火星生存, 需要更多準備

2020-10-18 大科技

地球的生存環境越來越惡劣,人口激增、資源枯竭、氣候惡化、汙染嚴重,在不久的將來,移民火星會成為地球人的最後一根救命稻草。電影《火星救援》的主人公馬克獨自在火星生存500天,最終獲救回到地球,這似乎給人們帶來了在火星生存的希望,而實際上,地球人在火星上生存能成為現實嗎?

改造火星,人類做不到

地球人想在火星活下來,面臨什麼困難呢?火星跟地球最大的不同是沒有火熱的地核和環繞全球的磁場,這導致火星大氣越來越稀薄,漸漸地火星成為了乾燥又冰冷的「死星」。

我們要把火星改造成另一個地球,就是為了解決諸如嚴寒、乾旱、缺氧等一系列問題,讓火星變得更適宜人類生存。科學家們曾經提過一些「異想天開」的設想。

用鏡子反射陽光,在距離火星21萬千米的地方布置寬度為250千米的鏡子,讓鏡子反射的陽光融化火星冰層中的二氧化碳並啟動溫室效應。

用黑色的塵土覆蓋火星的兩極,就像穿黑色的衣服吸熱一樣,黑色的塵土可以吸收更多太陽的光和熱。不過需要的塵土很多,土壤的平均厚度需要達到1米,科學家建議我們可以考慮挖火衛一和火衛二上的土。

讓人造微生物去幹活。雖然現在火星的環境對生命來說跟地獄無異,但美國科學家們計劃「創造」出可在火星生存的新物種,比如藻類或其他微生物,希望它們能在火星茁壯成長並最終給火星升升溫。

在火星上來場工業革命。地球上的一切我們都看到了:工業革命大量使用化石燃料,最終導致全球變暖。同樣的戲碼,能不能在火星上演?有個計劃就是在火星建造一系列使用化石能源驅動,以釋放二氧化碳、氟氯烴等溫室氣體為核心目的的工廠。

改造火星的點子是不少的,可惜具有可行性的沒幾個。安裝鏡子和覆蓋塵土說起來簡單但做起來難,不僅耗費大量的成本,而且這些東西用不了多久就要換上新的,最後只留下一堆新的「太空垃圾」;製造新物種更是可怕,新物種能在火星上生存下來,那麼在地球上培育的時候,焉知它們不能佔領地球?人類真的定居火星的話,在火星上來場工業革命估計避免不了,但是這應該建立在我們已經成功定居火星的前提下,所以從目前情況來看,這個計劃現在還不具備實現條件。

氣態凝膠,遠景成現實

也許以上設想未來還是可能實現的,所需時間卻遠遠不止幾十年,不過最近科學家提出的一個新設想卻可能使我們這一代就實現移民火星的夢想。

二氧化矽氣凝膠,就是科學家認為能成為人類火星殖民地的大氣層的材料。二氧化矽氣凝膠是一種內含大量空氣、低密度的納米多孔固體材料,含有高達99.8%的空氣,孔隙中充滿納米二氧化矽顆粒,因此氣凝膠也被稱為「冷凍煙」,它具有優秀的防熱隔熱性能。

科學家們在實驗室裡模擬了火星狀態,並將二氧化矽氣凝膠置於實驗物品的上空。他們模擬了火星上等量級的太陽能擊中材料的過程,結果發現,當氣凝膠層有2到3釐米厚的時候,便可以讓「火星」的地面溫度提升50℃,這一溫度足以融化其地下冰層,產生液態水,而且,周圍的物體在氣凝膠層的保護下可以免受太陽輻射的傷害。

關於氣凝膠「大氣層」的放置,科學家也提出了一些設想。他們認為氣凝膠可以放置在火星的北緯45度到南緯45度之間的大氣中,這個中緯度帶的很多區域都具有豐富的近地表冰層,而且這裡幾乎任何地方,都有足夠的陽光可以照射到,在氣凝膠的幫助下,可以保留足夠多的太陽熱量,並融化冰層獲得液態水。

