將火星地球化的夢(mèng)想可以實(shí)現(xiàn)嗎
將火星地球化的夢(mèng)想可以實(shí)現(xiàn)嗎
人類已經(jīng)占據(jù)地球陸地的絕大部分，馬上就會(huì)出現(xiàn)人口爆炸的情況，這時(shí)，人類不得不把目標(biāo)轉(zhuǎn)向其他星球，火星是科學(xué)家的首選星球。下面是小編分享的火星在千年之間地球化的方法，一起來(lái)看看吧。
火星在千年之間地球化的方法
據(jù)《大眾科學(xué)》報(bào)道，科學(xué)家提出了一項(xiàng)宏偉的計(jì)劃：只需采用五個(gè)步驟，用1000年時(shí)間，就可以使火星這顆“紅色星球”變成擁有青山綠水的另一個(gè)地球。
“火星社會(huì)”是美國(guó)一個(gè)非盈利性慈善組織，支持前往火星的載人飛行，致力于在火星上建設(shè)一些拱形建筑，從而將其改造成地球的殖民地。這種想法似乎有些嘩眾取寵，為什么當(dāng)?shù)厍蛏铣霈F(xiàn)類似戰(zhàn)爭(zhēng)、禽流感、艾滋病和全球變暖時(shí)不想著如何解決地球上的問(wèn)題，卻非要在火星上建造新的家園呢?對(duì)那些改造火星的熱衷者來(lái)說(shuō)，地球上這些顯而易見的災(zāi)禍成為他們放棄解決問(wèn)題，一心只想改造火星的重要原因。
“火星社會(huì)”的創(chuàng)辦人羅伯特·朱布林(Robert Zubrin)博士指出，當(dāng)年哥倫布提出橫渡大西洋時(shí)不是也遭到了許多人的阻撓嗎?但是請(qǐng)注意，朱布林不是一名水手，他是一名科學(xué)家。通過(guò)計(jì)算，他預(yù)言只要再過(guò)1000年，人類就可以在火星上制造出氧氣，將其改造成適合人類生活的星球。與其他科學(xué)家長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)年或者10萬(wàn)年的預(yù)言相比，朱布林似乎像在行星之間散播騙人的萬(wàn)靈藥，但毋庸置疑的是，他提出的“外星環(huán)境地球化”(terraforming)的方案還是得到了很多人的認(rèn)可。
步驟一：切中“外星環(huán)境地球化”的要害
根據(jù)朱布林的理論，火星殖民地化將分為三步走，第一步是勘測(cè)，這個(gè)我們已經(jīng)開始進(jìn)行了，但還需載人飛船登陸火星，以揭開火星礦物質(zhì)、冰層沉淀物和適宜生活環(huán)境之謎;接下來(lái)，將修建火星基地;最后，將火星建設(shè)成一塊自給自足的殖民地。
現(xiàn)在，是開始“外星環(huán)境地球化”的時(shí)候了。我們假定2150年實(shí)施火星地球化工程。要將火星地球化，首先要使火星升溫，朱布林將其描述為“用溫室效應(yīng)恢復(fù)火星溫暖”，他提出了三套行星升溫方案。評(píng)論家們經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，認(rèn)為前兩種方案基本無(wú)效，第三種雖然介紹的比較粗略，但還是可以實(shí)行的。
方案A：環(huán)火星軌道巨大反光鏡?；鹦浅嗟烙行┑胤綔囟纫呀?jīng)達(dá)到了32華氏度，但是要想實(shí)現(xiàn)永久解凍，火星外層大氣還應(yīng)該被“加熱”到104華氏度。朱布林提出的第一種升溫催化劑是一面巨大的鏡子。在環(huán)火星軌道(軌道高度為132，973英里)中建造一面直徑達(dá)77英里(足夠覆蓋1/3的長(zhǎng)島)的反光鏡，通過(guò)反光鏡將陽(yáng)光集中反射到火星兩極的冰蓋上，使那里的冰融化，釋放出大量氣態(tài)二氧化碳。這些二氧化碳將大大增加火星大氣層的密度，并造成明顯的溫室效應(yīng)，使火星變暖。
