如何把火星改造成第二個地球?有必要嗎
太陽系的行星中,火星與地球相鄰。火星和地球每779天擦肩而過,最近的距離約5400萬千米(最遠約4億千米),這一天叫“火星衝日”,光速3分鐘就到了。目前人類發射的探測器,最快100多天就能抵達。
火星自轉週期與地球相近,一天是24小時40分鐘,自轉軸傾角也與地球相近,一年四季分明和地球很像。火星上有固態的水,即水冰,而且有大量乾枯的河牀,遍佈火星各地。這給了人類無限遐想,我們可以將火星改造成另一個地球嗎?
圖-地球與火星比較
【火星】
火星平均半徑約3389.5千米,約爲地球的53.2%。體積約1.6318×1011千米³,約爲地球的15.1%。
火星總質量約爲6.4185×1023千克,相當於0.107 個地球。火星平均密度約3.9335克/ 釐米³,約爲地球(5.5克/ 釐米³)的70%。
火星地表多沙丘、礫石,地表最低溫度約−143℃,最高溫度約35℃,平均溫度約-63℃。
火星表面重力約3.693米/秒²,約爲地球(9.8米/秒²)的38%。逃逸速度爲5.02千米/秒,約爲地球(11.2千米/秒)的45%。
火星大氣層相對較薄,平均表面氣壓只有6百帕,約爲地球表面氣壓的0.6%。構成火星的大氣的主要物質有二氧化碳95.32%、氮氣2.7%、氬1.6%等。
【給火星升溫】
火星平均氣溫在−63℃上下(地球是15℃),如果能夠將火星升溫到0℃以上,大量水冰就會變成水。
圖-火星,注意看北極冰蓋
火星大氣層相對較薄,平均表面氣壓只有6百帕,約爲地球表面氣壓的0.6%。如果升高火星溫度到平均-56.5℃以上,冰蓋和凍土中的二氧化碳冰會融化爲氣體,火星表面氣壓將大幅提高,形成溫室效應,進一步提升火星的溫度,直到平均在0℃以上。這個過程中火星土壤中的溫室氣體也會不斷排放,也就是說一旦氣候開始變暖,是個加速過程。此時火星上會有江河湖海,也會出現雲、雨、雪等天氣,紅色的火星會變成藍色。
圖-火星北極冰蓋
那麼問題的關鍵,就是如何踏出第一步,人工提升火星的溫度哪怕1-2℃?
方法一,在火星軌道上建造大型人造磁場,阻擋太陽風,避免大氣層被吹走。以目前的科技水平,幾個大國合作,需要幾百年在火星上建造礦場和工廠才能陸續發射人造衛星,組建星鍊形成大型人造磁場,酷似一股牆,讓太陽風偏離火星方向。
方法二,先在火星上建造核電站,然後修建化工廠,製造四氟化碳、氯氟烴等溫室氣體。以目前的科技水平,幾個大國合作,可能需要幾百年才能在火星上建造核電站和化工廠,製造相當數量的四氟化碳倒是隻要幾十年。這個方法有一個明顯BUG,就是火星沒有磁場,太陽風可能會把火星大氣吹走。
從順序上來說,應該先做方法一,再做方法二。
【製造氧氣】
火星上有了淡水,大氣中有了二氧化碳,但是還缺氧氣。
圖-火星水手峽谷
人類可以在火星培育微生物、細菌、藻類,產生有機質,改善火星土質。同時培育菌類和苔蘚,吸收二氧化碳,釋放氧氣。幾十年之後,人類就可以開始種植一些生命力頑強的植物,如松樹等。上百年之後,開始大規模植樹造林,光合作用使二氧化碳轉化更多的氧氣。大約幾百年後,火星的植被接近地球,花草繁盛,生機盎然,變得五顏六色。
圖-改造後的火星
此時火星的液態水,會溶解部分火星礦物質,使火星產生地球一樣的板塊運動,地幔中的岩漿也會流動,帶動地核轉動,火星可能會形成自身的磁場,那時星鏈的人造磁場就不需要了。
【適應火星】
火星的直徑只有地球的一半,質量僅爲地球的10%,火星重力也只相當於地球的38%。人類長期在低重力環境生存,骨骼會變得疏鬆,韌帶、關節、肌肉的支撐力也會減弱,心血管和內臟極易受損。
爲了克服火星的低重力,人類要在給火星升溫和製造氧氣的上千年過程中,在地球上不斷訓練低重環境的生存。比如一部分人每天一小時低重環境訓練,經過幾十代人之後,人類身體可能會產生一些適應低重環境的基因,這就是進化吧。
此時人類在火星還是生活在人造引力的室內,每天外出一小時適應火星重力,並且用幾百年時間,一點點增加外出時間。
總的來說,人類最快需要三個幾百年才把火星改造成適宜居住,前提是中美俄這樣的航天大國通力合作。
【改造對火星嗎?】
老子曰:“天地所以能長且久者,以其不自生,故能長生。”
有人說全球變暖,再過一千年,可能地球就不適合人類生存了,趕緊研究移民火星。
也有不同的聲音,有人說即使三強聯手,改造火星的成本也太大了,需要全人類勒緊褲帶。不如改造地球的沙漠、戈壁、凍土,獲得的地盤可能不比火星少,成本也低得多。
有人說按照順序應該先在地球軌道鋪設太陽能板,等地球人的能源趨近免費了,再考慮登陸火星並改造。
有個新奇觀點,說火星不適合改造,金星纔是唯一正確的選擇。先發射衛星用太陽能板遮擋陽光,讓金星溫度自然下降,隨後硫酸雲也液化消失,解決大氣對人類飛船的腐蝕問題。然後給金星補水,產氧改造大氣以降低大氣壓。
還有悲觀者,說美好的地球就這樣被人類糟蹋,即使再改造一個星球,又能有什麼意義?