将火星地球化的梦想可以实现吗

学习啦  睿柠   2017-10-11 11:08:59

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  人类已经占据地球陆地的绝大部分,马上就会出现人口爆炸的情况,这时,人类不得不把目标转向其他星球,火星是科学家的首选星球。下面是小编分享的火星在千年之间地球化的方法,一起来看看吧。

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  火星在千年之间地球化的方法

  据《大众科学》报道,科学家提出了一项宏伟的计划:只需采用五个步骤,用1000年时间,就可以使火星这颗“红色星球”变成拥有青山绿水的另一个地球。

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  “火星社会”是美国一个非盈利性慈善组织,支持前往火星的载人飞行,致力于在火星上建设一些拱形建筑,从而将其改造成地球的殖民地。这种想法似乎有些哗众取宠,为什么当地球上出现类似战争、禽流感、艾滋病和全球变暖时不想着如何解决地球上的问题,却非要在火星上建造新的家园呢?对那些改造火星的热衷者来说,地球上这些显而易见的灾祸成为他们放弃解决问题,一心只想改造火星的重要原因。

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  “火星社会”的创办人罗伯特·朱布林(Robert Zubrin)博士指出,当年哥伦布提出横渡大西洋时不是也遭到了许多人的阻挠吗?但是请注意,朱布林不是一名水手,他是一名科学家。通过计算,他预言只要再过1000年,人类就可以在火星上制造出氧气,将其改造成适合人类生活的星球。与其他科学家长达2万年或者10万年的预言相比,朱布林似乎像在行星之间散播骗人的万灵药,但毋庸置疑的是,他提出的“外星环境地球化”(terraforming)的方案还是得到了很多人的认可。

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  步骤一:切中“外星环境地球化”的要害

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  根据朱布林的理论,火星殖民地化将分为三步走,第一步是勘测,这个我们已经开始进行了,但还需载人飞船登陆火星,以揭开火星矿物质、冰层沉淀物和适宜生活环境之谜;接下来,将修建火星基地;最后,将火星建设成一块自给自足的殖民地。

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  现在,是开始“外星环境地球化”的时候了。我们假定2150年实施火星地球化工程。要将火星地球化,首先要使火星升温,朱布林将其描述为“用温室效应恢复火星温暖”,他提出了三套行星升温方案。评论家们经过仔细分析,认为前两种方案基本无效,第三种虽然介绍的比较粗略,但还是可以实行的。

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  方案A:环火星轨道巨大反光镜。火星赤道有些地方温度已经达到了32华氏度,但是要想实现永久解冻,火星外层大气还应该被“加热”到104华氏度。朱布林提出的第一种升温催化剂是一面巨大的镜子。在环火星轨道(轨道高度为132,973英里)中建造一面直径达77英里(足够覆盖1/3的长岛)的反光镜,通过反光镜将阳光集中反射到火星两极的冰盖上,使那里的冰融化,释放出大量气态二氧化碳。这些二氧化碳将大大增加火星大气层的密度,并造成明显的温室效应,使火星变暖。

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  方案B:小行星撞击,氨水造成升温。小行星本质上就是冻结的温室气体,如果人类能够指引一个直径1。6英里的小行星撞向火星的话,碰撞产生的能量足以融化一万亿吨水,并且碰撞产生的氨水可使火星气温上升37华氏度。朱布林认为40次这种碰撞造成的影响就可将火星改造得适合人类生存。

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  然而,控制小行星又谈何容易?打个比方,18匹马拉的车正从冰山上飞驰而下,请控制不要让马车伤害到山角下玩耍的孩童,显然这非常困难,而控制小行星比这个还要困难得多。4个核火箭耗尽全力应该可以将小行星推上碰撞轨道,但这一过程相当耗时:从火箭发射到产生碰撞需花费30年的时间(用10年对火箭进行制导,在接下来的20年时间里,火箭进入轨道,直到碰撞)。并且如果火星上有生命的话,小行星撞击火星之时将是火星居民的末日,大家应该还记得恐龙是怎么从地球上消亡的吧。

