科學家發展新型材料,可以用於火星居住區建設

眾所周知，火星的表面並不適合人類生存——太冷了。但最終人類終會將其發展為探索太空的前哨站。要做到這一點，需要給它加點熱。如何才能做到呢？

火星極地冰蓋上的黑色區域，該區域由於二氧化碳而導致溫度升高。供圖：哈佛大學工程與應用科學學院

目前科學家嘗試使用一種絕緣且隔熱的氣凝膠在火星表面局部進行改造，以利於光合作用生命生存——通俗講，就是滿足植物生長需要。當然，這並不是計劃將火星的表面進行大規模的改造，而是建議在容易獲得融化水的火星極地冰蓋上覆蓋一層氣凝膠。這樣可以將這塊小區域改造為適宜居住區，以供長期任務人員及植物生存。

「如果採用其他方式進行此類規模的行星改造，現有技術遠遠不能滿足要求，這個計劃最讓人興奮的地方在於其易實現性。」美國航天局的噴氣推進實驗室蘿拉.科伯對「小創造」網站說，「多孔矽氣凝膠遠非尖端科學，它是一種已經存在的小型、可擴展的技術。」

人類已經很好的示範了如何將一個行星加熱，感謝溫室效應——即某類物質（如二氧化碳），一方面吸收陽光能量，另一方面吸收地面被加熱後的再輻射能量。該物質覆蓋區域的溫度將明顯升高。

但是加熱整個行星是不可能的。過去的研究結果表明，火星上並沒有充足的二氧化碳通過現有技術進行行星改造。因此研究人員現在集中精力在可能情況下加熱火星的一個小區域，作為未來的研究前哨站。

多孔矽氣凝膠也可以產生溫室效益。這是一種在二氧化矽中充滿了大量空氣的材料。由於其優秀特性，幾釐米厚的多孔矽氣凝膠將既可以保證足夠的光通量滿足植物光合作用，又可以屏蔽掉有害的紫外線，並將內部區域保持溫暖。

實驗團隊建設了一個裝置，模擬火星的光照強度對多孔矽氣凝膠進行照射，並測量到底部和頂部有超過50攝氏度（90華氏度）的溫差。因此這種材料將可能有效的提升火星極地溫度。科伯指出，生產由這種材料製成的瓷磚可以組裝成類似的溫室的結構。

一個未參與該研究的研究員說，這是一個「聰明」並「有潛力」的方案。科羅拉多波德分校德一名教授布魯斯.賈克斯基告訴「小創造」網站說，這並不意味著會把整個火星改造成地球一樣，此前有些媒體這樣宣傳過。研究人員建議先將一個小區域加熱到足以使冰融化的程度。研究團隊在《自然天文學》在上發表論文指出，溫室雖然能夠提高溫度，但並不能提供所有生命所需的所有條件，比如合適的大氣壓力。另外，科伯指出多孔矽氣凝膠材料易碎，因此需要加入一些如聚合物增加其強度。

但是，在我們考慮火星表面的宜居性改造之前，還有大量的事情需要考慮。目前僅僅是計劃在火星上建立一個基地就引發了一場關於誰應該去的討論，因為目前的火星上可能存在著自己的生命，但是地球上的生命（人類、植物或微生物）侵入將導致火星生命的搜索更為困難。科伯也指出對火星的改造可能將破壞科學家想要研究的「原始」火星環境。

火星改造可能是一個壞主意。賈克斯基說：「這很危險，這可能會傳達一個危險理念——我們不用再擔心如何保護地球的環境，這不是一個好的理念。」但是如果建立一個小一點的結構，可以使研究員在沒有潛在危害的情況下進行實驗研究。

最後，這仍然是一個概念性研究，人類在火星定居還是一個遙遠的目標。但現在，研究人員仍然希望可以在地球惡劣的環境測試材料，比如南極洲或智利。與那種改造整個行星的投機技術不同，僅僅建立一個溫室的材料已經具備，因此並不會特別困難。

作者: Ryan F. Mandelbaum

FY: 大衛高怕飛

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