火星地球化

改變火星生態學的過程

火星地球化是將火星改造成人類可居住的星球,即改造成類似地球的環境这一过程。

火星(右)與地球(左)的體積比較。
模擬的火星地球化過程

概念的可行性依靠在火星的環境是否可以通過人為手段改變,以及建立一個人造生物圈的可行性。現時已有不少提出的解決方法,其中一些受到經濟自然資源的不允許和限制,但一些方法在現時技術上已經可以實現。[1]

现代科技能力能做到的是在火星上面建立太空站等,并利用土地上富有的制成大型的玻璃保护罩。玻璃保护罩必须有可挡宇宙辐射的屏障,但也可造成温室效应。可以通过加强保护罩的气压、再引水分进罩裏、培养无土植物调节空氣。

罩内动能采用电动模式,以太阳能核能为主要能源。用机械能天梯作地球与火星物质交换。

美國毅力號火星探測器於2020年7月發射升空,探測器載有火星氧氣 ISRU 實驗儀(MOXIE),用於一項探索性技術研究:嘗試從火星大氣中的二氧化碳中產生氧氣。如果這項技術取得成功,未來可能擴大規模,種植大量機械樹在火星製造氧氣,為居住在火星的人類提供生命支持,或為返回地球的太空船提供燃料。

動機

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考慮到相似性和鄰近性,火星將成為太陽系中最合適的太空殖民目標之一。2003年8月在美国召开了「火星移民研究国际会议」,火星地球化提議在未來幾個世紀中將火星改造成一個地球化星球,使之成为未来人类的第二個家園。

挑戰

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火星地球化試圖解決這些問題:

  • 有毒氣體
  • 無液態水
  • 頻繁沙塵暴
  • 含有過氯酸鹽的有毒土壤

低重力和壓力

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呼吸

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阿姆斯特朗极限

方法

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火星的地球化可以有以下幾個方法:

  1. 在大气中增加适量的气体(包括溫室氣體和適合生物生存的氣體),增加地表溫度與氣壓,主要是為了液態水,其次是植物、動物。
  2. 在太空中架設巨大反射(或折射)鏡群,增加照射到火星表面的太陽光強度。
  3. 大量融解地下凍土層,再把水引到地表。雖然一開始會結冰,但隨著工程進行,冰層進而融化形成水圈
  4. 在冰上(包括兩極)培植深色藻類或散佈煤灰等深色物質增加吸熱进而加速融化。
  5. 散布固沙菌類、植物,防止沙暴的發生,進而生成土壤,擴大居住地。
  6. 建立行星推進器(引擎),改變火星運行軌道。

在進行融化地下層時,雖然上層凍土的重量會把下面融解的液態水擠到地表,但是地層會下陷,而且結成的冰會增加地表的反照率,加上昇華至大氣的水,都會改變氣候,因此這些因素都要考慮進去。

另外,來自太空的輻射,雖然可以用太空的反射鏡處理,但是這些鏡子是非常脆弱的。不過隨著大氣逐漸增厚,問題就小多了。最根本的辦法就是到地核去啟動火星的磁場,抵抗太陽風宇宙射線。但是這需要大量的能量,需要的技術還得再加強,且地磁的成因仍未完全了解。

改造火星一般估計要花非常長的時間,例如千年。不過在動工之前,人類應完整而仔細的審視這星球的一切,並且設立保護區與開發限制。因為只要一開工,保存久遠的地質資料和景觀可能因為加速侵蝕而遭破壞,例如位於極冠中的沉積資料可能會消失。

參考

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  1. ^ Robert M. Zubrin (Pioneer Astronautics), Christopher P. McKay. NASA Ames Research Center英语NASA Ames Research Center. Technological Requirements for Terraforming Mars. c. 1993 [2011-01-22]. (原始内容存档于2016-02-01). 

参见

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