火星的基本实力（把火星地球化）

好了，我知道你想去火星。我也想去。计划听起来不错。先搞定载人火箭，再实现月球基地。然后是更多的火箭，更多的人。开始在地面制造燃料，也许可以沿途储存。从前哨站到基地，再到穹顶城市，最终实现“火星地球化”（指人为改变天体表面环境，使其类似地球环境，下文简称“改造火星”）。

让死寂的火星焕发生机，利用其土壤中的成分（很可能是冰冻的二氧化碳）创造新的大气层以增加气压，依靠温室效应（怎么听起来像气候变化？）让火星变暖，使封存于地下的冰水解冻，重新奔流起来。海洋！空气！可呼吸的空气，至少你不必穿着宇航服走来走去。经过大力建设，蓬勃发展（时间是1万年左右），我们可以开启地球-火星殖民革命，使硬科幻小说里的场景成为现实。

这不是异想天开。以科学作风严谨求实著称的天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）在1971年提出了“行星工程”，也就是融化火星的极地冰，利用由此产生的水蒸气来创造“更加宜人的环境”。20年后，天体生物学家克里斯托弗·麦凯（Christopher McKay）对这一想法进行了补充，他说只要火星贮藏有足够多的二氧化碳、水和氮，经过挥发进入大气后，就可能实现火星改造。

不过，现在有两位研究火星的科学家试图戳破这个氧气循环再生、屏蔽辐射的封闭“泡沫”。如果他们的新研究是正确的，那么现有技术不可能把火星变成地球般的乐园。

这篇新论文的作者是科罗拉多大学的行星科学家布鲁斯·贾科斯基（Bruce Jakosky）和北亚利桑那大学的克里斯托弗·爱德华兹（Christopher Edwards）。贾科斯基说：“我们第一次能够在火星上建立相对纯净的二氧化碳储备。火星上的二氧化碳大部分流失到太空中，少部分存在于极地冰和浅层含碳矿物中，深层碳酸盐含有数量未知的二氧化碳。”哪怕加上“吸附”于岩石表面和贮藏于笼合物（亦称为水分子牢笼）的二氧化碳，也于事无补。“就算你把所有这些二氧化碳都放入火星大气，也不足以使这颗星球变暖，”贾科斯基说。

地球表面的气压为1巴。在火星上，你需要二氧化碳来使地面温度上升到冰点。哪怕是250毫巴也能显著改变火星气候。以前，火星曾经拥有那么多的二氧化碳，甚至更多——地质和表面形态分析强烈暗示，在遥远的过去，火星表面有过液态水的存在，这意味着火星曾经温度够高、压强够大，足以保留液态水。贾科斯基说，如果这颗星球的二氧化碳含量与地球和金星相当，那么火星上的某个地方存在相当于20巴的二氧化碳——以碳酸盐的形式矿物化、冻结在极地冰中等等。“在过去的40年里，火星科学的焦点是寻找肯定存在的碳酸盐矿床，因为二氧化碳肯定去了某个地方，”他说，“也许是在地壳里。如果那些二氧化碳来到地面，流失到火星大气层之外，那就没了。”

新的雷达探测带来了火星极地冰冠附近二氧化碳含量的新数据。火星勘测轨道飞行器收集了碳酸盐分布数据。2014年入轨的火星大气与挥发物演化（Maven）探测器量化了流失到太空中的二氧化碳（贾科斯基是该项目的首席研究员）。如果你是改造火星的拥护者，那么探测结果可能会令你大失所望。

火星极地冰冠蕴含气体能实现的气压为15毫巴。露天碳酸盐可以提供不到15毫巴。如果尽可能地加以利用，也许能增加到150毫巴。浮土吸附的二氧化碳呢？即使把100米深的所有火星土壤都进行处理，能提供的气压也只有40毫巴。“几乎不可能达到40或50毫巴以上，这样的压强不够，不足以对温度产生影响，”贾科斯基说，“即使提高两三倍，也达不到使火星显著变暖所需要的量。”

一声叹息。

或者，他可能是错的。火星改造先驱克里斯托弗·麦凯仍然心存希望。“改造火星的关键问题是火星上有多少二氧化碳、氮和水。可惜，我们现在还无法解答这个问题。”麦凯说。贾科斯基的Maven项目测量结果只说明了火星上剩下的一部分前二氧化碳，而不是全部。所以，二氧化碳可能还在那里。麦凯说：“对于火星表面之下的二氧化碳数量，我们仍然难以确定。我们没有良好的数据，需要深入钻探以获得数据。”

火星确实充满惊喜。近日，有研究显示，火星南极冰盖下可能存在液态的咸水湖。因此，贾科斯基的数据不会影响到火星改造拥护者的热情。火星协会会长、《赶往火星》作者罗伯特·祖布林（Robert Zubrin）说，贾科斯基的数据“过于悲观”。祖布林认为气压不需要达到1巴，只需要300毫巴。这相当于珠穆朗玛峰峰顶的压强。“200毫巴意味着不用穿太空服，意味着你可以在内部压强等于外部压强的地方修建穹顶建筑。”祖布林说。

祖布林和麦凯还指出，只要假设再大胆一点，人类移民火星的未来就会变得更加美好。人造温室气体（可能是用火星土壤中富含的氯制成的氯氟碳化合物，或者起效更快的“超级温室气体”）可以完成这项工作，前提是有人知道如何制造和释放这些气体，并确保它们不会破坏火星的臭氧层，以免紫外线和致命的宇宙辐射对磁层较弱的火星进行狂轰滥炸。

这引发了一个疑问：为什么要改造火星环境？“这与科学无关，我怀疑改造火星的合理性，”贾科斯基说，“找一个后备星球，以防我们或者外星人把地球给毁了，我觉得这是个拙劣的理由。保护好地球环境比改造火星环境要容易得多。”

为了探索？当然可以。为了建立永久的科研基地？完全说得通。至于城市、海洋、运河这些，就不妨再想想吧，大家都知道——这些在其他星球上没法实现。

翻译：于波

校对：李莉

编辑：漫倩

来源：Wired

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