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美媒:在我们的有生之年,能让火星变得宜居吗?

来源: 参考消息网  
2019-08-31 08:20:39
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  《科学美国人》月刊网站8月21日刊登《在我们的有生之年,能把火星变得适宜居住吗?》一文,作者为哈佛大学环境科学与工程系教授罗宾·沃兹沃思。文章称,要在其他星球上建立自给自足的可生存栖息地,人类还有很长的路要走,但能为以后实现这一目标开辟一条可行道路仍然是值得激动的事。文章摘编如下:

  对我们许多研究火星的人来说,金·斯坦利·鲁宾逊20世纪90年代讲述这颗红色星球地球化的火星三部曲尤其具有影响力。但是,我在2019年重读这些书籍时提到,他想象出来的很多东西看起来很牵强——我们距离让第一个人类登陆火星还有很长的路要走,将这个星球地球化以使之适宜居住似乎是非常遥远的梦想。

  从火星本身汲取灵感

  以前也有人提出过把火星变成类地行星的严肃科学理念,但这些理念需要巨大的工业能力,并且要对火星上可获取的二氧化碳总量作出假设,而这被批评为不切实际。因此,当我们几年前开始考虑这个问题时,我们决定采取不同的做法。就像我们在日常研究中一样,你在研究火星以往的气候时很快就会知道,火星过去虽然间或适宜人类居住,但它从未真正像地球一样——它始终是个独特的外星世界。因此,当我们考虑未来如何使火星适宜居住时,或许我们也应该从这颗红色星球本身汲取灵感。

  火星上的一个自然过程——也就是所谓的固态温室效应——尤其有趣,因为它每年夏天都能给火星极冠表面下的冰层急剧加热。这种效应产生于可见光被传输到热绝缘材料内部的时候,然后热量就会被锁住,温度就会显著升高。

  受到这个过程以及几年前我对一个研究生班提出的有关行星气候的问题启发,我们开始研究表面的薄薄数层半透明固体物质可以促使火星升温多少。为了展开实验,我们使用了一种特殊材料——二氧化硅气凝胶。它非常绝缘,密度极低(空气超过97%),对可见光几乎透明,从而成为制造强烈的固态温室增温的理想候选材料。

  美国国家航空航天局(NASA)已经使用了二氧化硅气凝胶和其他材料为火星探测器的内部隔热。正如我们通过实验室实验、建模和第一原理理论在论文中表明的那样,我们发现,在火星表面或上方放置一层两三厘米厚的这种物质,就能让下面一层保持长期温暖,足以长出藻类或植物,并且阻止大部分危险的紫外线辐射。因此,如果我们乐于从局部做起,那么让火星变得适宜居住或许是一个比以前料想的更容易实现的目标。

  实地展开初步试验

  接下来有哪些步骤?好吧,我们的论文证明了这种理念的基础物理学是正确的,但在理解如何以这种方式在火星上建造真正的栖息地方面,还有很多工作要做。二氧化硅气凝胶非常易碎,因此,为了形成有力防护和控制内部压力,需要对其进行改造或者与其他一些材料结合。此外还有如何在火星上供应二氧化硅气凝胶的问题。它非常轻,有利于从地球上运输,但最终我们希望把它放在火星地表。

  一种标准的工业方法是采用高压二氧化碳干燥步骤,这可以使用大气中的二氧化碳。然而,值得注意的是,地球上有些生物体非常擅长操控纳米级二氧化硅(玻璃海绵和硅藻就是例子)。因此,可以推测,生物体最终可能会适合于自行生产类似二氧化硅气凝胶的物质,从而形成一个有助于维持自身宜居环境的生物圈。

  实际上,我们接下来打算专注于扩大我们实验室实验的范围并且加强其复杂性,以及在实地展开初步试验。火星独一无二,但地球上有一些与它非常相似的荒凉地方,包括智利的阿塔卡马沙漠和南极洲的干燥谷。如果我们能够在这样的地点实地证明我们理念的可行性,将大大有助于证明它在火星表面是行得通的。

  此后,剩下的最大障碍将是行星保护:任何在火星上安置生命的计划都必须避免污染可能已经存在生命的地方。与任何全球性的地球化设想相比,我们提出的区域性、可扩展的做法要实现这一点都容易得多,但这仍然是个重大问题,未来需要非常细致的思考。

  要在其他星球上建立自给自足的可生存栖息地,我们还有很长的路要走。但是,我们的研究首次为在数十年而不是数百年后实现这个目标(如果我们选择这样做的话)开辟了一条可行的道路。我们认为这是值得激动的事。

  ↑火星上夏普山山脚下的地貌(《科学美国人》月刊网站)

关键词:火星责任编辑:赵鹏
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