把火星改造成第二個地球，可能嗎？

2023-04-01 21:23:18

製作:中國科普

製作:haibaraemily

生產者:計算機網絡信息中心

火星是太陽系中離地球最近的行星之一。尤其是當人們揭開金星的神秘面紗，失望地發現金星是一顆「死星」，具有極高的溫度、高壓、酸性大氣和毒性，火星就變得更像一顆溫和可親的希望之星。

各種證據表明，火星曾經可能是一個像地球一樣適合居住的天堂。那是30多億年前的事了，那時火星內部還活著，外部有厚厚的大氣層。磁場也可以保護火星上的一切。火星表面曾經可能有豐富的液態水，甚至是廣闊的海洋。

曾經假設的火星地圖。資料來源:美國航天局

只是現在，他們都消失了。

火星內部逐漸冷卻，磁場慢慢消失，大氣消散，然後表面的液態水也不能倖免。

火星表面終於變成了我們今天看到的樣子:寒冷、乾燥、死寂。

今天是火星。資料來源:美國航天局

然而，火星的轉變似乎並非沒有希望。看來，讓火星再次擁有大氣和水並非不可能。

畢竟，近年來的許多新發現是如此令人欣慰:

2008年，美國宇航局的鳳凰號著陸器在火星北極附近的淺層地下挖掘了水冰。

2018年初，美國宇航局的火星勘測軌道飛行器(MRO)在火星中緯度地區發現了大量純淨的地下水冰(詳見:https://mp.weixin.qq.com/s/eKAV84awZh6YQIZPGYJ-xg)。

2018年7月，歐洲+機構火星快車探測器的雷達數據顯示，火星南極冰層下可能有一個鹽湖(詳見:https://mp.weixin.qq.com/s/Pl7jNjdroXJ92SuMtM1VNw)。

有了水，大氣會怎麼樣？

現在火星只有一個非常薄的大氣層，平均表面壓力只有6毫巴(即0.006巴，或600帕)，離地球表面的1個標準大氣壓(大約可以認為是1巴)太遠了。

如果火星上所有現存的二氧化碳儲量，甚至是含碳儲量都轉化為二氧化碳氣體，火星還會有厚大氣層嗎？火星上的壓力越來越大，所以火星移民可以不穿厚重的衣服在戶外工作。此外，二氧化碳，一種溫室氣體，可以保持火星溫暖，這樣火星就不會繼續冷卻，液態水可以穩定地存在於火星表面。把它想像成美麗的...

早在50年前卡爾·薩根

△1971年，卡爾·薩根試圖計算如果火星北極冰蓋融化揮發，釋放的二氧化碳是否會改變火星的大氣和生態，從而使液態水能夠穩定存在。當然，當時的人們對火星北極冰蓋的儲量知之甚少。來源:參考資料

火星北極和南極冰蓋包含水冰和乾冰(固體二氧化碳)。資料來源:美國航天局

2)火星表層土壤(風化層)

火星的風化層顆粒可以吸附某些二氧化碳，例如:平均每克玄武巖可以吸附0.002克二氧化碳，每克祖母綠(一種可能出現在火星上的代表性粘土礦物)可以吸附0.005克二氧化碳，每克橙色玄玻璃(玄武巖在富含水和二氧化碳的環境中高度風化的產物)可以吸附0.015克二氧化碳。

火星上三種可能的代表性礦物的二氧化碳吸收能力。改編自:參考文獻

德爾塔火星勘測軌道器(MRO)北半球低緯度地區尼利窩平原成分的數據圖，這是火星上目前暴露於地表的最大碳酸鹽礦物富集區。綠色代表富含碳酸鹽的成分，棕色代表富含橄欖巖的砂粒，紫色代表玄武巖。資料來源:NASA/JPL/Caltech/jhapl/univ of Arizona。

所有這些加起來只佔地球大氣壓力的10%。

問題是，以目前的技術，這些二氧化碳儲量實際上不可能達到100%的利用率，其中只有一部分最終能轉化為二氧化碳氣體並釋放到火星大氣中。更重要的是，由於沒有磁場保護，火星的大氣層仍然在太陽風的轟擊下不斷向外逃逸——再也沒有回來。

考慮到這些因素，火星的大氣壓力應該只增加到20毫巴，即地球大氣壓力的2%。溫室效應導致的變暖最多只有10度，遠遠不足以保持液態水的穩定。

換句話說，以人類目前的科技水平，如果人類想移民火星，就不可能在戶外自由活動。

然而，沒有必要太沮喪。火星移民並非不可能。我們仍然可以通過建立一個封閉的火星基地或直接生活在地面上來長期生存，這樣人類和生物就可以在封閉的環境中建立一個生態圈。

此外，封閉的環境更安全，不容易被隕石擊中。想想吧...

參考

本文僅代表作者的觀點，並不代表中國科普博覽會的立場。