太阳系的行星中,火星与地球相邻。火星和地球每779天擦肩而过,最近的距离约5400万千米(最远约4亿千米),这一天叫火星冲日,光速3分钟就到了。目前人类发射的探测器,最快100多天就能抵达。
火星自转周期与地球相近,一天是24小时40分钟,自转轴倾角也与地球相近,一年四季分明和地球很像。火星上有固态的水,即水冰,而且有大量干枯的河床,遍布火星各地。这给了人类无限遐想,我们可以将火星改造成另一个地球吗?
【给火星升温】
火星平均气温在−63℃上下(地球是15℃),如果能够将火星升温到0℃以上,大量水冰就会变成水。
图-火星,注意看北极冰盖
火星大气层相对较薄,平均表面气压只有6百帕,约为地球表面气压的0.6%。如果升高火星温度到平均-56.5℃以上,冰盖和冻土中的二氧化碳冰会融化为气体,火星表面气压将大幅提高,形成温室效应,进一步提升火星的温度,直到平均在0℃以上。这个过程中火星土壤中的温室气体也会不断排放,也就是说一旦气候开始变暖,是个加速过程。此时火星上会有江河湖海,也会出现云、雨、雪等天气,红色的火星会变成蓝色。
图-火星北极冰盖
那么问题的关键,就是如何踏出第一步,人工提升火星的温度哪怕1-2℃?
方法一,先在火星上建造核电站,然后修建化工厂,制造四氟化碳、氯氟烃等温室气体。以目前的科技水平,几个大国合作,可能需要几百年才能在火星上建造核电站和化工厂,制造相当数量的四氟化碳倒是只要几十年。这个方法有一个明显BUG,就是火星没有磁场,太阳风可能会把火星大气吹走。
方法二,在火星轨道上建造大型人造磁场,阻挡太阳风,避免大气层被吹走。以目前的科技水平,几个大国合作,需要几百年在火星上建造矿场和工厂才能陆续发射人造卫星,组建星链形成大型人造磁场,酷似一股墙,让太阳风偏离火星方向。从顺序上来说,应该先做方法二,再做方法一。
【制造氧气】
火星上有了淡水,大气中有了二氧化碳,但是还缺氧气。
图-火星的裂谷
人类可以在火星培育微生物、细菌、藻类,产生有机质,改善火星土质。同时培育菌类和苔藓,吸收二氧化碳,释放氧气。几十年之后,人类就可以开始种植一些生命力顽强的植物,如松树等。上百年之后,开始大规模植树造林,光合作用使二氧化碳转化更多的氧气。大约几百年后,火星的植被接近地球,花草繁盛,生机盎然,变得五颜六色。
图-改造后的火星
此时火星的液态水,会溶解部分火星矿物质,使火星产生地球一样的板块运动,地幔中的岩浆也会流动,带动地核转动,火星可能会形成自身的磁场,那时星链的人造磁场就不需要了。
【适应火星】
火星的直径只有地球的一半,质量仅为地球的10%,火星重力也只相当于地球的38%。人类长期在低重力环境生存,骨骼会变得疏松,韧带、关节、肌肉的支撑力也会减弱,心血管和内脏极易受损。
为了克服火星的低重力,人类要在给火星升温和制造氧气的上千年过程中,在地球上不断训练低重环境的生存。比如一部分人每天一小时低重环境训练,经过几十代人之后,人类身体可能会产生一些适应低重环境的基因,这就是进化吧。
此时人类在火星还是生活在人造引力的室内,每天外出一小时适应火星重力,并且用几百年时间,一点点增加外出时间。
总的来说,人类最快需要三个几百年,才能把火星改造成适宜居住的星球,前提是中美俄这样的航天大国通力合作。