方案B：小行星撞擊，氨水造成升溫。小行星本質(zhì)上就是凍結(jié)的溫室氣體，如果人類能夠指引一個(gè)直徑1。6英里的小行星撞向火星的話，碰撞產(chǎn)生的能量足以融化一萬(wàn)億噸水，并且碰撞產(chǎn)生的氨水可使火星氣溫上升37華氏度。朱布林認(rèn)為40次這種碰撞造成的影響就可將火星改造得適合人類生存。
然而，控制小行星又談何容易?打個(gè)比方，18匹馬拉的車正從冰山上飛馳而下，請(qǐng)控制不要讓馬車傷害到山角下玩耍的孩童，顯然這非常困難，而控制小行星比這個(gè)還要困難得多。4個(gè)核火箭耗盡全力應(yīng)該可以將小行星推上碰撞軌道，但這一過(guò)程相當(dāng)耗時(shí)：從火箭發(fā)射到產(chǎn)生碰撞需花費(fèi)30年的時(shí)間(用10年對(duì)火箭進(jìn)行制導(dǎo)，在接下來(lái)的20年時(shí)間里，火箭進(jìn)入軌道，直到碰撞)。并且如果火星上有生命的話，小行星撞擊火星之時(shí)將是火星居民的末日，大家應(yīng)該還記得恐龍是怎么從地球上消亡的吧。
方案C：向地球?qū)W習(xí)，全球變暖。以地球?yàn)槔?，讓一個(gè)行星升溫的最好辦法莫過(guò)于使用“超級(jí)溫室氣體”了?？茖W(xué)家表示，使地球氣溫升高并引起一系列氣候?yàn)?zāi)難的溫室氣體可能用來(lái)改造火星的環(huán)境，使其適于生命居住。經(jīng)過(guò)分析討論，朱布林和其它科學(xué)家一致認(rèn)為四氟化碳(CF4)是這項(xiàng)工作的“最佳人選”。地球溫室效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)還告訴我們，工廠是溫室氣體的供應(yīng)大戶。所以，朱布林提出，在火星上建造一些特殊的化工廠，這些工廠能夠源源不斷的生產(chǎn)出CF4。如果每小時(shí)排放1，000噸“超級(jí)溫室效應(yīng)氣體”的話，30年的時(shí)間，火星溫度就可升高50華氏度。要完成這項(xiàng)宏偉工程，需要5，000兆瓦特的能量，這些能量可能由5個(gè)核工廠提供，而這些核工廠自身則必須依靠太陽(yáng)能工作。
步驟二：解放火星土壤中的氣體
最起碼30億年前，火星表面被厚厚的二氧化碳大氣所覆蓋。現(xiàn)在，雖然殘余大量的二氧化碳已經(jīng)被土壤吸收起來(lái)，但只要?dú)夂蜃兣?，這些二氧化碳將重獲自由。換句話說(shuō)，火星現(xiàn)在氣候又冷又煩人，將氣體都吸到土壤里去了，但是“加熱”火星的話將迎來(lái)一個(gè)“二氧化碳行星盛宴”。
為了保證在1000年內(nèi)完成任務(wù)，朱布林說(shuō)：“火星土壤中解放出來(lái)的額外氣體將在20年的時(shí)間里使氣溫上升10華氏度，然后一些冰得到融化，水份蒸發(fā)，火星氣候得到初步改善。”綜合考慮這些情況，計(jì)算得出，從2150年火星地球化工程開始到2200年短短的50年間，將完成10%二氧化碳的恢復(fù)量。
步驟三：“火星花園”開業(yè)
2250年，火星地球化工程100周年的時(shí)候，第一個(gè)四氟化碳生產(chǎn)廠將正式開業(yè)，那時(shí)火星大氣濃度將達(dá)到地球的1/5：大約21%的大氣中，將含有20%的二氧化碳。屆時(shí)，火星居民將能夠脫掉太空服在火星上行走(雖然仍需要氧氣瓶)。這不僅會(huì)迎來(lái)行星間首次時(shí)裝秀，而且那時(shí)的火星氣候?qū)⒃试S種植花草樹木、飛機(jī)起飛和建造圓頂(這將使氧氣管理更為有效)城市。
一旦火星赤道表面溫度保持不低于32華氏度，火星上就會(huì)有液態(tài)水，同時(shí)也預(yù)示著“火星花園”可以開業(yè)了。但是，朱布林提出警告：“一開始肯定不能種植楓樹，要先從能光合作用的細(xì)菌和地衣養(yǎng)植起。”
步驟四：收獲的季節(jié)
