1971年，天文學(xué)家卡爾?薩根提出“行星工程學(xué)”融化火星極地水冰，創(chuàng)造溫和環(huán)境。天體生物學(xué)家克里麥克凱伊認(rèn)為只要火星上存在足夠的二氧化碳、水和氮，就完全可以對(duì)火星進(jìn)行地球化改造。但根據(jù)一項(xiàng)新研究，現(xiàn)有技術(shù)根本無(wú)法改造火星環(huán)境。
火星地球化改造過(guò)程
一些科學(xué)家認(rèn)為對(duì)火星進(jìn)行地球化改造并非一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。如果能夠讓這個(gè)夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，死一般沉寂的火星將變成一顆生機(jī)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(yīng)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(xiàn)與地球類似的海洋和可以呼吸的空氣。
火星地球化改造并不是最近才有的想法。早在1971年，著名天文學(xué)家卡爾?薩根便提出“行星工程學(xué)”的概念。具體地說(shuō)，就是融化火星極地水冰，從而創(chuàng)造出更溫和的環(huán)境。20年后，天體生物學(xué)家克里斯多弗?麥克凱伊重新聚焦這一想法，認(rèn)為只要火星上存在足夠的二氧化碳、水和氮，不斷揮發(fā)并進(jìn)入大氣層，就完全可能對(duì)火星進(jìn)行地球化改造。但根據(jù)一項(xiàng)新研究，利用現(xiàn)有技術(shù)根本無(wú)法將火星變成地球的后花園。
經(jīng)過(guò)地球化改造的火星
此項(xiàng)研究由科羅拉多大學(xué)的行星學(xué)家布魯斯·賈科斯基和北亞利桑那大學(xué)的克里斯托夫·愛(ài)德華茲進(jìn)行。賈科斯基表示：“我們首次對(duì)火星上的二氧化碳儲(chǔ)量進(jìn)行合理評(píng)估。大量二氧化碳迷失在太空中，只有少量存在于極地水冰和淺層含碳礦物，深層碳酸鹽的儲(chǔ)量仍是一個(gè)未知數(shù)?！奔词箤⒔d在巖石和水分子籠形化合物中的二氧化碳算在內(nèi)，仍無(wú)法達(dá)到地球化改造的要求。賈科斯基說(shuō)：“即使將所有這些二氧化碳注入大氣層，數(shù)量也不足以讓火星大幅升溫?！?br />
經(jīng)過(guò)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(dá)到冰點(diǎn)以上。即使氣壓達(dá)到250毫巴，也足以在很大程度上改變火星氣候?；鹦钱?dāng)前的地質(zhì)特征和地表形態(tài)說(shuō)明，古代的火星曾存在液態(tài)水。也就是說(shuō)，火星一度擁有足夠高的溫度和氣壓，如此才能留住液態(tài)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(dāng)于20巴的二氧化碳以碳酸鹽的形式礦化，凍結(jié)在極地冰層中。他說(shuō)：“過(guò)去40年，火星探索的重點(diǎn)始終是搜尋碳酸鹽沉積物?？茖W(xué)家認(rèn)為這種物質(zhì)一定存在，因?yàn)槎趸家欢ǘ阍谑裁吹胤?。如果二氧化碳躲藏在地殼，我們可以獲取。如果進(jìn)入高空并迷失在大氣層，那就一去不復(fù)反?！?br />
藝術(shù)概念圖，火星基地栽種的作物
根據(jù)新的雷達(dá)數(shù)據(jù)，科學(xué)家更新了火星極地冰蓋的二氧化碳數(shù)量?；鹦莻刹燔壍榔魇占妓猁}分布數(shù)據(jù)?！盎鹦谴髿馀c揮發(fā)演化”探測(cè)器自2014年開(kāi)始環(huán)繞火星運(yùn)行，對(duì)迷失在太空中的二氧化碳進(jìn)行量化。如果你是一名火星地球化改造的支持者，你一定對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)感到非常失望。
