火星變成新地球 火星大改造能實現嗎?

1971年,天文學傢卡爾?薩根提出“行星工程學”融化火星極地冰,創造溫和環境。天體生物學傢克裡麥克凱伊認為隻要火星上存在足夠的二氧化碳、水和,就完全可以對火星進行地球化改造。但根據一項新研究,現有技術根本無法改造火星環境。

火星變成新地球 火星大改造能實現嗎?

火星地球化改造過程

一些科學傢認為對火星進行地球化改造並非一個遙不可及的夢想。如果能夠讓這個夢想照進現實,死一般沉寂的火星將變成一顆生機勃勃的星球。所謂的地球化改造是指:利用冰封在土壤中的二氧化碳再造火星大氣層。這種溫室氣體的升溫效應將改變火星氣候。隨著溫度升高,地上和地下的大量水冰融化。最終,火星上將出現與地球類似的海洋和可以呼吸的空氣。

火星地球化改造並不是最近才有的想法。早在1971年,著名天文學傢卡爾?薩根便提出“行星工程學”的概念。具體地說,就是融化火星極地水冰,從而創造出更溫和的環境。20年後,天體生物學傢克裡斯多弗?麥克凱伊重新聚焦這一想法,認為隻要火星上存在足夠的二氧化碳、水和氮,不斷揮發並進入大氣層,就完全可能對火星進行地球化改造。但根據一項新研究,利用現有技術根本無法將火星變成地球的後花園。

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經過地球化改造的火星

此項研究由科羅拉多大學的行星學傢佈魯斯·賈科斯基和北亞利桑那大學的克裡斯托夫·愛德華茲進行。賈科斯基表示:“我們首次對火星上的二氧化碳儲量進行合理評估。大量二氧化碳迷失在太空中,隻有少量存在於極地水冰和淺層含碳礦物,深層碳酸鹽的儲量仍是一個未知數。”即使將禁錮在巖石和水分子籠形化合物中的二氧化碳算在內,仍無法達到地球化改造的要求。賈科斯基說:“即使將所有這些二氧化碳註入大氣層,數量也不足以讓火星大幅升溫。”

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經過地球化改造的火星

地球表面的大氣壓在1巴左右。你需要在火星上釋放大量二氧化碳,才能讓地表溫度達到冰點以上。即使氣壓達到250毫巴,也足以在很大程度上改變火星氣候。火星當前的地質特征和地表形態說明,古代的火星曾存在液態水。也就是說,火星一度擁有足夠高的溫度和氣壓,如此才能留住液態水。

賈科斯基指出如果火星的二氧化碳比重與地球和金星相同,意味著相當於20巴的二氧化碳以碳酸鹽的形式礦化,凍結在極地冰層中。他說:“過去40年,火星探索的重點始終是搜尋碳酸鹽沉積物。科學傢認為這種物質一定存在,因為二氧化碳一定躲在什麼地方。如果二氧化碳躲藏在地殼,我們可以獲取。如果進入高空並迷失在大氣層,那就一去不復反。”

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藝術概念圖,火星基地栽種的作物

根據新的雷達數據,科學傢更新瞭火星極地冰蓋的二氧化碳數量。火星偵察軌道器收集碳酸鹽分佈數據。“火星大氣與揮發演化”探測器自2014年開始環繞火星運行,對迷失在太空中的二氧化碳進行量化。如果你是一名火星地球化改造的支持者,你一定對觀測數據感到非常失望。

極地冰蓋能讓你拿到大約15毫巴,露天開采的碳酸鹽礦也隻能貢獻不到15毫巴,即使深入地下開采,最多也不過150毫巴。表皮土吸收的二氧化碳呢?即使對深度100米的火星土壤進行處理,也隻能拿到40毫巴。賈科斯基說:“讓火星大氣壓升高40或者50毫巴以上幾乎是不可能的。沒有足夠的大氣壓,便無法對氣溫產生實質性影響。即使你能夠將氣壓升高幅度提高兩三倍,也達不到大幅升溫所需的程度。”

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載人探火任務藝術概念圖

賈科斯基也許是錯的。地球化改造先驅者克裡斯多弗?麥克凱伊認為希望仍舊存在。他說:“地球化改造的關鍵是火星上的CO2、N2和H2O數量。不幸的是,這個問題尚未找到確切答案。”“火星大氣與揮發演化”探測器的觀測數據隻證明部分二氧化碳逃逸,而不是全部。也就是說,火星上仍可能存在大量二氧化碳。麥克凱伊說:“對於火星地下的二氧化碳數量,我們仍不確定。我們並沒有掌握準確數據,需要進行深度鉆探,以找到確切答案。”

火星探測不斷帶來驚喜。上周,科學傢宣佈在火星南極地下發現一個液態水湖。當前的觀測數據並不能阻止火星改造倡導者的腳步。火星學會主席、《趕往火星:紅色星球定居計劃》作者羅伯特·祖佈林表示,賈科斯基公佈的數據確實讓人陷入悲觀。不過,祖佈林並不需要1巴,隻需要300毫巴,也就是珠峰上的氣壓。他說:“200毫巴氣壓就意味著無需穿航天服。你可以建造一個半球形棲息地,內部和外部氣壓相同。”

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經過地球化改造的火星

祖佈林和麥克凱伊都對火星地球化改造抱有很高期待。火星表皮土含有大量氯,可以用這些氯生產氯氟化碳——一種人造溫室氣體。我們也可以借助所謂的“超級溫室氣體”完成改造工作,但前提是知道任何制造和釋放,同時又不破壞火星的臭氧層。一旦臭氧層破壞,紫外輻射將與宇宙輻射一起轟炸火星。(如果你認為能夠對火星進行地球化改造,你也一定相信人類活動導致氣候變化,因為兩者的過程是一樣的。)

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“好奇”號火星車,正對火星進行勘測

火星上的水與地球不同,如果火星上存在生命,也一定不同於地球生命。利用地球生命對火星進行改造雖然是一個創世過程,但對於火星本土生命則是一個滅世過程。改造火星不僅是一個科學和政策問題,同時也是一個倫理問題。

一定要改造火星嗎?賈科斯基對火星地球化改造的合理性提出質疑。他說:“有人認為應該給地球找一個備份,一旦我們把地球玩壞瞭,便可以啟動這個備用系統。我覺得這種觀點站不住腳。相對於改造火星環境,保護好地球環境顯然要容易的多。我們為何要舍近求遠,舍易求難?”

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