全球变暖可能是改造火星的最佳方法

几个世纪以来，我们一直在火星上寻找生命。人类分析了我们能找到的每一处地质特征，寻找火星上活着的邻居的踪迹，或者至少寻找某种生物曾经在这颗红色星球上生活过的证据。但到目前为止，还没有找到。

在缺乏生命证据的情况下，一个并不新鲜的想法正在逐渐流行：如果我们在火星上找不到生命，也许我们可以把生命带到火星。不仅如此，我们也许能够改变这颗红色星球本身的性质，把一个干燥、毫无生机的世界变成我们自己的蓝绿色大理石的镜子。

这听起来像是科幻小说，但公共和私营部门的研究人员已经在研究如何利用现有技术改造火星，部分原因是这将使人类永久定居变得更加可行。

是否可以？

是的，这是可能的——但它可能不会是一个像埃隆马斯克计划在现在稀薄的火星大气层中反复引爆核武器那样戏剧性的解决方案。

美国宇航局行星科学家克里斯·麦凯说：“认为核武器蕴藏大量能量的想法是错误的。如果你把地球上所有国家核武器的能量加在一起，其能量大约相当于火星日照的半小时。引爆核武器并不能改变一个星球，利用阳光才能改变它。”

正如麦凯和其他研究人员之前所讨论的，我们已经有能力改变火星。我们知道我们可以让这颗寒冷的星球变暖，因为我们已经在地球上测试过这个概念。

“全球变暖就是利用阳光来加热地球，”麦凯说。“地球正在变暖，这不是因为核武器，而是因为阳光，也就是流入和流出地球的巨大能量。”

“如果你想让火星更像地球，就需要让大气层更厚，”美国宇航局火星大气与挥发物演化 (MAVEN) 任务研究员迈克尔·查芬 (Michael Chaffin) 表示。“回顾火星的历史，我们知道早期的大气层必须更厚才能支持水的存在。”

目前，大气层非常稀薄和寒冷，液态水只能在表面短暂存在。

“如果你带着一杯液态水来到火星并将其倒出，其中一些会结冰，一些会沸腾，但没有一个能长时间保持液态，”查芬说。

但从理论上讲，如果我们能够将温室气体注入火星大气层，我们就可以让火星表面变暖，让液态水能够稳定地存在于火星表面，就像遥远的过去（大约 35 亿年前）一样。更厚的大气层也能提供足够的压力，帮助水保持稳定。

麦凯表示，实现这一目标的一种方法是利用自动化工厂制造超级温室气体或全氟化碳 (PFC)。这些化合物可以吸收火星阳光产生的热量，而不会破坏火星脆弱的臭氧层，也不会对人类定居者造成有毒威胁。

一旦地球变暖，麦凯估计大约 100 年后就会出现这种情况，我们就可以开始种植植物。通过吸收二氧化碳并释放氧气，绿色植物将逐渐改变大气的化学性质，使其适合呼吸，这个过程可能需要数千年。

这听起来像是一段漫长的等待——但当你考虑到地球已经存在了大约 46 亿年时，一个世纪甚至几千年就会成为一个更容易管理的时间表。

实际挑战

未来任何改造火星的努力都必须考虑到的一件事是，火星上已经存在一些温室气体，例如二氧化碳。如果研究人员不考虑这些气体，火星的温度可能会过高。

“你从火星出发，最终想到达靠近地球的地方。如何防止它变成金星？”麦凯说。虽然两颗行星大小相同，但金星的大气层比地球厚得多——由许多温室气体组成——其表面温度足以熔化铅。不仅如此，金星表面的气压相当于 3,000 英尺深的海洋通常所见的气压。

麦凯目前正在研究如何计算火星极地冰盖附近或下方的地下二氧化碳含量。目前的估计表明，二氧化碳含量远低于使地球变暖所需的阈值，但实际估计值仍不得而知，研究人员希望在开始任何形式的改造过程之前，确定地下还潜伏着多少其他温室气体。

那么让我们继续前进，假设科学家计算出完美的火星改造过程中所需的温室气体数量。人类将能够在火星上建立一个温暖潮湿、足以维持生命的大气层。但随着时间的推移，精心重建的大气层会发生什么呢？

