科学家开出"改造火星时间表" 7步骤并非天方夜谭

    改造火星的七个步骤

    在科学家眼里，改造火星虽是一个巨大的工程，需要几百年甚至上千年的时间，但经过人类的努力是可以实现的，并非天方夜谭。

    第一步 加热

    火星非常干燥、寒冷，因此，改造火星的第一步，就是对火星加热，使其升温。在欧阳自远看来，提升火星表面温度的方法有很多，如在空间轨道上架设系列反向镜，将阳光反射到火星表面；在火星极冠上撒上炭黑，以增加阳光的吸收量促使极冠融化；生产和释放氯氟烃气体，增强温室效应效果；建地热采集系统，提升地温；建核电站输出温度等。

    焦维新则更看好在“火星轨道建立巨大反射镜”和“小行星撞击”这两种方法，他介绍说，目前科学家提出了两套架设反射镜的方案。一是在环火星轨道上架设，将反射镜放置在距火星32万公里处，利用这些镜子反射太阳辐射从而提高火星的表面温度。反射镜直径为250公里，材料为聚酯薄膜，这样巨大反光镜的重量将达20万吨，这意味着它们体形太大而无法从地球发射，不过人们有可能可以利用在太空中找到的材料来建造这些反光镜。通过反光镜将阳光集中反射到火星两极的冰盖上，使那里的冰融化，释放出储存在冰内的二氧化碳。多年之后，气温上升将导致氯氟烃等温室气体的释放。

    第二套方案是将反射镜覆盖在火卫一的表面。目前火卫一的轨道还不理想，可以通过人工方法，将火卫一移到稳定的极轨轨道。

    用含有氨的巨大冰冻小行星猛烈撞击火星也会产生大量的温室气体和水。为了实现这一目标，需要在小行星上以某种方式安装核火箭发动机。100亿吨重的小行星撞击时将产生大约1亿3千万兆瓦的能量。如果有可能控制一颗如此巨大的小行星撞击火星，那么一次碰撞产生的能量可以使火星的温度上升3℃, 温度的突然升高将造成大约一万亿吨的水融化。50年内通过几次这样的碰撞，将会创造出温和的气候，还可以制造出足以覆盖星球表面25%的水。

    第二步 加气

    改造火星的第二步是增加大气浓度，改变大气组份。与地表升温同步，极冠的干冰和水冰将部分融解或升华成气态，土壤中的二氧化碳也将释放出来；为使氧增加，可移植地球上的极地雪山抗旱、抗寒、抗贫瘠的绿色低等自养植物，火星的太阳光强度不足地球一半，可用人工电光源补充，以增强植物光合作用以释放氧气，还可通过工业分解火星上丰富的氧化铁来增加氧气。如果这些方法太麻烦，有科学家建议干脆引入“全氟丙烷”，这是一种比二氧化碳有效10000倍的“超级温室气体”，如果向火星大气层中不断排放这种气体，将会产生难以想象的连锁性“温室效应”，从而让火星在数百年后变成一个气候如春、坚冰融化的温暖湿润世界。这种 “超级温室气体”完全可以通过火星表面本身的元素来制造。

    第三步 种树

    第三步是建立火星表面生态环境，从地球运去大批充气透明塑料屋作为火星暖棚，这些暖棚的顶层镀上金属涂层抵抗太阳紫外线，同时选择地球冻土带和雪山之耐寒、耐旱、生命力强之低等自养绿色植物作为登陆火星之先锋植物，如冰雪藻类、冷水鹿角菜、雪地苔藓、地衣、石松蕨等。通过植物风化作用，干燥贫瘠的土石变成含水的土壤，再移植一些抗寒抗旱的微生物、真菌、蕨类、松柏科、菊科、沙草科植物，将来环境有所改善再移植灌木、花卉到室外，逐步建立火星绿洲、草原和园林，形成良好的生态环境。

    第四步 种地

    第四步是建立火星农牧业，形成农副食品自给。设计初期，火星是温室农业，作物和禽畜是转基因或基因变异后的抗寒抗旱品种，谷类、薯类、蔬菜、果树、蜜蜂、家禽、家畜等须针对环境选择。火星大气中丰富的二氧化碳有助于农作物丰产，但室内太阳光太弱，需增加电光源。农作物和禽畜生命力较脆弱，须待火星气温、水分、土壤、肥力等环境改造到一定程度才能开展室外大田农牧业。

    第五步 生产

    第五步是建设能源和原材料工业设施。建核电站，建液氢和液氧工厂，以解决车辆、机械及回航火箭能源；建大规模太阳能、风能设；开采金属矿藏，提炼金属材料；开采石块、黏土以建筑厂房。火星的能源和材料只能就地取材，如果靠地球这边运过去，成本太高，且目前之空间运载能力也不可及。

    第六步 盖房

    第六步是建设人类生活基础设施。建居民区房舍，确保供温、供水、供电；建好道路、车场、火箭发射场，确保交通畅通；建好仓库，储备粮食、饮用水等生活物资，为接待地球旅行者甚至定居者做好准备。

