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火星变成新地球 火星大改造能实现吗?

漫步宇宙 2018-08-04 22:30:05 阅读:次

1971年,天文学家卡尔•萨根提出“行星工程学”融化火星极地冰,创造温和环境。天体生物学家克里麦克凯伊认为只要火星上存在足够的二氧化碳、水和氮,就完全可以对火星进行地球化改造。但根据一项新研究,现有技术根本无法改造火星环境。

火星变成新地球 火星大改造能实现吗?

火星地球化改造过程

一些科学家认为对火星进行地球化改造并非一个遥不可及的梦想。如果能够让这个梦想照进现实,死一般沉寂的火星将变成一颗生机勃勃的星球。所谓的地球化改造是指:利用冰封在土壤中的二氧化碳再造火星大气层。这种温室气体的升温效应将改变火星气候。随着温度升高,地上和地下的大量水冰融化。最终,火星上将出现与地球类似的海洋和可以呼吸的空气。

火星地球化改造并不是最近才有的想法。早在1971年,著名天文学家卡尔•萨根便提出“行星工程学”的概念。具体地说,就是融化火星极地水冰,从而创造出更温和的环境。20年后,天体生物学家克里斯多弗•麦克凯伊重新聚焦这一想法,认为只要火星上存在足够的二氧化碳、水和氮,不断挥发并进入大气层,就完全可能对火星进行地球化改造。但根据一项新研究,利用现有技术根本无法将火星变成地球的后花园。

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经过地球化改造的火星

此项研究由科罗拉多大学的行星学家布鲁斯·贾科斯基和北亚利桑那大学的克里斯托夫·爱德华兹进行。贾科斯基表示:“我们首次对火星上的二氧化碳储量进行合理评估。大量二氧化碳迷失在太空中,只有少量存在于极地水冰和浅层含碳矿物,深层碳酸盐的储量仍是一个未知数。”即使将禁锢在岩石和水分子笼形化合物中的二氧化碳算在内,仍无法达到地球化改造的要求。贾科斯基说:“即使将所有这些二氧化碳注入大气层,数量也不足以让火星大幅升温。”

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经过地球化改造的火星

地球表面的大气压在1巴左右。你需要在火星上释放大量二氧化碳,才能让地表温度达到冰点以上。即使气压达到250毫巴,也足以在很大程度上改变火星气候。火星当前的地质特征和地表形态说明,古代的火星曾存在液态水。也就是说,火星一度拥有足够高的温度和气压,如此才能留住液态水。

贾科斯基指出如果火星的二氧化碳比重与地球和金星相同,意味着相当于20巴的二氧化碳以碳酸盐的形式矿化,冻结在极地冰层中。他说:“过去40年,火星探索的重点始终是搜寻碳酸盐沉积物。科学家认为这种物质一定存在,因为二氧化碳一定躲在什么地方。如果二氧化碳躲藏在地壳,我们可以获取。如果进入高空并迷失在大气层,那就一去不复反。”

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艺术概念图,火星基地栽种的作物

根据新的雷达数据,科学家更新了火星极地冰盖的二氧化碳数量。火星侦察轨道器收集碳酸盐分布数据。“火星大气与挥发演化”探测器自2014年开始环绕火星运行,对迷失在太空中的二氧化碳进行量化。如果你是一名火星地球化改造的支持者,你一定对观测数据感到非常失望。

极地冰盖能让你拿到大约15毫巴,露天开采的碳酸盐矿也只能贡献不到15毫巴,即使深入地下开采,最多也不过150毫巴。表皮土吸收的二氧化碳呢?即使对深度100米的火星土壤进行处理,也只能拿到40毫巴。贾科斯基说:“让火星大气压升高40或者50毫巴以上几乎是不可能的。没有足够的大气压,便无法对气温产生实质性影响。即使你能够将气压升高幅度提高两三倍,也达不到大幅升温所需的程度。”

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载人探火任务艺术概念图

贾科斯基也许是错的。地球化改造先驱者克里斯多弗•麦克凯伊认为希望仍旧存在。他说:“地球化改造的关键是火星上的CO2、N2和H2O数量。不幸的是,这个问题尚未找到确切答案。”“火星大气与挥发演化”探测器的观测数据只证明部分二氧化碳逃逸,而不是全部。也就是说,火星上仍可能存在大量二氧化碳。麦克凯伊说:“对于火星地下的二氧化碳数量,我们仍不确定。我们并没有掌握准确数据,需要进行深度钻探,以找到确切答案。”

火星探测不断带来惊喜。上周,科学家宣布在火星南极地下发现一个液态水湖。当前的观测数据并不能阻止火星改造倡导者的脚步。火星学会主席、《赶往火星:红色星球定居计划》作者罗伯特·祖布林表示,贾科斯基公布的数据确实让人陷入悲观。不过,祖布林并不需要1巴,只需要300毫巴,也就是珠峰上的气压。他说:“200毫巴气压就意味着无需穿航天服。你可以建造一个半球形栖息地,内部和外部气压相同。”

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经过地球化改造的火星

祖布林和麦克凯伊都对火星地球化改造抱有很高期待。火星表皮土含有大量氯,可以用这些氯生产氯氟化碳——一种人造温室气体。我们也可以借助所谓的“超级温室气体”完成改造工作,但前提是知道任何制造和释放,同时又不破坏火星的臭氧层。一旦臭氧层破坏,紫外辐射将与宇宙辐射一起轰炸火星。(如果你认为能够对火星进行地球化改造,你也一定相信人类活动导致气候变化,因为两者的过程是一样的。)

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“好奇”号火星车,正对火星进行勘测

火星上的水与地球不同,如果火星上存在生命,也一定不同于地球生命。利用地球生命对火星进行改造虽然是一个创世过程,但对于火星本土生命则是一个灭世过程。改造火星不仅是一个科学和政策问题,同时也是一个伦理问题。

一定要改造火星吗?贾科斯基对火星地球化改造的合理性提出质疑。他说:“有人认为应该给地球找一个备份,一旦我们把地球玩坏了,便可以启动这个备用系统。我觉得这种观点站不住脚。相对于改造火星环境,保护好地球环境显然要容易的多。我们为何要舍近求远,舍易求难?”

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