極地冰蓋能讓你拿到大約15毫巴，露天開(kāi)采的碳酸鹽礦也只能貢獻(xiàn)不到15毫巴，即使深入地下開(kāi)采，最多也不過(guò)150毫巴。表皮土吸收的二氧化碳呢？即使對(duì)深度100米的火星土壤進(jìn)行處理，也只能拿到40毫巴。賈科斯基說(shuō)：“讓火星大氣壓升高40或者50毫巴以上幾乎是不可能的。沒(méi)有足夠的大氣壓，便無(wú)法對(duì)氣溫產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。即使你能夠?qū)鈮荷叻忍岣邇扇?，也達(dá)不到大幅升溫所需的程度?！?br />
載人探火任務(wù)藝術(shù)概念圖
賈科斯基也許是錯(cuò)的。地球化改造先驅(qū)者克里斯多弗?麥克凱伊認(rèn)為希望仍舊存在。他說(shuō)：“地球化改造的關(guān)鍵是火星上的CO2、N2和H2O數(shù)量。不幸的是，這個(gè)問(wèn)題尚未找到確切答案?！薄盎鹦谴髿馀c揮發(fā)演化”探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)只證明部分二氧化碳逃逸，而不是全部。也就是說(shuō)，火星上仍可能存在大量二氧化碳。麥克凱伊說(shuō)：“對(duì)于火星地下的二氧化碳數(shù)量，我們?nèi)圆淮_定。我們并沒(méi)有掌握準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行深度鉆探，以找到確切答案?！?br />火星探測(cè)不斷帶來(lái)驚喜。上周，科學(xué)家宣布在火星南極地下發(fā)現(xiàn)一個(gè)液態(tài)水湖。當(dāng)前的觀測(cè)數(shù)據(jù)并不能阻止火星改造倡導(dǎo)者的腳步?；鹦菍W(xué)會(huì)主席、《趕往火星：紅色星球定居計(jì)劃》作者羅伯特·祖布林表示，賈科斯基公布的數(shù)據(jù)確實(shí)讓人陷入悲觀。不過(guò)，祖布林并不需要1巴，只需要300毫巴，也就是珠峰上的氣壓。他說(shuō)：“200毫巴氣壓就意味著無(wú)需穿航天服。你可以建造一個(gè)半球形棲息地，內(nèi)部和外部氣壓相同?！?br />
經(jīng)過(guò)地球化改造的火星
祖布林和麥克凱伊都對(duì)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(chǎn)氯氟化碳——一種人造溫室氣體。我們也可以借助所謂的“超級(jí)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(shí)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(rèn)為能夠?qū)鹦沁M(jìn)行地球化改造，你也一定相信人類活動(dòng)導(dǎo)致氣候變化，因?yàn)閮烧叩倪^(guò)程是一樣的。）
“好奇”號(hào)火星車，正對(duì)火星進(jìn)行勘測(cè)
火星上的水與地球不同，如果火星上存在生命，也一定不同于地球生命。利用地球生命對(duì)火星進(jìn)行改造雖然是一個(gè)創(chuàng)世過(guò)程，但對(duì)于火星本土生命則是一個(gè)滅世過(guò)程。改造火星不僅是一個(gè)科學(xué)和政策問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)倫理問(wèn)題。
一定要改造火星嗎？賈科斯基對(duì)火星地球化改造的合理性提出質(zhì)疑。他說(shuō)：“有人認(rèn)為應(yīng)該給地球找一個(gè)備份，一旦我們把地球玩壞了，便可以啟動(dòng)這個(gè)備用系統(tǒng)。我覺(jué)得這種觀點(diǎn)站不住腳。相對(duì)于改造火星環(huán)境，保護(hù)好地球環(huán)境顯然要容易的多。我們?yōu)楹我峤筮h(yuǎn)，舍易求難？”
