百年之内 火星可否成为第二地球?

NASA表示北京时间周一晚间11:30将举行记者发布会,宣布有关火星的重大发现。NASA上次举行类似的记者招待会还是为了Kepler 452-B,所以同样的动作给人无限的遐想。目前还不清楚,NASA所要宣布的重大发现是什么。唯一可以确定的是绝不是发现了火星人,要不然宣布这一消息 的应该是白宫而不是NASA。

百年之内 火星可否成为第二地球?的照片 - 1

文/ 网易科技 秉翰

有一种说法是发现了液态水,由于早已证实火星有冰且2006年NASA公布的照片表明火星1999年和2001年的某一时间有液态水流动,所以发现液态水不算是特别令人意外。当然还有可能就是发现了火星生命。目前,好奇号火星车正马不停蹄的在火星上寻找有机物,而且已经在岩石中确认了甲烷的存在。如果这次能够真真切切的搜集到微生物甚至是高级生命形式存在的证据,那确实是人类历史上里程碑似的事件。

人类之所以对火星这么着迷,并不是想很多国内媒体所说的那样仅仅为了研究火星的过去,从而为避免地球重蹈火星覆辙提供更多帮助。NASA一直在讨论火星殖民的计划,并且已经提出许多方案来改变火星的生态使其变成第二地球,这一点后文我们会详细介绍。所以NASA和天文爱好者才会对火星一直进行如此孜孜不倦的研究。

火星跟地球差的可能只是大气

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根据行星宜居理论,火星处于太阳系可居住区的外缘。而且火星是岩石行星,不像木星等气态行星连着陆都是个问题。有证据表明早期的火星曾经存在跟地球一样的大气层。火星早期大气层所产生的大气压力甚至可以支持液态水的存在。但是由于火星小于地球,导致大气逐渐丧失,火星迅速降温。目前,火星上的水在火星两极永久冻土带以并的形式存在。但火星土壤和大气存在着许多生命需要的关键元素,包括硫、氮、氢、氧、磷和碳等。

不过,目前火星大部分的氧元素都以二氧化碳的形式存在。二氧化碳也是大气主要成分,氧气微乎其微。另外,氧元素还可以在火星表面的金属氧化物中发现。改造火星其中的一项关键任务就是将大气中的氧浓度提高。至于如何将二氧化碳转化为氧气,最常见的方法就是我们都知道的光合作用。当然早期的火星登陆者也可以利用火星上的水来电离出氧气和氢气。

当然火星还有温度过低、重力过小和缺少磁场的问题。温度会随着大气浓度的增加开始上升。而火星表面的重力是地球的38%,人类对于这种重力差别完全可以适应,至于产生的相关健康问题还有待研究。缺少磁场会导致宇宙射线过强的问题,大气浓度的增加有助于缓解这一问题,而且以人类目前的技术阻挡宇宙射线并不是什么大问题。

火星并不缺水

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很多人的印象中火星是很干燥的沙漠星球。没错,目前火星上还没有液态水存在的确凿证据。但是火星上并不缺少水的固态形式-冰。70年代的海盗号火星探测器就曾经发现火星表面有许多大量水流才能造成的地表特征。第一次发现火星有冰的确凿证据来自2001年的奥德赛号火星探测器。配备了伽马光谱仪的奥德赛号发现火星表面以下的水冰量巨大。火星南纬和北纬55°到南极和北极点的地表之下有大量的水冰。

不仅像地球一样,火星的两极覆盖着大量冰川。根据《Geophysical Research》期刊的说法,在火星的中纬度地区还有大量的冰被埋在地下,甚至形成了厚厚的冰层带。这些冰川的体量达到1500亿立方米。这是什么概念?如果所有的冰液化,将形成一个遍布火星深达11米的海洋。

如何才能让火星变得宜居?

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前两天埃隆·马斯克参加节目时候就表示,让火星升温最快的方法就是往火星两极仍两枚核弹。他说的没错,但是扔核弹的原因不是直接拿核反应产生的能量给火星加温。因为火星这么大杯水车薪。拿核弹炸两极的作用是释放大量二氧化碳加速温室效应。

火星的两极除了水冰,最多的就是干冰。如果将这些干冰全部转化为二氧化碳,首先能够解决的是大气压力过小的问题。按照NASA的研究,这时的大气压与珠穆朗玛峰顶端的气压相近。随后大量CO2的存在会产生我们地球正在经历的温室效应。温度开始上升后,会让水冰开始融化,于是那时的火星基本就成为了地球大约40亿年前的样子。

