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原作：Matthew Williams

編譯：姜力萌

校對：劉明睿

美編：葫蘆

后臺：朱宸宇

藝術家繪制的火星地球化各階段的視覺圖。

圖源：Daein Ballard/Wikimedia Commons

在未來幾十年里，有多項計劃利用機器人和載人飛行任務探索火星。比如NASA和ESA合作的火星樣本取回任務（Mars sample-return mission, MSR），就旨在收集火星上的巖石和塵埃樣本并將其送回地球進行更加廣泛的分析。這些計劃的最終目標是確定人類有朝一日能否真正在火星上生活。這需要建筑材料、水、尖端制造技術，以及帶有生物再生生命支持系統(tǒng)（BLSS）的閉環(huán)居住系統(tǒng)。從根本上說，未來的定居者需要創(chuàng)造條件，模仿地球自我維持的生態(tài)系統(tǒng)--從本質上說，我們需要 “帶著地球 ”去其他星球。

從長遠來看，這些努力可以擴展到整個火星，努力使火星變得“像地球一樣”。這一過程被稱為 “地球化”。在過去的 50 年里，已經有許多關于“地球化”建議。建議主要集中在建立磁層、建立大氣層和提高溫度這三方面。

在最近的一項研究中，一個跨學科團隊提出了一種利用石墨烯和鋁的納米級氣溶膠來加熱火星大氣的新方法。他們的研究結果表明，火星的大氣動力學和輻射過程使得利用人工制造的氣溶膠來升溫成為可能，這可能是火星地球化的第一步。

芝加哥大學副教授、好奇號火星探測器科學小組成員埃德溫·S·凱特（Edwin S. Kite）領導了這項研究。與他一起進行研究的還有來自行星科學研究機構 Aeolis Research、西北大學、中佛羅里達大學、麻省理工學院海斯塔克天文臺、歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）和NASA噴氣推進實驗室的研究人員。他們在 2025 年月球與行星科學大會上發(fā)表了論文，介紹了他們的研究成果。

歸根結底，火星地球化過程包括三個相互關聯的步驟。也就意味著，其中一個領域的進展將帶動其他領域的進展。它們是：

- 讓大氣層升溫

- 加厚大氣層

- 融化極地冰蓋和永久凍土

火星變暖后，極地冰蓋和永久凍土將會融化，向地表釋放液態(tài)水，并向大氣層釋放水蒸氣。而兩個冰蓋中大量的干冰會升華，向大氣層釋放更多的二氧化碳，使大氣層進一步變暖。正如羅伯特·祖布林（Robert Zubrin）在《火星案例》（The Case for Mars）一書中所說，這一過程將導致大氣壓力（atm）達到約 300 毫巴（相當于地球海平面大氣壓力的 30%）。這樣人們就能不穿壓力服而站在室外（盡管仍然需要保暖衣物和氧氣）。

為了完成讓火星大氣層升溫的第一步，人們提出了許多建議，從在極冠上散布低反照率材料或植物（薩根，1973 年）到在大氣中填充氯氟化碳（CFCs）（洛夫洛克/阿勒比，1984 年）、氨或甲烷等不一而足。還有人建議通過在本地或從其他星球（金星是一大候選者）采集二氧化碳并將其添加至火星大氣中。不過建議都需要投入大量資源和目前尚未出現的全新技術。