雖然成長(zhǎng)中的植物開始將二氧化碳轉(zhuǎn)化為美味可口的氧氣，但是存在一個(gè)速度問(wèn)題：如果像地球上那樣處理死亡植物的話，腐爛時(shí)將會(huì)釋放更多的二氧化碳，這將減緩二氧化碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程。朱布林認(rèn)為應(yīng)該為火星居民找到一個(gè)解決辦法，小心處理死亡的植物，避免二氧化碳的泄漏。
遺傳工程學(xué)也將在火星改造過(guò)程中一展身手。朱布林希望能夠用遺傳工程學(xué)的方法，培育出具有超級(jí)氧氣生產(chǎn)能力的植物變種，這樣就可以制造更多的氧氣了。
步驟五：等上1000年
一切看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單：50年改造大氣，50年火星漫步，但是要制造足夠火星殖民者呼吸的氧氣還要耐心等上1000年。這1000年中，火星居民將不停地耕種和收獲，扮演著“大自然的力量”，加速二氧化碳轉(zhuǎn)化氧氣的速度，以盡快制造出能讓人類直接呼吸的大氣。
火星地球化的意思
火星地球化(Terraforming of Mars)是將火星改造成人類可居住的星球，也就是改造成類似地球的環(huán)境(Terraforming)，2003年8月在美國(guó)召開了“火星移民研究國(guó)際會(huì)議”，在未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)中將火星改造成一個(gè)綠色星球，使之成為未來(lái)人類的第二個(gè)家園。
火星的地球化方法
在大氣中增加適合適量的氣體(包括溫室氣體和適合生物生存的氣體)，增加地表溫度與氣壓，主要是為了液態(tài)水，其次是植物、動(dòng)物。 在太空中架設(shè)巨大反射(或折射)鏡群，將更多陽(yáng)光反射至火星表面。 大量融解地下凍土層，再把水引到地表。雖然一開始會(huì)結(jié)冰，但隨著工程進(jìn)行，冰層進(jìn)而融化形成水圈。 在冰上(包括兩極)培植深色藻類或散布煤灰等深色物質(zhì)增加吸熱進(jìn)而加速融化。 散布固沙菌類、植物，防止沙暴的發(fā)生，進(jìn)而生成土壤，擴(kuò)大居住地。 建立行星推進(jìn)器(引擎)，改變火星運(yùn)行軌道。 在進(jìn)行融化地下層時(shí)，雖然上層凍土的重量會(huì)把下面融解的液態(tài)水?dāng)D到地表，但是地層會(huì)下陷，而且結(jié)成的冰會(huì)增加地表的反照率，加上升華至大氣的水，都會(huì)改變氣候，因此這些因素都要考慮進(jìn)去。
另外，來(lái)自太空的輻射，雖然可以用太空的反射鏡處理，但是這些鏡子是非常脆弱的。不過(guò)隨著大氣逐漸增厚，問(wèn)題就小多了。最根本的辦法就是到地核去啟動(dòng)火星的磁場(chǎng)，抵抗太陽(yáng)風(fēng)和宇宙射線。但是這需要大量的能量，需要的技術(shù)還得再加強(qiáng)，且地磁的成因仍未完全了解。人工制造電磁以代替磁場(chǎng)需要進(jìn)一步討論(見下文)。
改造火星一般估計(jì)要花非常長(zhǎng)的時(shí)間(例如千年)，不過(guò)在動(dòng)工之前，人類應(yīng)完整而仔細(xì)的審視這星球的一切，并且設(shè)立保護(hù)區(qū)與開發(fā)限制，因?yàn)橹灰婚_工，保存久遠(yuǎn)的地質(zhì)資料和景觀可能因?yàn)榧铀偾治g而遭破壞，例如位于極冠中的沉積資料可能會(huì)消失，到時(shí)后悔也來(lái)不及。
火星探測(cè)熱
