如果我们想在地球上建立长期的人类殖民地,必然会有一些改变。火星并不是太阳系中最适宜居住的地方,那里目前的情况并不适合生存。
其中最重要的问题是气候。火星的温度对于温暖的人体来说太低了——中位数温度为 -64 摄氏度(-85 华氏度)。如果我们想要地球化,我们需要加热。
现在,科学家们找到了一种方法来做到这一点,他们声称他们的方法比其他策略有效 5000 倍。
美国西北大学电气工程师 Samaneh Ansari 领导的团队表示,通过向大气中释放纳米金属棒,创造并维持温室效应,可以使火星变暖并保持温暖。
“你仍然需要数百万吨来使地球变暖,但这比之前全球变暖火星的提议所需的少五千分之一。这大大增加了该项目的可行性,”地球物理学家埃德温·凯特说芝加哥大学的教授,该研究的通讯作者。
“这表明火星变暖以产生液态水的障碍并不像之前想象的那么高。”
温室效应是我们所知的使地球变暖的最可行的方法,但尽管地球的情况如此,它实际上比看起来更难产生。先前提出的火星温室变暖策略引发了对温室气体的需求,例如那些使地球变暖和。
事实证明,在地球上,温室变暖太容易了。大气中充满了二氧化碳和甲烷等气体,这些气体会散射地表辐射的热量,减缓其逃逸到太空的速度,导致温度升高。
如果我们能够按照之前的建议向火星稀薄的大气中注入这些温室气体,那么变暖效应就会随之而来,将火星的温度提高到光合生物可以生存的水平。
问题是火星没有太多实施这一战略所需的要素。我们要么必须从地球大量运送它,要么尝试从火星表面下开采它。无论哪种方式都是昂贵且困难的。
但如果我们使用火星现有的资源呢?火星漫游者已确定其表面土壤富含铝和铁等金属矿物质。如果我们能像闪光大炮一样将微小的闪闪发光的金属颗粒发射到火星大气中,然后被带到高处并捕获阳光,就像地球上的碳排放一样,会怎么样?
![](https://webbedxp.com/zh-CN/nature/scien/images/2024/08/mars-terra-proposal.jpg)
安萨里和她的同事们模拟了微小的金属棒,其大小与火星原生的尘埃颗粒相同,比商业闪光稍小一些,长宽比为 60:1,将被释放到火星天空。他们计算了这些纳米棒闪闪发光的金属云会捕获多少热量,以及产生和维持温室效应需要多少灰尘。
纳米棒的尺寸和形状可以防止尘埃落到火星上的时间比自然尘埃长 10 倍。如果以每秒 30 升的持续速度释放,纳米棒将产生上述变暖现象,导致表面冰融化,并随着二氧化碳冰升华而升高大气压力。
随着极地二氧化碳冰盖的挥发,几个世纪以来大气压力将持续增加。
这不太可能使火星适合居住。火星大气层中仍然没有足够的氧气可供呼吸;但是,一旦表面适合细菌居住,微生物就可以开始漫长而艰难的氧气生产工作。
纳米棒策略仍然需要相当长的时间,大约几十年,但最终将使火星变暖超过28摄氏度,将其气候推向一种对脊椎动物来说仍然不舒服的状态,但足够温暖以进行光合作用的微生物生命——迈向火星改造的第一步。
还有一些问题可能需要解决。目前尚不清楚纳米棒会在火星大气中保留多久,继续泄漏到太空中(这并不罕见;所有大气层都是泄漏的,但火星没有像地球那样提供包容性的全球磁场)。
而且,随着火星变暖,纳米粒子最终可能会吸引水粒子,就像地球大气中的灰尘一样,并以雨的形式落回地表。因此它可能不会像我们希望的那样在空中停留很长时间。这提出了一个潜在的减速带,我们不太知道如何预测,需要进一步研究。
尽管如此,“这项研究开辟了新的探索途径,并可能使我们距离在火星上建立可持续人类存在的长期梦想更近了一步,”风筝说。
该研究发表于科学进步。