南极发现地下湖的消息重新点燃了人类“移民火星”的讨论。事实上,与钻探这些极其咸的地下水相比,科学家们早就规划了一个更加雄心勃勃的取水方案:通过释放温室气体、融化极地冰盖和创造地表水体来改造火星的大气和温度。
正因如此,当地球为温室效应和气候变暖担忧时,“移居火星”最需要的就是温室气体。然而,北京时间7月30日23: 00,《自然-天文学》发表的一篇文章泼了一盆冷水:火星上现有的二氧化碳储量远远不够。
火星“地球化”的概念最早是由美国著名天文科普作家卡尔萨根(carl sagan)于1971年0755年至79000年提出的。NASA科学家克里斯马凯等人详细讨论了它的可行性和伦理性。
河谷、三角洲、湖床等。这些被怀疑是被水流冲刷过的痕迹都表明火星曾经有大量的流水。几十亿年来,火星的气候和环境发生了巨大的变化。它几乎没有磁场,它的大气层已经被太阳风剥离。大气压力不到地球的1%。另一方面,火星的平均表面温度只有零下63摄氏度。
因此,火星的水现在以冰川的形式“撤退”到极地和地下。如果温度合适,它们可以提供丰富的水源。
火星的“地球化”提出了两个主要目标:一是增加大气密度,使人类不用穿宇航服,只需携带呼吸辅助器就能在火星上活动;一个是把火星的温度提高到液态水可以稳定存在的范围。在火星上释放或制造大量温室气体可以同时达到这两个目的。
科罗拉多大学的布鲁斯杰克斯基(Bruce Jakosky)和北亚利桑那大学的克里斯托弗爱德华兹(Christopher Edwards)通过20年的探测数据,分析了火星上唯一的大规模温室气体——二氧化碳。
火星上的二氧化碳储量主要包括极地干冰、近地表吸收的二氧化碳和碳酸盐。如果所有这些二氧化碳都被释放到火星的大气层中,它能提供1巴的压力(接近标准大气压)吗?
首先是极地的季节性干冰,这是人类最容易释放二氧化碳的来源。在夏季,火星北极失去所有干冰,而南极只有干冰的不连续储存。科学家提出,炸药可以在火星大气中扬起大量飞尘,降低表面反射率,提高对太阳能的吸收。另一种方案是直接引爆极地冰盖,促进干冰升华。
然而,即使极地干冰全部升华,也只能增加0.015毫巴的气压,大约是现在火星大气压的两倍。
其次是碳酸盐。碳酸盐矿物加热到300摄氏度左右就能释放出二氧化碳,这是太阳能远远达不到的。尼福萨平原是火星上碳酸盐矿物最大的出露区,其他地区要么散布太少,要么埋藏太深,开采难度大。两位科学家估计,由于碳酸盐的开采和降解,大气压力可以增加多达0.012巴。
最后,火星表层土壤吸收的二氧化碳。加热后,所有的二氧化碳都被释放出来,这使大气压力增加了约0.4巴。但是,要把这么广阔的面积,100米深的表土全部加热,需要几万年的时间。所以可以排除这个选项。
此外,还要考虑到在太阳风的影响下,火星大气中的二氧化碳会不断外泄。这个问题未来可能通过火星上的人造磁场来解决。
两位作者最后得出结论,即使在最理想的情况下,火星上现有的二氧化碳也只能使火星上的大气压力增加三倍,也就是人类居住所需的五十分之一。相应的火星温度只能升高10摄氏度,这仍然远远低于水的冰点。
作者还提到,陨石撞击可以给火星带来额外的二氧化碳,但要达到1巴的要求,恐怕火星还得遍布陨石坑。总的来说,人类现有的技术水平还不能利用火星现有的二氧化碳进行“全球性”改造。