“人们说，‘好吧，火星失去了大气层。如果你把它带回来，它不会再次失去大气层吗？’”麦凯说。“他们是对的。它会再次失去大气层。”

不同之处在于时间。麦凯指出，许多估计认为火星在 1 亿年的时间里失去了大气层。这在太阳系的整个历史中可能只是很短的一段时间，但从人类的时间尺度来看，这已经足够长了，值得付出努力。

“无论如何，太阳系中没有永恒的存在，”麦凯说。“与人类的时间尺度相比，我们改变火星的时间尺度非常非常长。一亿年对于偿还抵押贷款来说是一个很长的时间。”

不同的星球，相同的规则？

金星、火星和地球之间的差异似乎很明显。一个太热，另一个太冷，第三个则刚刚好。但它们都是岩石中型星球。而且在很大程度上，我们为地球开发的长期气候模型也适用于其他行星。我们只需要考虑大气层厚度、尺寸（火星比其他两个小）以及每颗行星与太阳的相对距离的差异。

麦凯说：“人们用来研究地球全球变暖的气候模型与我们用来研究火星地​​球化改造的气候模型相同。”

但火星气候历史的某些方面对研究人员来说仍然是个谜。

“我们送往火星表面的所有探测车和许多轨道飞行任务都为我们提供了证据，证明在太阳系历史早期火星上就存在水，”查芬说。“如果回溯到 40 亿年前，火星上一定存在过湖泊和河流，至少在很短的一段时间内，才能形成我们看到的特征。”

“所以我们有一个谜团。我们有一颗行星，现在无法维持液态水，但过去却支持了大量的液态水。这颗行星的大气层一定发生了变化，”他说。

这正是 MAVEN 的作用所在。自 2014 年以来，NASA 的这颗探测器一直在绕火星运行，分析火星大气的成分，测量辐射和带电粒子，并将数据发回地球。研究人员对这些数据进行分析，试图找出火星目前大气流失到太空的原因，以及火星在过去为何会如此剧烈地流失如此多的大气。

“火星大气中带电粒子的流失速度约为每秒四分之一磅，”查芬说。“这足以消除火星历史上整个现今的大气层。但这不足以解释早期厚厚的大气层消失的原因。”

关于火星大气仍有许多问题尚待解答。其中一些最大的问题并不涉及当前的研究，而是关系到我们未来的选择。

但我们应该吗？

人们已经梦想着在火星上建立永久的人类基地。如果这些计划得以实施，人类将不得不生活在一个温度极低、辐射水平极高的星球上。在这种情况下，改造火星的花费和权衡可能对新火星人来说非常合理。为什么不让他们的新家园更像地球，从而对人类更友好呢？

我们知道人类有能力提高一个星球的平均温度——因为这正是地球上正在发生的事情。随着火星定居，吸取地球全球变暖的经验教训并将其应用到另一个星球上可能会变得更有吸引力。

“如果火星上有居民将火星视为自己的家园，那么火星地球化改造或许是他们推动的事情。”麦凯说道。

然而，我们急于将火星改造得更像地球，却可能造成永久性的破坏。如果我们在未来的火星探险中发现未改造的火星表面上有微生物，该怎么办？这一发现意味着改变火星可能会消灭外星生命。

“火星生命的伦理问题不是科学问题，”麦凯说。“这显然是价值观问题。你可以让理性的人仔细思考这个问题，并得出不同的结果。”

困境最终归结为一个微小的外星污迹的存在与地球生命的福祉。麦凯说：“作为一个社会，我们必须就在其他星球上要做的事情达成一致。我们都知道在地球上应该做什么，不管我们做不做。我们应该保护生命和自然，在地球上也一样。但如果你去火星，情况就不一样了，我们在原则上没有达成共识，在实践上更没有达成共识。”

随着人类登陆火星计划的推进，这样的讨论将变得更加重要。我们需要开始超越改造火星的单纯实用性，开始探索我们的原则是什么，以及我们实际上可以采取哪些行动。