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火星地球化

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火星(右)与地球(左)的体积比较。
模拟的火星地球化过程

火星地球化是将火星改造成人类可居住的星球,即改造成类似地球的环境这一过程。

概念的可行性依靠在火星的环境是否可以通过人为手段改变,以及建立一个人造生物圈的可行性。现时已有不少提出的解决方法,其中一些受到经济自然资源的不允许和限制,但一些方法在现时技术上已经可以实现。[1]

现代科技能力能做到的是在火星上面建立太空站等,并利用土地上富有的制成大型的玻璃保护罩。玻璃保护罩必须有可挡宇宙辐射的屏障,但也可造成温室效应。可以通过加强保护罩的气压、再引水分进罩里、培养无土植物调节空气。

罩内动能采用电动模式,以太阳能核能为主要能源。用机械能天梯作地球与火星物质交换。

美国毅力号火星探测器于2020年7月发射升空,探测器载有火星氧气 ISRU 实验仪(MOXIE),用于一项探索性技术研究:尝试从火星大气中的二氧化碳中产生氧气。如果这项技术取得成功,未来可能扩大规模,种植大量机械树在火星制造氧气,为居住在火星的人类提供生命支持,或为返回地球的太空船提供燃料。

动机

考虑到相似性和邻近性,火星将成为太阳系中最合适的太空殖民目标之一。2003年8月在美国召开了“火星移民研究国际会议”,火星地球化提议在未来几个世纪中将火星改造成一个地球化星球,使之成为未来人类的第二个家园。

挑战

火星地球化试图解决这些问题:

  • 有毒气体
  • 无液态水
  • 频繁沙尘暴
  • 含有过氯酸盐的有毒土壤

低重力和压力

呼吸

阿姆斯特朗极限

方法

火星的地球化可以有以下几个方法:

  1. 在大气中增加适量的气体(包括温室气体和适合生物生存的气体),增加地表温度与气压,主要是为了液态水,其次是植物、动物。
  2. 在太空中架设巨大反射(或折射)镜群,增加照射到火星表面的太阳光强度。
  3. 大量融解地下冻土层,再把水引到地表。虽然一开始会结冰,但随著工程进行,冰层进而融化形成水圈
  4. 在冰上(包括两极)培植深色藻类或散布煤灰等深色物质增加吸热进而加速融化。
  5. 散布固沙菌类、植物,防止沙暴的发生,进而生成土壤,扩大居住地。
  6. 建立行星推进器(引擎),改变火星运行轨道。

在进行融化地下层时,虽然上层冻土的重量会把下面融解的液态水挤到地表,但是地层会下陷,而且结成的冰会增加地表的反照率,加上升华至大气的水,都会改变气候,因此这些因素都要考虑进去。

另外,来自太空的辐射,虽然可以用太空的反射镜处理,但是这些镜子是非常脆弱的。不过随著大气逐渐增厚,问题就小多了。最根本的办法就是到地核去启动火星的磁场,抵抗太阳风宇宙射线。但是这需要大量的能量,需要的技术还得再加强,且地磁的成因仍未完全了解。

改造火星一般估计要花非常长的时间,例如千年。不过在动工之前,人类应完整而仔细的审视这星球的一切,并且设立保护区与开发限制。因为只要一开工,保存久远的地质资料和景观可能因为加速侵蚀而遭破坏,例如位于极冠中的沉积资料可能会消失。

参考

  1. ^ Robert M. Zubrin (Pioneer Astronautics), Christopher P. McKay. NASA Ames Research Center英语NASA Ames Research Center. Technological Requirements for Terraforming Mars. c. 1993 [2011-01-22]. (原始内容存档于2016-02-01). 

参见