除了马斯克所说的二氧化碳法,还有另一种更复杂也更有效的方法就是使用氨气或含氟化合物。氨气和氟化物是强大的温室气体。如果经历过冰箱无氟化运动的同学们,应该能感受到氟化物对温室效应的催化作用。但是这两种方案最大的问题就是运输。氨气可能还好一点,可以利用火星上的氮气制备。但是由于火星上的氮气浓度并不大,这一过程受到了相应的制约。至于氟化物,因光解作用,每年的补充量要达到170万吨。如何补充如此巨量的氟化物,没人能给出合理方案。

除了建立大气并保持温暖,对火星的改造最重要的就是增加氧气含量。而完成这一使命就需要藻类和细菌的帮忙。2012年4月26日,科学家发现了一种可以在火星条件下存活并表现出光合活性的藻类。该实验在德国航空航天中心的火星模拟实验室进行,34天的时间内此种生物完成了对火星环境的适应。

当然在这方面NASA也没闲着。2014年,NASA的先进概念研究所和Techshot合作开发了一种利用火星土壤和蓝藻生产氧气的技术。目前该技术还在NASA的Ecopoiesis火星实验装置中进行试验。然而,这一装置的开发是为了更为激进的任务。NASA准备2030年派人去火星,如果新技术能够成功,人类在火星上就能够实现氧气的自给自足。该技术将在下一次火星车登陆后进行火星试验。不过,这一技术同样为改造火星大气提供了可行的思路。

改造火星100年够不够?

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这个问题现有的知识不能够精确回答。不过小编可以介绍一本非常激情燃烧的书《赶往火星》。这本书十分有趣,详细的讲述了各种移民火星的各种计划细节,有兴趣的易友可以阅读一下。这本书使用的方案首先要将两极的二氧化碳释放。接着每天在大气中释放1000吨的氟化物。当火星被“加热”到一定程度后,两极的冰川就会开始出现融水,形成一些湿地和湖泊。

一旦大气压达到4兆帕,就可以在火星表面一些足够温暖的地方释放氨气、甲烷和细菌,利用细菌就可以开始二氧化碳和氧气的转换。上述过程,《赶往火星》的估计是20-70年即可。当然上述过程只改善了火星的温度和大气压。人类还无法自由呼吸,这一阶段呼吸面罩还是必要。

人类要呼吸需要至少1.5兆帕的氧气。不过人类登陆后可以建立工厂,生产足够的植物进行光合作用。但是,这将需要至少上千年才能将火星氧气改造完成。另一种可行性方案是利用太阳能点解水生产氧气。

《赶往火星》估计整个项目的成本在300亿美元左右。改变温度和大气压百年内的确可以实现,但是改造火星的大气组成就需要数百甚至上千年的时间。

火星竞赛中国已经落后

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下周就有一部登陆火星的电影《火星救援》在北美上映,大陆上映的日期应该是11月。这部电影讲述了马特·达蒙登陆火星后如何成功存活,到时估计易友会对火星移民有个具象化的概念。不过,按照NASA的计划,真正登陆火星也不过就是再过十几年就会实现的事情。估计更加猴急的马斯克没准更会提前实现。目前,火星的主要玩家是美国为首的几个西方资本主义国家。最近,印度的火星探测器也成功入轨,发回了不少高清照片。

而我国由于老毛子的飞船不靠谱,首颗火星探测器萤火一号已经坠毁在太平洋。萤火一号原定经历约10至11个半月的飞行后,进入火星轨道进行轨道探测,研究火星的电离层及周围空间环境等。目前我国还没有新的火星探测计划。按照国际空间站的传统,火星有了什么好事估计也会把我国排除在外。所以,火星探测应该加紧才是。目前我国跟美国在火星探测方面的差距不止30年。

不过,这并不影响中国人移民火星。NASA的火星移民计划不分国籍,唯一需要的就是胆量。去火星很有可能只是单程车票,有去无回。在火星老去并不是马斯克的专利,有生之年你我也可成为移民火星的一份子。希望今晚NASA带来的是激动人心的消息,网易科技将于北京时间11:30进行全程文字直播,尽请期待。

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  1. >3<知足$_$ 5
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    火星能够住人么

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  2. 太厚了... 5
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    绝对不可能,哪怕就算火星变成了地球那样的气候的话,还能存在多久呢?距离太阳那么近,太阳稍微爆发一下,就毁灭了,你觉得有戏么?其实这个是高层的一个人类灭绝计划,人类太多了,放一点过去那边等自然毁灭…

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