這種神奇的材料，可以使火星變得更宜居

　　除了地球之外，火星是太陽系中最適合居住的行星。但對許多物種來說，這仍然是一個(gè)充滿敵意的世界。首先是因?yàn)榛鹦堑谋砻嫣^于寒冷，導(dǎo)致水無法維持在液態(tài)，而液態(tài)水通常被認(rèn)為是已知生命可以生存的先決條件;另外，由于火星的大氣太過于單薄，無法抵御紫外線，會(huì)對生命構(gòu)成威脅。所以，人類一直夢想著能夠通過改變火星的氣候，將它變成一顆適合人類居住的星球。

　　卡爾·薩根(Carl Sagan)是第一個(gè)在科幻小說之外提出“星球改造”的科學(xué)家。在 1971 年的一篇論文中，薩根就提出了第一個(gè)將火星變成地球，或者將火星變成一個(gè)適宜人類居住的地方的可行設(shè)想。他指出，在火星的北極，夏季殘余的霜凍厚度約為 1 公里，如果它們?nèi)空舭l(fā)掉，那么釋放到大氣中的水蒸氣和二氧化碳就可能會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，將火星表面的溫度升高到液態(tài)水足以存在的程度。

　　一些研究人員和未來學(xué)家受到薩根的啟發(fā)，他們開始認(rèn)真思考星球改造的想法。其關(guān)鍵的問題是：火星上是否擁有足夠的溫室氣體和水，可以將火星的大氣壓強(qiáng)提高到與地球相當(dāng)?shù)乃?

　　2018 年，一篇發(fā)表在《自然天文》期刊上的研究發(fā)現(xiàn)，即便將火星上所有可用的資源都進(jìn)行處理，也只能將火星的大氣壓強(qiáng)提高到地球水平的7% 左右——這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于適宜人類居住所需要的壓力。

　　如此看來，將火星變成地球似乎是一個(gè)無法實(shí)現(xiàn)的夢。

　　現(xiàn)在，來自哈佛大學(xué)、NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)和愛丁堡大學(xué)的研究人員有了一個(gè)新的思路：與其試圖一次性改變整個(gè)火星，是否有可能先對火星進(jìn)行小范圍的改造。論文的第一作者Robin Wordsworth在接受 space.com 的采訪時(shí)說到：“我們想要思考的是在十年的時(shí)間尺度上能實(shí)現(xiàn)的東西，而不是在未來幾個(gè)世紀(jì)才能實(shí)現(xiàn)，或者可能永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的東西。”

　　研究人員認(rèn)為，火星表面的某些區(qū)域可以通過利用一種名為二氧化硅氣凝膠(silica aerogel)的物質(zhì)而變得宜居，這種物質(zhì)可以模仿地球大氣中的溫室效應(yīng)。通過建模和實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)厚度為2~3 厘米的二氧化硅氣凝膠就可以做到隔絕有害的紫外線輻射，讓足夠的可見光穿透使光合作用得以進(jìn)行，以及在無需任何內(nèi)部熱源的情況下，將二氧化硅氣凝膠之下的溫度永久地提高的水的熔點(diǎn)以上。

　　Wordsworth 說：“這種區(qū)域性的將火星變得宜居的方法比全球性的大氣改造更易實(shí)現(xiàn)。與之前將火星改造得宜居的想法不同，這是一種可以用我們已有的材料和技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性地開發(fā)和測試的東西。”

　　這種想法實(shí)際上是受到了一種火星上的現(xiàn)象的啟發(fā)。

　　火星上的冰蓋是由水冰和凍結(jié)的二氧化碳結(jié)合而成的，這與地球上由水冰構(gòu)成的冰蓋是不一樣的。與氣態(tài)的二氧化碳一樣，凍結(jié)的二氧化碳在讓陽光穿透時(shí)也會(huì)將熱量困住。在夏天，這種固態(tài)的溫室效應(yīng)會(huì)在冰層下導(dǎo)致小范圍的升溫。

　　Wordsworth 說：“我們開始考慮這種固態(tài)的溫室效應(yīng)，并思考如何能利用它來創(chuàng)造未來火星上的宜居環(huán)境。我們開始思考什么樣的材料可以將導(dǎo)熱系數(shù)降到最低，同時(shí)又能傳輸盡可能多的光。”

　　研究人員最后將目光落在了二氧化硅氣凝膠上，這是已創(chuàng)造出的最絕緣的材料之一。二氧化硅氣凝膠的多孔性高達(dá) 97%，這意味著光可以穿過這種材料，但二氧化硅相互連接的納米層阻隔了紅外輻射，大大減緩了熱傳導(dǎo)。如今，這類氣凝膠已被用于多項(xiàng)工程應(yīng)用中，其中就包括用在 NASA 的火星探測漫游者上。

　　通過模擬火星表面的模型和實(shí)驗(yàn)，研究人員證明，用一層薄薄的二氧化硅氣凝膠就可以使火星中緯度地區(qū)的平均溫度上升到等同于地球的水平。

　　Wordsworth 說：“在一片足夠大的區(qū)域里，你不需要任何其他的技術(shù)或物理，只需要在地表覆蓋這樣一層物質(zhì)，在它的下面就可以擁有永久的液態(tài)水。”

　　這種材料可以用來在火星上建造可居住圓頂，甚至有可能建造出自給自足的生物圈。由此或許會(huì)產(chǎn)生一系列非常有趣的工程學(xué)問題。接下來，研究小組的目標(biāo)是在地球上，在類似火星氣候的條件下對這種材料進(jìn)行測試，比如在南極洲或智利的干谷。

　　Wordsworth 指出，任何與將火星改造得適合人類和地球生命居住有關(guān)的討論，都會(huì)衍生出重要的與行星保護(hù)相關(guān)的哲學(xué)和倫理問題。

　　比如如果我們想要在火星表面生存，那么我們是否可以確定那里有沒有已經(jīng)存在的生命?如果有，我們?nèi)绾螒?yīng)對那些生命?一旦我們決定讓人類登上火星，這些就都將成為不可避免的問題。
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