我們能對火星進行「地球化改造」嗎?

7月28日消息,據媒體報導,幾乎每部科幻作品的開頭(或結尾),都會有人類將火星改造為宜居星球的場景。但考慮到火星上刺骨的嚴寒、距太陽的距離、以及無處不在的塵埃,要想將火星轉化為一個與地球相似的世界,恐怕比看上去還要困難。

我們能對火星進行「地球化改造」嗎?

死去的世界

早在數十億年前,火星一度擁有稠密的、富含碳元素的大氣,有液態水構成的湖泊和海洋,天空中甚至可能飄浮著蓬鬆的雲朵。當時的太陽遠比現在要小,光芒也微弱得多,但偶爾暴戾起來,威力又會遠遠強於今日。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。

遺憾的是,火星的悲慘命運從一開始便已經註定了。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,且不斷旋轉的鐵核使得地球至今仍然擁有強大的地磁場,可以使太陽風偏離方向、不對我們造成影響。

火星冷卻下來後,其核心變成了固體,磁場也隨之消失,因而大氣層完全暴露在了狂暴的太陽風中。過了1億年左右,太陽風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,最終整個火星都變得乾燥無比。

既然火星歷史上一度與地球很相似,那麼我們有沒有可能恢復它往日的榮光呢?

火星的兩極

恰巧,人類在「行星變暖」這方面有著相當豐富的經驗。在經歷了數個世紀的碳排放之後,我們僅憑簡單的溫室效應,就使地表溫度提高了不少。人類活動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,以水蒸氣的形式擴散到大氣中,使得這床「毛毯」的保溫性能進一步增強,導致地表溫度進一步增加,因而進一步加速了海洋水分的蒸發……但如果這套機制在地球上可行,那麼在火星上也許也行得通。我們對火星大氣已經無計可施,因為它早已徹底消散在了太空中。但火星兩極還藏有豐富的水冰和固態二氧化碳;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,激發溫室效應。接下來,我們只需要靜觀其變、讓物理學完成自己的工作,也許過個幾百年,火星上的條件就不會像如今這樣嚴酷了。

遺憾的是,這個看似簡單的設想也許並不可行。

激進的想法

首先,我們要先研發出使火星兩極升溫的技術。人們對此提出了五花八門的方案,比如在極地地區撒滿塵埃(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、將強光反射到火星表面上。但這些想法都需要現有技術產生飛躍性突破。在太空中造東西遠遠超出了我們當前的技術實力(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,我們在太空中的開采量仍然是零)。

此外,火星上封存的二氧化碳並不足以激發全球變暖趨勢。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釋放到大氣中,火星氣壓也只會增加到地球的2%。在此基礎上,要想避免你皮膚上的汗液和油脂在低溫下沸騰蒸發,火星大氣濃度還需要再增加一倍;而要想脫去加壓太空衣,則需要增加到10倍才行。至於沒有氧氣的問題,那更是提都不用提了。

針對火星上溫室氣體不足的問題,有些人提出了一些頗為激進的方案。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「優秀的」溫室氣體,並且最終會分解為無害的氮氣。地球大氣層大部分就是由氮氣組成的。

假設我們能攻克這些提案存在的技術挑戰,還有一大障礙需要解決:火星沒有磁場。除非我們能將火星整個保護起來,否則我們排入火星大氣的每一個分子都會被太陽風吹走,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轉向。或者也可以用超導體繞火星一圈,為火星打造一個「人造磁層」。

當然,這些所謂的解決方案對技術水平要求太高,我們根本無力實現。那麼,我們究竟有沒有可能對火星進行改造、使之變得宜居一些呢?只能說可能性還是有的,畢竟這些解決方案並不違背基本物理法則。不過,還是不要抱太大期望為好。

來源:cnBeta