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原作：Matthew Williams

編譯：姜力萌

校對(duì)：劉明睿

美編：葫蘆

后臺(tái)：朱宸宇

藝術(shù)家繪制的火星地球化各階段的視覺(jué)圖。

圖源：Daein Ballard/Wikimedia Commons

在未來(lái)幾十年里，有多項(xiàng)計(jì)劃利用機(jī)器人和載人飛行任務(wù)探索火星。比如NASA和ESA合作的火星樣本取回任務(wù)（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(jìn)行更加廣泛的分析。這些計(jì)劃的最終目標(biāo)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(shù)，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(shuō)，未來(lái)的定居者需要?jiǎng)?chuàng)造條件，模仿地球自我維持的生態(tài)系統(tǒng)--從本質(zhì)上說(shuō)，我們需要 “帶著地球 ”去其他星球。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這些努力可以擴(kuò)展到整個(gè)火星，努力使火星變得“像地球一樣”。這一過(guò)程被稱為 “地球化”。在過(guò)去的 50 年里，已經(jīng)有許多關(guān)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(xiàng)研究中，一個(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)提出了一種利用石墨烯和鋁的納米級(jí)氣溶膠來(lái)加熱火星大氣的新方法。他們的研究結(jié)果表明，火星的大氣動(dòng)力學(xué)和輻射過(guò)程使得利用人工制造的氣溶膠來(lái)升溫成為可能，這可能是火星地球化的第一步。

芝加哥大學(xué)副教授、好奇號(hào)火星探測(cè)器科學(xué)小組成員埃德溫·S·凱特（Edwin S. Kite）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。與他一起進(jìn)行研究的還有來(lái)自行星科學(xué)研究機(jī)構(gòu) Aeolis Research、西北大學(xué)、中佛羅里達(dá)大學(xué)、麻省理工學(xué)院海斯塔克天文臺(tái)、歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）和NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員。他們?cè)?2025 年月球與行星科學(xué)大會(huì)上發(fā)表了論文，介紹了他們的研究成果。

歸根結(jié)底，火星地球化過(guò)程包括三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的步驟。也就意味著，其中一個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展將帶動(dòng)其他領(lǐng)域的進(jìn)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(huì)融化，向地表釋放液態(tài)水，并向大氣層釋放水蒸氣。而兩個(gè)冰蓋中大量的干冰會(huì)升華，向大氣層釋放更多的二氧化碳，使大氣層進(jìn)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(shuō)，這一過(guò)程將導(dǎo)致大氣壓力（atm）達(dá)到約 300 毫巴（相當(dāng)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(guò)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(guò)建議都需要投入大量資源和目前尚未出現(xiàn)的全新技術(shù)。