首先。美國(guó)于1998年12月和 1999年1月向火星發(fā)射了 “火星氣候探測(cè)者”號(hào)和“火星極地著陸者”號(hào)無(wú)人探測(cè)器。“火星極地著陸者”號(hào)，高約1米，長(zhǎng)寬分別為3.6米左右，有三條腿和一個(gè) 長(zhǎng)約2米的機(jī)械臂，另外還裝帶著一對(duì)小探測(cè)器。“火星極地著陸者”號(hào)探測(cè)器于1999年 12月失蹤，原計(jì)劃探測(cè)器在火星著陸之前，兩個(gè)小探測(cè)器將同母體探測(cè)器分離，并以每小時(shí)800千米的速度鉆入火星表層以下約1米的地方，探尋水源。母體探測(cè)器則靠三條腿在火星南極表面的土壤后，將土壤里喊有水分，就會(huì)被蒸發(fā)出來(lái)。然后用激光分析儀進(jìn)行檢測(cè)認(rèn)定。有趣的是，這個(gè)探測(cè)器上還攜帶一個(gè)很小的”火星麥克風(fēng)“，它將把火星上的各種聲音傳回地球，包括風(fēng)聲和沙暴中放電時(shí)的劈啪聲。到時(shí)，地球上的人類將第一次聽到外星球上的聲音。但由于探測(cè)器失蹤，這一切就暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。
日本也加入了探測(cè)行列，于1998年7月4日在鹿兒島太空中心將”希望“號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射 升空。在升空后的頭5個(gè)月中，它將繞地球軌道運(yùn)行，然后再過(guò)10個(gè)月，經(jīng)過(guò)億千米的行程后，進(jìn)入火星的軌道，它將極力火星表面130千米的高速上飛行，對(duì)火星的大氣層，太陽(yáng)能和是否有水進(jìn)行探測(cè)。
繼美、俄、日之后，英國(guó)將在2003年發(fā)射”小獵犬二號(hào)”探測(cè)器。它將降落在火星 土壤于巖石的化學(xué)成分中檢驗(yàn)是否有生命存在，或者在未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)生命的幾率。
火星大氣改造計(jì)劃
第一個(gè)辦法是將經(jīng)過(guò)遺傳工程改造的細(xì)菌和 其他適應(yīng)性強(qiáng)的 微生物播“種”到火星上去，它們會(huì)“吃掉”火星大氣層中的二氧化碳，釋放出氧氣，逐步形成一個(gè)類似于地球的含氧大氣層。
第二種辦法是用宇宙飛行器把一種叫“氯氟烴”的強(qiáng)力的溫室效應(yīng)氣體，運(yùn)送到火星上去使其升溫。航天專家羅伯特.朱林計(jì)算過(guò)，如果每年運(yùn)送100萬(wàn)噸氯氟烴到火星上去，只要40年的時(shí)間，就可以在火星上造成有效的溫室效應(yīng)，使其表面溫度升高，再配合上述的藻類植物的生長(zhǎng)和微生物的繁殖，能逐步使火星大氣層加厚，并使大氣層增氧。
火星磁場(chǎng)改造法
火星地球化 難點(diǎn)之一就是 火星幾乎沒(méi)有地磁場(chǎng)，無(wú)法抵御太陽(yáng)風(fēng)，大氣層被太陽(yáng)風(fēng)吹走了。我的設(shè)想是 可以用人造電磁場(chǎng)代替地磁場(chǎng)。
首先，在火星南北極分別建造直徑數(shù)百公里的超導(dǎo)環(huán)，然后挨著建造核電站，給它們降溫，通電，每個(gè)超導(dǎo)環(huán)是有足夠的超導(dǎo)電纜繞成。之后通電，電流非常大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)非常強(qiáng)，這樣就可以產(chǎn)生足夠的電磁，用來(lái)保護(hù)火星的大氣層。如果磁場(chǎng)不夠，可以造數(shù)十個(gè)不同直徑的超導(dǎo)環(huán)，以達(dá)到足夠的強(qiáng)度，如果還不夠，可以在火星表面其它地方也建造，通過(guò)控制超導(dǎo)環(huán)的方向，使電磁場(chǎng)以相同的方向疊加。在不夠就在太空足夠高出也建造超導(dǎo)環(huán)，太空還有好處，就是可能不需要冷卻，省能源?？傊偸强梢援a(chǎn)生足夠的電磁場(chǎng)。
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