再造一个地球？科学家解读人类未来如何改造火星

不老斜阳

来源：《中国科学报》

原标题：人类未来如何改造火星

　　在不久前结束的全国政协会议期间，卫星专家叶培建委员透露，中国准备在2020年发射火星探测器，次年登陆火星。这不禁让人回忆起2015年那部火爆全球的电影——《火星救援》，或许，飞向火星已经不再是个遥远的梦想。

　　“嫦娥之父”、中国月球探测工程首席科学家、中科院院士欧阳自远，近期也发表文章深度解读了人类登陆火星后，如何将其改造成“蓝色行星”。

　　如果人类要移居火星，需要做哪些事情？

　　火星是可能的避难所

　　火星是地球的近邻，同属于太阳系类地行星。火星距地球最短距离为5500万千米，质量接近于地球的11%，半径约为地球的1/2，重力相当于地球的1/3。其自转周期约为24.66小时，与地球的24小时相近；绕日公转周期为687天，一个火星年相当于1.89个地球年。由于火星的自转轴倾角为25.2°，与地球的23.5°类似，因而火星和地球在一年之中，都会有春、夏、秋、冬的季节变化——而这也正是地球与火星最相近之处。

　　欧阳自远院士写道，在远古时期，火星曾是一个气候湿润、生态环境较适宜生命繁衍的世界，大气层相比现在更为稠密，表面曾有过辽阔的海洋、星罗棋布的湖泊、涓涓流水的河流和洪水泛滥形成的冲积扇。

　　“各种理论研究表明，当时火星表面的水体总量，平均可覆盖火星表面深达100米。然而，火星表面的水体有相当一部分通过大气、电离层被太阳风吹走而丢失；另一部分，则可能以冻土和地下冰层的形式被保存了下来。”

　　根据目前的探测成果，火星上有液态水，可能有过适宜生命发育的环境，这就为人类向火星移民，开辟新的生存空间提供了希望。国家天文台副研究员郑永春在授受采访中告诉《中国科学报》记者，人类可以通过在火星上创造温室效应，经过一二百年的改造，使之成为太阳系中的另一颗宜居行星，为人类向火星移民，开辟新的生存空间提供新的希望。

　　生命可以在很多极端环境和极限条件下生存，细菌和孢子可以在非常寒冷、干燥、隔绝空气的环境下休眠数百万年，在环境条件适宜时重新激活。郑永春告诉记者，火星北极的土壤中就可能存在这样的休眠微生物菌落。“科学家还在地球上模拟火星的辐射、昼夜温差等环境条件，1万个样本中有6个食杆菌属的细菌在30天的试验后仍然存活，证明微生物可以在火星上长期存活。这也验证了人类改造火星的一种可能，即把低等微生物作为先锋生物释放到火星表面，通过生物作用逐步改造火星环境，最终使之适合人类生存。”

　　人类所居住的地球并非绝对安全，面临小天体撞击等重大灾难，而火星作为太阳系中与地球最为相似的行星，是人类面临这些灾难时可能的避难所。

　　再造一个地球

　　郑永春解释说，改造火星环境绝非一朝一夕可以实现，需要经历漫长的时间。人类要最终移民火星需要经历四个阶段：首先是探测火星，然后是载人登陆火星，接着才是改造火星，最后是火星移民。

　　欧阳自远院士解读了将改造火星的步骤：首先要提高火星表面的温度；其次，增加火星大气的浓度，改变大气组分；第三步，建立火星表面的生态环境；第四步是建立火星农牧业，解决粮食自给问题；第五步，也是非常重要的一步，要建设能源和原材料供给相关的工业设施。

　　“等这些都具备了，就可以开始建设人类的生活基础设施，实施火星旅游或移民了。”

　　升温是改造火星的第一步。科学家目前的设想之一是，可以通过释放火星南北极的干冰，使火星大气的二氧化碳浓度提高，创造温室效应。火星全球升温之后，地下水涌出，火星上将有大面积的地表水。然后利用适应严酷环境的先锋植物在火星上进行光合作用，吸收二氧化碳、释放氧气，慢慢改造火星大气成分。经过漫长的岁月之后，火星将具有大规模的液态水、适宜的温度、富含氧气的大气层等与地球相似的环境，从而实现向火星移民的征程。

　　SpaceX公司首席执行官艾伦·马斯克曾于去年表示，自己正在考虑如何让火星变暖，想法是可以使用核弹在火星上创造两个太阳，这样就能让火星冰层融化，全球温度可满足人类生存需求。

　　“就目前来看，各国主要精力还是在停留在探测火星的阶段——即全面认识火星，包括它的地形地貌、物质成分、表面环境、内部结构等基本特性，并了解这些特性对人类在火星上生存的影响，为人类未来登陆火星提出针对性的解决方案。”谈到目前各国所做的尝试，郑永春告诉记者。

　　有生之年看人类登陆火星

　　截至2013年底，人类共进行了42次火星探测活动。由于地球和火星的轨道运动差异，火星探测器的发射窗口每26个月才会“打开”一次。从1996年以来的8个发射窗口，已经发射了11颗探测器，取得了大量探测资料。美国、俄罗斯、印度、日本等国家均已发射过火星探测器，获得了大量科学数据，火星成为太阳系中除地球外人类认识最深刻的行星，甚至超过了人类已经登陆过的月球。

　　在我们的有生之年，不出意外的话，或许可以看到人类登陆火星。

　　美国航天局在去年10月公布了登陆火星的详细计划。长达36页的报告把登陆火星分成三个阶段实施，认为虽然面临许多挑战，但都“可以克服”。报告中没有设定登陆火星的具体日期，但美国国家航空航天局（NASA）局长查尔斯·博尔登在声明中说，美国“比历史上任何时候都接近将宇航员送上火星”。

　　在报告中，NASA承认登陆火星面临许多挑战，其中“最重要的挑战是在长达1100天的长期任务中，确保人员安全”。报告称，前往火星的宇航员长期处于高辐射的环境下，可能面临癌症、骨质疏松、免疫问题等风险。

　　郑永春在采访中告诉记者，在载人登陆火星方面，目前登陆火星所需的载人飞船、重型火箭、就位资源利用等关键设备和技术均已经过了相当长时间的研发。根据现有技术发展，预计未来20年左右，人类将首次登陆火星。

　　在实现载人登陆火星，突破关键技术之后，人类将进一步就位利用火星资源，通过多次运输，建设自给自足型的火星基地。至于何时人类才能真正移居火星，郑永春表示，“预计在2050年之前，将有一批航天员实现在火星基地的长期生存”，但这个时期火星的环境还不适宜人类大规模移民，“航天员只能借助密闭的火星基地实现定居，并进步扩大火星基地的规模，完善其功能。”郑永春乐观地展望未来：“然而，即便前往火星的远征非常艰难和昂贵，人类仍将为此而不懈努力。因为这是全人类的共同梦想，是人类在太阳系中永续生存的关键，事关人类未来，标志着人类真正有能力长期生活在另一个星球。在实现火星移民的征程中，人类的技术、能力和知识将大幅增长，我们在地球上的生活也将长久受益于此。”

　　蒋志海制图