温室火星_互动科普

温室火星

admin 发表于 2020年01月13日

火星的南极地区。图片来源：NASA、JPL和马林空间科学系统

早在2019年7月，《自然天文》中发表了一篇有趣的文章。这篇文章报告了一项由Wordsworth、Kerber和Cockell进行的调查研究——如果在火星表面镀上一层两到三厘米的硅空气凝胶会怎么样。

这项工作（包括了地球上的实验和数学模型）背后的动机是探究是否有别的方法来构想火星土地改造的方式——使它更适合生命（比如像地球上的生物）居住。

火星上的陆地生物面临着许多挑战：火星大气非常稀薄，且主要由二氧化碳组成。所以，强烈到足以摧毁分子结构的太阳紫外辐射能直接照射到火星表面。同时，火星表面还十分干燥，虽然有大量的水被锁在火星浅表层，但大部分都被冻了起来。火星的类土风化层含有很多腐蚀性化学混合物，包括像高氯酸铵（在地球上有时被用作火箭固体燃料）这样可怕的物质。并且，火星很冷，尤其是在晚上和冬季，南北半球都不能幸免。

按原则来说，传统的土地改造理论认为如果你能加厚火星大气，就能帮助解决许多这些挑战。一种选择是把两极地下的固体二氧化碳释放出来。但由于这项工程太过庞大，因而缺乏实用性。当然，再加上还有许多人质疑：我们是否应该就因为自己有这个能力就改变原始自然环境（在被完全否定前，可能还有现存有机体的存在）。

或者换一种方式，Wordsworth等人推荐了一种局部“农场”途径。硅空气凝胶的密度极低且多孔，但它同时能产生一种固态温室效应，因为它较容易吸收红外辐射（并且不怎么导热），却不怎么吸收可见光和波长更短的光。

如果空气凝胶被放在火星冰多的风化层地区（比如说靠近极地地区），那至少十年内固态温室效应就能融化地表以下许多米深。硅还能够挡住大部分有害的紫外线。温度会升高，使一年中的大部分时间都有液态水存在，至少在地下会如此。在这种环境中，仍有光能照到地表，我们就能想象可进行光合作用的微生物开始在这个星球上站稳脚跟了。尤其如果空气凝胶能密不透风，可以使得其下的大气压强略高。

当然，地表生物（或确实有本土有机体存在）是否能生存并繁衍昌盛起来还是个未知数。营养物质的流动是必须的，并且硅空气凝胶必须达到工业尺度的生产规模。作者指出地球上小小的水生硅藻已经是很好的硅工程师了——建造非晶体硅粒子。也许我们可以发展合成生物学来建造覆盖火星的温室。

也许这项研究最有意思的一方面就是它如何改变了把火星改造为某种程度上的当地“农场”方式的想法。它对火星全球状态的影响已降到最低，同时自然资源也得到了充分的利用。确实，保持大部分的行星自然荒凉状态也许能大大减少造成灾难性生态变化的可能。并且到最后，用空气凝胶部分的行星来种食物总比用殖民生物圈一样的帐篷和他们相应的基础设施来种食物的好。

以上纯属作者个人观点，与《科学美国人》无关

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