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  方案C:向地球学习,全球变暖。以地球为例,让一个行星升温的最好办法莫过于使用“超级温室气体”了。科学家表示,使地球气温升高并引起一系列气候灾难的温室气体可能用来改造火星的环境,使其适于生命居住。经过分析讨论,朱布林和其它科学家一致认为四氟化碳(CF4)是这项工作的“最佳人选”。地球温室效应的经验还告诉我们,工厂是温室气体的供应大户。所以,朱布林提出,在火星上建造一些特殊的化工厂,这些工厂能够源源不断的生产出CF4。如果每小时排放1,000吨“超级温室效应气体”的话,30年的时间,火星温度就可升高50华氏度。要完成这项宏伟工程,需要5,000兆瓦特的能量,这些能量可能由5个核工厂提供,而这些核工厂自身则必须依靠太阳能工作。

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  步骤二:解放火星土壤中的气体

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  最起码30亿年前,火星表面被厚厚的二氧化碳大气所覆盖。现在,虽然残余大量的二氧化碳已经被土壤吸收起来,但只要气候变暖,这些二氧化碳将重获自由。换句话说,火星现在气候又冷又烦人,将气体都吸到土壤里去了,但是“加热”火星的话将迎来一个“二氧化碳行星盛宴”。

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  为了保证在1000年内完成任务,朱布林说:“火星土壤中解放出来的额外气体将在20年的时间里使气温上升10华氏度,然后一些冰得到融化,水份蒸发,火星气候得到初步改善。”综合考虑这些情况,计算得出,从2150年火星地球化工程开始到2200年短短的50年间,将完成10%二氧化碳的恢复量。

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  步骤三:“火星花园”开业

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  2250年,火星地球化工程100周年的时候,第一个四氟化碳生产厂将正式开业,那时火星大气浓度将达到地球的1/5:大约21%的大气中,将含有20%的二氧化碳。届时,火星居民将能够脱掉太空服在火星上行走(虽然仍需要氧气瓶)。这不仅会迎来行星间首次时装秀,而且那时的火星气候将允许种植花草树木、飞机起飞和建造圆顶(这将使氧气管理更为有效)城市。

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  一旦火星赤道表面温度保持不低于32华氏度,火星上就会有液态水,同时也预示着“火星花园”可以开业了。但是,朱布林提出警告:“一开始肯定不能种植枫树,要先从能光合作用的细菌和地衣养植起。”

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  步骤四:收获的季节

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  虽然成长中的植物开始将二氧化碳转化为美味可口的氧气,但是存在一个速度问题:如果像地球上那样处理死亡植物的话,腐烂时将会释放更多的二氧化碳,这将减缓二氧化碳的转化过程。朱布林认为应该为火星居民找到一个解决办法,小心处理死亡的植物,避免二氧化碳的泄漏。

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  遗传工程学也将在火星改造过程中一展身手。朱布林希望能够用遗传工程学的方法,培育出具有超级氧气生产能力的植物变种,这样就可以制造更多的氧气了。

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  步骤五:等上1000年

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  一切看起来似乎很简单:50年改造大气,50年火星漫步,但是要制造足够火星殖民者呼吸的氧气还要耐心等上1000年。这1000年中,火星居民将不停地耕种和收获,扮演着“大自然的力量”,加速二氧化碳转化氧气的速度,以尽快制造出能让人类直接呼吸的大气。

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  火星地球化的意思

  火星地球化(Terraforming of Mars)是将火星改造成人类可居住的星球,也就是改造成类似地球的环境(Terraforming),2003年8月在美国召开了“火星移民研究国际会议”,在未来几个世纪中将火星改造成一个绿色星球,使之成为未来人类的第二个家园。

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  火星的地球化方法

  在大气中增加适合适量的气体(包括温室气体和适合生物生存的气体),增加地表温度与气压,主要是为了液态水,其次是植物、动物。 在太空中架设巨大反射(或折射)镜群,将更多阳光反射至火星表面。 大量融解地下冻土层,再把水引到地表。虽然一开始会结冰,但随着工程进行,冰层进而融化形成水圈。 在冰上(包括两极)培植深色藻类或散布煤灰等深色物质增加吸热进而加速融化。 散布固沙菌类、植物,防止沙暴的发生,进而生成土壤,扩大居住地。 建立行星推进器(引擎),改变火星运行轨道。 在进行融化地下层时,虽然上层冻土的重量会把下面融解的液态水挤到地表,但是地层会下陷,而且结成的冰会增加地表的反照率,加上升华至大气的水,都会改变气候,因此这些因素都要考虑进去。

