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除了地球之外,火星是太阳系中最合适寓居的行星。但对许多物种来说,这仍然是一个充溢歹意的国际。首要是因为火星的外表太过于冰冷,导致水无法维持在液态,而液态水通常被以为是已知生命能够生计的先决条件;别的,因为火星的大气太过于单薄,无法抵挡紫外线,会对生命构成威胁。所以,人类一向梦想着能够经过改动火星的气候,将它变成一颗合适人类寓居的星球。

卡尔·萨根(Carl Sagan)是榜首个在科幻小说之外提出“星球改造”的科学家。在1971年的一篇论文中,萨根就提出了榜首个将火星变成地球,或许将火星变成一个合适人类寓居的当地的可行想象。他指出,在火星的北极,夏天剩余的霜冻厚度约为1公里,假如它们悉数蒸发掉,那么释放到大气中的水蒸气和二氧化碳就或许会发生温室效应,将火星外表的温度升高到液态水足以存在的程度。


上个世纪七十年代,NASA海盗号”眼中“的火星。| 图片来历:NASA/JPL


一些研讨人员和未来学家遭到萨根的启示,他们开端认真考虑星球改造的主意。其要害的问题是:火星上是否具有满足的温室气体和水,能够将火星的大气压强进步到与地球适当的水平?

2018年,一篇宣布在《天然地理》期刊上的研讨发现,即使将火星上一切可用的资源都进行处理,也只能将火星的大气压强进步到地球水平的7%左右——这远远低于合适人类寓居所需求的压力。

如此看来,将火星变成地球似乎是一个无法完成的梦。

现在,来自哈佛大学、NASA喷气推动试验室(JPL)和爱丁堡大学的研讨人员有了一个新的思路:与其企图一次性改动整个火星,是否有或许先对火星进行小范围的改造。论文的榜首作者Robin Wordsworth在承受space.com的采访时提到:“咱们想要考虑的是在十年的时间尺度上能完成的东西,而不是在未来几个世纪才干完成,或许或许永久无法完成的东西。”

研讨人员以为,火星外表的某些区域能够经过使用一种名为二氧化硅气凝胶(silica aerogel)的物质而变得宜居,这种物质能够仿照地球大气中的温室效应。经过建模和试验,研讨人员发现厚度为2~3厘米的二氧化硅气凝胶就能够做到阻隔有害的紫外线辐射,让满足的可见光穿透使光合作用得以进行,以及在无需任何内部热源的情况下,将二氧化硅气凝胶之下的温度永久地进步的水的熔点以上。

Wordsworth说:“这种区域性的将火星变得宜居的办法比全球性的大气改造更易完成。与之前将火星改造得宜居的主意不同,这是一种能够用咱们已有的资料和技能进行体系性地开发和测验的东西。”


△ 火星上的极地冰盖是由冻住的水和二氧化碳结合而成的。冻住的二氧化碳也能在让阳光穿透的一起吸收热量。在夏天,这种固态的温室效应在冰层下会构成一块块温暖的区域,也便是图中所示的冰层中的黑点。| 图片来历:SEAS


这种主意实际上是遭到了一种火星上的现象的启示。

火星上的冰盖是由水冰和冻住的二氧化碳结合而成的,这与地球上由水冰构成的冰盖是不相同的。与气态的二氧化碳相同,冻住的二氧化碳在让阳光穿透时也会将热量困住。在夏天,这种固态的温室效应会在冰层下导致小范围的升温。

Wordsworth说:“咱们开端考虑这种固态的温室效应,并考虑怎么能使用它来发明未来火星上的宜居环境。咱们开端考虑什么样的资料能够将导热系数降到最低,一起又能传输尽或许多的光。”

研讨人员最终将目光落在了二氧化硅气凝胶上,这是已发明出的最绝缘的资料之一。二氧化硅气凝胶的多孔性高达97%,这意味着光能够穿过这种资料,但二氧化硅相互连接的纳米层阻隔了红外辐射,大大减缓了热传导。现在,这类气凝胶已被用于多项工程使用中,其中就包含用在NASA的火星勘探漫游者上。

经过模仿火星外表的模型和试验,研讨人员证明,用一层薄薄的二氧化硅气凝胶就能够使火星中纬度区域的平均温度上升到等同于地球的水平。

Wordsworth说:“在一片满足大的区域里,你不需求任何其他的技能或物理,只需求在地表掩盖这样一层物质,在它的下面就能够具有永久的液态水。”

这种资料能够用来在火星上制作可寓居圆顶,甚至有或许制作出自给自足的生物圈。由此或许会发生一系列十分风趣的工程学问题。接下来,研讨小组的方针是在地球上,在相似火星气候的条件下对这种资料进行测验,比方在南极洲或智利的干谷。

Wordsworth指出,任何与将火星改造得合适人类和地球生命寓居有关的评论,都会衍生出重要的与行星维护相关的哲学和道德问题。

比方假如咱们想要在火星外表生计,那么咱们是否能够确认那里有没有现已存在的生命?假如有,咱们怎么应对那些生命?一旦咱们决议让人类登上火星,这些就都将成为不可避免的问题。

参阅来历:

https://www.seas.harvard.edu/news/2019/07/material-way-to-make-mars-habitable

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/001910357190131X

https://www.nature.com/articles/s41550-019-0813-0

https://www.space.com/make-mars-habitable-with-silica-aerogel.html

作者:admin 分类:我们的头条 浏览:277 评论:0