    第七步 搬家

    第七步是实施火星旅游和火星移民。在火星环境改造到人类可以忍受的情况下，以及火星基础设施建设，生活资料生产已具规模之条件下，可考虑火星旅游或移民。

    从红火星到绿火星的六阶段

    科学家设想，将太空中寒冷贫瘠的红色火星改造为温暖绿色的人类家园，要经过6个阶段约1000年左右的时间，其中前生物阶段大约需要100年左右；微生物阶段需要200年左右；苔藓植物阶段需要300年左右，开花植物阶段、北方植物阶段各需要100年左右，到形成温暖的生态系统阶段已是800年到1000年以后的事了。

    前生物阶段的主要任务是加热火星，溶化极冰和冻土，释放二氧化碳，在此阶段，火星仍是红色星球；到微生物阶段时，蓝细菌和藻类可以很好地生长，它们能抵御空间辐射并可产生氧气和氮气；苔藓植物阶段，苔藓和青苔是主要植物，它们有效地产生氧气，使大气层中的氧气浓度增加，随着苔类植物大量生长繁殖，火星表面的水土得到保持，此阶段火星表面水在不断增加，收集在峡谷和陨石坑中，火星呈现绿色植物与湖泊相伴而生的情景；到了开花植物阶段，大气层中氧气的含量进一步增加。火星日平均温度高于10℃的天数将至少为56个火星日，此时火星不仅可以见到绿色植物，还可以看到五颜六色的鲜花；到北方植物阶段时，大气层中的氧气增加到80毫巴以上，针叶树（如松树和云杉等）能够存活。日平均温度超过10℃的天数将达到100到200个火星日，至此火星实现了红火星、褐火星到绿火星的跨越。

    未来的火星生活

    能想象未来的火星生活是怎样的吗，科学家给我们描绘了这样的情景：火星城市的建筑几乎与火星土壤和大气成分的改造同时进行，一个典型的火星城市有着大型的穹顶状天幕，把整座城市包裹在里面，也使得生活在其中的居民与外界的低温、低气压、强辐射隔绝开来，城内安全而温暖，是一个封闭循环的环境，空气是人造的，成分经过仔细的调配，阳光也可以是人造的，因为火星上的阳光太过淡薄，而充足的规律的光照对地球人类的健康非常重要，对植物更是如此。城市的选址是经过仔细考量的，最好在盾状火山的山麓下，万一遇到小天体撞击的时候可以得到高山的庇护，城市还应该建在阳光充足的地方，纬度最好别太高，这样离火星的发射场会比较近，因为火星的地下水系很多，城市建造前必须探测明白，确保地基坚固。人们外出时必须经过空气封锁闸门，穿上外出服，携带氧气瓶，外出服不像宇航服那样需要附上气压，只要在防辐射和保暖的外层内再加上一层特别紧的内衣给皮肤以适当的压力就好了。鞋底需要特别的保暖，需要执行城外任务的人员还必须在外出服内戴上特别保暖的手套，不过人们的生产和生活绝大部分时间都应该在城市内进行，只是要从一个天幕转移到另一个天幕。

    再深入设想一下，未来的火星移民将扎根于这个星球，在它的表面繁衍生息，就像我们的远祖在地球上所做的一切那样。第一个“火星宝宝”可能会在人类踏足火星一两个世纪内出生，几代之后的火星居民在外观、至少在身高上与地球人有着明显的差异。假如火星居民前往地球上探亲，他们可能会出现强烈的不适反应：心脏、骨骼、肌肉和大脑都无法适应突然增加了两部的重力，地球的环境对他们而言是糟糕的超重状态，对火星居民的生理结构是严重的负担。因此有科学家认为，未来火星居民将永远无法返回地球，而地球居民倒是可能进行往返火星的旅行。未来人类将可能会分为“火星人”和“地球人”两个分支，也许在更遥远的未来，人类将成为整个太阳系的主人，但不管移民到哪个星球，发展出怎样的文明，宇宙中那颗小小的蓝色星球永远是人类的基因发源地。

    尾声

    探索宇宙奥秘，是人类的永恒主题，《淮南子·齐俗》上说“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇”，与浩渺的宇宙相比，人类微不足道，甚至连匆匆的过客都算不上，但这抹杀不了人类的好奇心，阻挡不了人类探索的脚步，从因仰望星空而掉进井里的哲学家泰勒斯，到第一个使用望远镜观测星空的伽利略，再到如今各国雄心勃勃的深空探测计划，人类一直在试图更近一步接近遥远的天体和神秘的星空。那些投身于此的科学家和工程师承载了人类未来几十年、几百年的希望，担负着为人类寻找一条生存出路的艰巨任务，这需要漫长的时间和持续的努力。虽然未来的宏图我们这一代人肯定无法亲眼见到，但一代又一代的人类会沿着前人开拓的道路继续前行，追逐更加美好的前景。 （蔡文清）

来源：北京晚报