當然,建造一個由二氧化矽氣凝膠組成的大氣層需要耗費大量的成本,而且二氧化矽氣凝膠很容易遭到包括太陽風在內的高能粒子流的破壞,要保證它長時間存在,也是一個需要考慮的大問題。但是至少,這個設想聽上去比其他設想靠譜得多,就算大氣層無法建立,在火星殖民地外部罩上一個氣凝膠防護罩卻不是什麼難事,未來我們在火星上說不定就生活在這樣一層氣凝膠下方。

火星生存,需要強心臟

《火星救援》的主人公馬克能獨自在火星生存500天,真正令人佩服的不是他強大的生存能力,而是強悍的心理素質。

防輻射的太空服和居住艙、再生水回收系統、制氧設備和火星種植等,這些都是我們已經實現或正在研發的技術,至少在地球的模擬實驗中,它們都經受住了考驗,看起來我們確實已經具備了移民火星的基礎條件。但實際上,火星生存,需要的除了這些基礎條件,還要求每個「火星人」都擁有堅韌的心理素質。不信?來夏威夷的「火星 HI-SEAS」太空探索模擬棲息地體驗一下吧。

「火星 HI-SEAS」建設在海拔約2500米的死火山上,就在佔地面積約111平方米的白色圓頂建築中,數十名太空人需要生活長達一年的時間。

整個房子幾乎都是密閉的,只有唯一一個能夠看到外界的小窗戶,而即使看得到外界,也不存在什麼好風景,滿目都是塵土飛揚的沙漠。為了更好地模擬火星大氣稀薄、輻射強烈的環境,每次外出時太空人們都要穿上厚重的防輻射服,帶上制氧設備。

因為要維持「火星」棲息地內充足的氧氣和適宜的溫度需要的成本很高,所以棲息地的居住面積僅夠維持人類的基本需求。太空人們各自擁有一個小小的房間,裡面僅有一張窄床和一張桌子,在大多數的地方,一個成年人都無法站直。浴室則是大家共用的,而因為「火星」液態水稀少的原因,浴室的水量僅夠每人每周8分鐘的洗浴用量。

當然,這裡會有定時定量供應的飲用水和太空食品,但也許太空人們更願意自己耕種,因為當供應的食物全部都是可長期儲存的加水即可食用的速食食品時,新鮮食品會更令人懷念。

每個「火星人」最好具備一些生活技能,比如修理和改裝家電。因為火星與地球之間距離太遠,溝通很不方便,在「HI-SEAS」,接受信息和發送信息都被設置了20分鐘的延遲。如果這裡的健身器材出了一點小毛病,你發出要求維修的消息和收到回復就需要40分鐘的時間,有這個時間,也許你已經修好了。

但即使模擬到這種程度:出行不便、住房逼仄、食物單調、溝通不暢,仍然遠遠好過真實的火星環境。在真正的火星上,空氣極其稀薄,且主要成分是二氧化碳。因為火星不像地球擁有巨大的防輻射帶,它的大氣層會不斷被太陽風吹走,太陽風每天要從火星吹走9.6噸的大氣。更糟糕的是,火星表面一直受到強烈的輻射。而在地球上,模擬的棲息地不需要設備供應就有適宜的溫度和氣壓,有可供呼吸的空氣,還有天然的防輻射帶。

棲息地裡還是群居生活,即使遠離人群,信息傳遞存在極大的時間延遲,但也遠遠好過獨自一人的馬克吧,這樣你還不佩服馬克一人獨居火星的強心臟嗎?但是即使是居住在群居的棲息地裡,地球人能忍受在火星可能面臨的狹小封閉的生存環境嗎?能忍受戶外生活要穿上厚重的防輻射服,攜帶隨身的制氧儀器嗎?能忍受遍地荒蕪,溝通困難的情形嗎?

如果還有人認為,當地球不適宜人類居住時,人們可以很簡單地移居到火星生活,這種想法是錯誤的。因為地球是目前為止人類擁有的唯一一顆宜居行星,我們要想辦法解決地球上出現的問題,使人們可以更加長久地生活在地球上,而不是寄希望於尋找新的家園。火星可能是未來人類移居的最好的選擇,但是比起地球,火星生存仍然是一個極大的挑戰。

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