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  另外,来自太空的辐射,虽然可以用太空的反射镜处理,但是这些镜子是非常脆弱的。不过随着大气逐渐增厚,问题就小多了。最根本的办法就是到地核去启动火星的磁场,抵抗太阳风和宇宙射线。但是这需要大量的能量,需要的技术还得再加强,且地磁的成因仍未完全了解。人工制造电磁以代替磁场需要进一步讨论(见下文)。

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  改造火星一般估计要花非常长的时间(例如千年),不过在动工之前,人类应完整而仔细的审视这星球的一切,并且设立保护区与开发限制,因为只要一开工,保存久远的地质资料和景观可能因为加速侵蚀而遭破坏,例如位于极冠中的沉积资料可能会消失,到时后悔也来不及。

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  火星探测热

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  首先。美国于1998年12月和 1999年1月向火星发射了 “火星气候探测者”号和“火星极地着陆者”号无人探测器。“火星极地着陆者”号,高约1米,长宽分别为3.6米左右,有三条腿和一个 长约2米的机械臂,另外还装带着一对小探测器。“火星极地着陆者”号探测器于1999年 12月失踪,原计划探测器在火星着陆之前,两个小探测器将同母体探测器分离,并以每小时800千米的速度钻入火星表层以下约1米的地方,探寻水源。母体探测器则靠三条腿在火星南极表面的土壤后,将土壤里喊有水分,就会被蒸发出来。然后用激光分析仪进行检测认定。有趣的是,这个探测器上还携带一个很小的”火星麦克风“,它将把火星上的各种声音传回地球,包括风声和沙暴中放电时的劈啪声。到时,地球上的人类将第一次听到外星球上的声音。但由于探测器失踪,这一切就暂时无法实现了。

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  日本也加入了探测行列,于1998年7月4日在鹿儿岛太空中心将”希望“号火星探测器发射 升空。在升空后的头5个月中,它将绕地球轨道运行,然后再过10个月,经过亿千米的行程后,进入火星的轨道,它将极力火星表面130千米的高速上飞行,对火星的大气层,太阳能和是否有水进行探测。

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  继美、俄、日之后,英国将在2003年发射”小猎犬二号”探测器。它将降落在火星 土壤于岩石的化学成分中检验是否有生命存在,或者在未来可能会出现生命的几率。

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  火星大气改造计划

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  第一个办法是将经过遗传工程改造的细菌和 其他适应性强的 微生物播“种”到火星上去,它们会“吃掉”火星大气层中的二氧化碳,释放出氧气,逐步形成一个类似于地球的含氧大气层。

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  第二种办法是用宇宙飞行器把一种叫“氯氟烃”的强力的温室效应气体,运送到火星上去使其升温。航天专家罗伯特.朱林计算过,如果每年运送100万吨氯氟烃到火星上去,只要40年的时间,就可以在火星上造成有效的温室效应,使其表面温度升高,再配合上述的藻类植物的生长和微生物的繁殖,能逐步使火星大气层加厚,并使大气层增氧。

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  火星磁场改造法

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  火星地球化 难点之一就是 火星几乎没有地磁场,无法抵御太阳风,大气层被太阳风吹走了。我的设想是 可以用人造电磁场代替地磁场。

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  首先,在火星南北极分别建造直径数百公里的超导环,然后挨着建造核电站,给它们降温,通电,每个超导环是有足够的超导电缆绕成。之后通电,电流非常大,产生的磁场非常强,这样就可以产生足够的电磁,用来保护火星的大气层。如果磁场不够,可以造数十个不同直径的超导环,以达到足够的强度,如果还不够,可以在火星表面其它地方也建造,通过控制超导环的方向,使电磁场以相同的方向叠加。在不够就在太空足够高出也建造超导环,太空还有好处,就是可能不需要冷却,省能源。总之总是可以产生足够的电磁场。

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