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原標題:人類未來如何改造火星





在不久前結束的全國政協會議期間,衛星專傢葉培建委員透露,中國準備在2020年發射火星探測器,次年登陸火星。這不禁讓人回憶起2015年那部火爆全球的電影——《火星救援》,或許,飛向火星已經不再是個遙遠的夢想。

“嫦娥之父”、中國月球探測工程首席科學傢、中科院院士歐陽自遠,近期也發表文章深度解讀瞭人類登陸火星後,如何將其改造成“藍色行星”。

如果人類要移居火星,需要做哪些事情?

火星是可能的避難所

火星是地球的近鄰,同屬於太陽系類地行星。火星距地球最短距離為5500萬千米,質量接近於地球的11%,半徑約為地球的1/2,重力相當於地球的1/3。其自轉周期約為24.66小時,與地球的24小時相近﹔繞日公轉周期為687天,一個火星年相當於1.89個地球年。由於火星的自轉軸傾角為25.2°,與地球的23.5°類似,因而火星和地球在一年之中,都會有春、夏、秋、冬的季節變化——而這也正是地球與火星最相近之處。

歐陽自遠院士寫道,在遠古時期,火星曾是一個氣候濕潤、生態環境較適宜生命繁衍的世界,大氣層相比現在更為稠密,表面曾有過遼闊的海洋、星羅棋佈的湖泊、涓涓流水的河流和洪水泛濫形成的沖積扇。

“各種理論研究表明,當時火星表面的水體總量,平均可覆蓋火星表面深達100米。然而,火星表面的水體有相當一部分通過大氣、電離層被太陽風吹走而丟失﹔另一部分,則可能以凍土和地下冰層的形式被保存瞭下來。”

根據目前的探測成果,火星上有液態水,可能有過適宜生命發育的環境,這就為人類向火星移民,開辟新的生存空間提供瞭希望。國傢天文臺副研究員鄭永春在授受採訪中告訴《中國科學報》記者,人類可以通過在火星上創造溫室效應,經過一二百年的改造,使之成為太陽系中的另一顆宜居行星,為人類向火星移民,開辟新的生存空間提供新的希望。

生命可以在很多極端環境和極限條件下生存,細菌和孢子可以在非常寒冷、幹燥、隔絕空氣的環境下休眠數百萬年,在環境條件適宜時重新激活。鄭永春告訴記者,火星北極的土壤中就可能存在這樣的休眠微生物菌落。“科學傢還在地球上模擬火星的輻射、晝夜溫差等環境條件,1萬個樣本中有6個食桿菌屬的細菌在30天的試驗後仍然存活,証明微生物可以在火星上長期存活。這也驗証瞭人類改造火星的一種可能,即把低等微生物作為先鋒生物釋放到火星表面,通過生物作用逐步改造火星環境,最終使之適合人類生存。”

人類所居住的地球並非絕對安全,面臨小天體撞擊等重大災難,而火星作為太陽系中與地球最為相似的行星,是人類面臨這些災難時可能的避難所。

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鄭永春解釋說,改造火星環境絕非一朝一夕可以實現,需要經歷漫長的時間。人類要最終移民火星需要經歷四個階段:首先是探測火星,然後是載人登陸火星,接著才是改造火星,最後是火星移民。

歐陽自遠院士解讀瞭將改造火星的步驟:首先要提高火星表面的溫度﹔其次,增加火星大氣的濃度,改變大氣組分﹔第三步,建立火星表面的生態環境﹔第四步是建立火星農牧業,解決糧食自給問題﹔第五步,也是非常重要的一步,要建設能源和原材料供給相關的工業設施。

“等這些都具備瞭,就可以開始建設人類的生活基礎設施,實施火星旅遊或移民瞭。”

升溫是改造火星的第一步。科學傢目前的設想之一是,可以通過釋放火星南北極的幹冰,使火星大氣的二氧化碳濃度提高,創造溫室效應。火星全球升溫之後,地下水湧出,火星上將有大面積的地表水。然後利用適應嚴酷環境的先鋒植物在火星上進行光合作用,吸收二氧化碳、釋放氧氣,慢慢改造火星大氣成分。經過漫長的歲月之後,火星將具有大規模的液態水、適宜的溫度、富含氧氣的大氣層等與地球相似的環境,從而實現向火星移民的征程。

SpaceX公司首席執行官艾倫·馬斯克曾於去年表示,自己正在考慮如何讓火星變暖,想法是可以使用核彈在火星上創造兩個太陽,這樣就能讓火星冰層融化,全球溫度可滿足人類生存需求。

“就目前來看,各國主要精力還是在停留在探測火星的階段——即全面認識火星,包括它的地形地貌、物質成分、表面環境、內部結構等基本特性,並瞭解這些特性對人類在火星上生存的影響,為人類未來登陸火星提出針對性的解決方案。”談到目前各國所做的嘗試,鄭永春告訴記者。

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截至2013年底,人類共進行瞭42次火星探測活動。由於地球和火星的軌道運動差異,火星探測器的發射窗口每26個月才會“打開”一次。從1996年以來的8個發射窗口,已經發射瞭11顆探測器,取得瞭大量探測資料。美國、俄羅斯、印度、日本等國傢均已發射過火星探測器,獲得瞭大量科學數據,火星成為太陽系中除地球外人類認識最深刻的行星,甚至超過瞭人類已經登陸過的月球。

在我們的有生之年,不出意外的話,或許可以看到人類登陸火星。

美國航天局在去年10月公佈瞭登陸火星的詳細計劃。長達36頁的報告把登陸火星分成三個階段實施,認為雖然面臨許多挑戰,但都“可以克服”。報告中沒有設定登陸火星的具體日期,但美國國傢航空航天局(NASA)局長查爾斯·博爾登在聲明中說,美國“比歷史上任何時候都接近將宇航員送上火星”。

在報告中,NASA承認登陸火星面臨許多挑戰,其中“最重要的挑戰是在長達1100天的長期任務中,確保人員安全”。報告稱,前往火星的宇航員長期處於高輻射的環境下,可能面臨癌癥、骨質疏鬆、免疫問題等風險。

鄭永春在採訪中告訴記者,在載人登陸火星方面,目前登陸火星所需的載人飛船、重型火箭、就位資源利用等關鍵設備和技術均已經過瞭相當長時間的研發。根據現有技術發展,預計未來20年左右,人類將首次登陸火星。

在實現載人登陸火星,突破關鍵技術之後,帝寶產後護理之家|台中產後護理中心推薦人類將進一步就位利用火星資源,通過多次運輸,建設自給自足型的火星基地。至於何時人類才能真正移居火星,鄭永春表示,“預計在2050年之前,將有一批航天員實現在火星基地的長期生存”,但這個時期火星的環境還不適宜人類大規模移民,“航天員隻能借助密閉的火星基地實現定居,並進步擴大火星基地的規模,完善其功能。”鄭永春樂觀地展望未來:“然而,即便前往火星的遠征非常艱難和昂貴,人類仍將為此而不懈努力。因為這是全人類的共同夢想,是人類在太陽系中永續生存的關鍵,事關人類未來,標志著人類真正有能力長期生活在另一個星球。在實現火星移民的征程中,人類的技術、能力和知識將大幅增長,我們在地球上的生活也將長久受益於此。”



蔣志海制圖

(責編:趙竹青、馬麗)


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