方向、不對(duì)我們?cè)斐捎绊憽?/p>

火星冷卻下來后,其核心變成了固體,磁場(chǎng)也隨之消失,因而大氣層完全暴露在了狂暴的太陽風(fēng)中。過了 1 億年左右,太陽風(fēng)便將火星的大氣層剝除殆盡。隨著火星上的氣壓降到接近真空,地表海洋也逐漸沸騰蒸發(fā),最終整個(gè)火星都變得干燥無比。

既然火星歷史上一度與地球很相似,那么我們有沒有可能恢復(fù)它往日的榮光呢?

火星的兩極

恰巧,人類在“行星變暖”這方面有著相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。在經(jīng)歷了數(shù)個(gè)世紀(jì)的碳排放之后,我們僅憑簡(jiǎn)單的溫室效應(yīng),就使地表溫度提高了不少。人類活動(dòng)排放出的二氧化碳既不影響陽光射入,又可阻止熱輻射向外逃逸,就像在地球上蓋了一張隱形的毛毯。

不斷升高的地表溫度加速了海洋水分的蒸發(fā),以水蒸氣的形式擴(kuò)散到大氣中,使得這床“毛毯”的保溫性能進(jìn)一步增強(qiáng),導(dǎo)致地表溫度進(jìn)一步增加,因而進(jìn)一步加速了海洋水分的蒸發(fā)…… 但如果這套機(jī)制在地球上可行,那么在火星上也許也行得通。我們對(duì)火星大氣已經(jīng)無計(jì)可施,因?yàn)樗缫褟氐紫⒃诹颂罩?。但火星兩極還藏有豐富的水冰和固態(tài)二氧化碳;而在火星各處,地表下方甚至可能還有更多。

如果我們能設(shè)法提高火星兩極的溫度,也許就能讓足夠的二氧化碳釋放到大氣中,激發(fā)溫室效應(yīng)。接下來,我們只需要靜觀其變、讓物理學(xué)完成自己的工作,也許過個(gè)幾百年,火星上的條件就不會(huì)像如今這樣嚴(yán)酷了。

遺憾的是,這個(gè)看似簡(jiǎn)單的設(shè)想也許并不可行。

激進(jìn)的想法

首先,我們要先研發(fā)出使火星兩極升溫的技術(shù)。人們對(duì)此提出了五花八門的方案,比如在極地地區(qū)撒滿塵埃(通過減少陽光反射使其升溫),或者在太空中安放一面巨大的鏡子、將強(qiáng)光反射到火星表面上。但這些想法都需要現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生飛躍性突破。在太空中造東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們當(dāng)前的技術(shù)實(shí)力(以太空鏡為例,我們需要在太空中開采 20 萬噸鋁。但到目前為止,我們?cè)谔罩械拈_采量仍然是零)。

此外,火星上封存的二氧化碳并不足以激發(fā)全球變暖趨勢(shì)。目前,火星氣壓僅為地球海平面氣壓的 1%。就算將火星上的所有二氧化碳分子和水分子盡數(shù)釋放到大氣中,火星氣壓也只會(huì)增加到地球的 2%。在此基礎(chǔ)上,要想避免你皮膚上的汗液和油脂在低溫下沸騰蒸發(fā),火星大氣濃度還需要再增加一倍;而要想脫去加壓宇航服,則需要增加到 10 倍才行。至于沒有氧氣的問題,那更是提都不用提了。

針對(duì)火星上溫室氣體不足的問題,有些人提出了一些頗為激進(jìn)的方案。也許我們可以建一些特殊工廠,專門將氟氯化碳(一種相當(dāng)棘手的溫室氣體)排放到火星上。或者我們可以從外層太陽系引入一些富含氨的彗星。氨氣本身就是一種“優(yōu)秀的”溫室氣體,并且最終會(huì)分解為無害的氮?dú)?。地球大氣層大部分就是由氮?dú)饨M成的。

假設(shè)我們能攻克這些提案存在的技術(shù)挑戰(zhàn),還有一大障礙需要解決:火星沒有磁場(chǎng)。除非我們能將火星整個(gè)保護(hù)起來,否則我們排入火星大氣的每一個(gè)分子都會(huì)被太陽風(fēng)吹走,就像用沙子造金字塔一樣困難。

也有人提出了一些頗具創(chuàng)意的解決方案。也許我們可以在太空中打造一塊巨型磁鐵,使吹往火星的太陽風(fēng)轉(zhuǎn)向。或者也可以用超導(dǎo)體繞火星一圈,為火星打造一個(gè)“人造磁層”。

當(dāng)然,這些所謂的解決方案對(duì)技術(shù)水平要求太高,我們根本無力實(shí)現(xiàn)。那么,我們究竟有沒有可能對(duì)火星進(jìn)行改造、使之變得宜居一些呢?只能說可能性還是有的,畢竟這些解決方案并不違背基本物理法則。不過,還是不要抱太大期望為好。

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