在太陽系八大行星中，火星的尺寸是介於地球與月亮之間，火星的表面積為1.44億平方千米，約為地球直徑的53%，火星的質量僅為地球的1/10。
火星也和地球一樣，自東向西的自轉，因此在火星也會看到群星東升西落。火星自轉一周曆時需24小時30分鐘，所以火星比地球只多了半個小時。不光時間相同，火星上的季節也和地球相同。當然，由於火星年比地球年長，所以火星上每個季節的時間幾乎要比地球上的每個季節長一倍。
火星也和地球氣候很像根據氣候狀況的差異，整個地球刻劃分為「五帶」：熱帶、北溫帶、南溫帶、北寒帶和南溫帶。火星亦可分為同樣的「五帶」。
所以，隨著人們對於火星的不斷了解，人們便誕生了移民火星的想法，為了實現這個目標，無數的科學家前赴後繼。其中就包括楊培東。
很多人並不熟悉楊培東，楊培東是諾貝爾獎的熱門陪跑人選，2014年，作為湯森路透集團預測的熱門人選——楊培東與當年的諾貝爾化學獎擦肩而過！
湯森路透集團掌握著全世界最大的科研資料庫之一 Web of Science ，這一資料庫可以調用 1898 年至今的近 260 萬份論文數據，資料庫中最豐富的是生理醫學、物理、化學與經濟這四大領域，和諾貝爾獎項分類有著天然契合之處。所以從 25 年前開始，湯森路透集團就一直會對每年的諾獎人選進行預測，而且準確率很高。
楊培東曾入選當今全球最為頂級的十大化學家之一，當今排名第一的材料科學家，楊培東在半導體納米線、原子組裝方面具有開創性研究，並有望應用於一系列高技術設備，如微型發光二極體、雷射器，到電晶體、計算機電路、太陽能電池板以及生物傳感器等領域。比如楊培東團隊在只及人類頭髮絲千分之一的納米導線上製造出了世界上最小的雷射器——納米雷射器，這一發明將有可能用於未來的光子計算機。他還創建了上海科技大學物質科學與技術學院。
楊培東最偉大的成就之一就是人工光合作用，而他想要把這項技術運用到人類火星移民計劃。
光合作用，通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。其主要包括光反應、暗反應兩個階段， 涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應步驟，對實現自然界的能量轉換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。
光合作用是整個生物圈的物質基礎和能量基礎，生物圈是生物與環境構成的一個統一的整體，是最大的生態系統，它包括了地球上所有的生物及其生存的全部環境，人類也是光合作用的一環。換句話說,沒有光合作用就沒有人類的生存和發展。
1771年，英國牧師、化學家普利斯特利進行密閉鐘罩試驗。他發現有植物存在的密閉鐘罩內蠟燭不會熄滅，老鼠也不會窒息死亡。於是在1776年，他提出植物可以「淨化」空氣。但是他不能多次重複他的實驗，即表明植物並不總是能夠使空氣「淨化」。
荷蘭醫生英根豪茨在普利斯特利研究的基礎上進行了多次實驗，發現普利斯特利實驗不能多次重複的原因是他忽略了光的作用，植物只有在光下才能「淨化」空氣。這是真正第一次人類認識光合作用，我們一般把1771年定為光合作用的發現年。
而隨著對光合作用的認識以及利用逐步加深，科學家就開始思考能不能能不能人工模擬光合作用。上個世紀 70 年代，科學家開始嘗試通過人工模擬光合作用儲存太陽能，而到了 90 年代，科學家的人工模擬光合作用就開始嘗試光敏色素、電子給體和受體共價鍵結合的體系。
吸收紅光-遠紅光可逆轉換的光受體（色素蛋白質），稱之為光敏色素。廣泛存在於綠色植物之中，而共價鍵的作用則是代替生物蛋白。
到目前為止，我們指的人工光合作用技術是指研究人員仿效自然界的光合作用，利用納米大小的光感應材料將光能轉換成電能，由此產生氧化還原酶反應。簡而言之，這是一種利用光能生成精密化學物質的技術。人工光合作用其實也是一個化學反應式，二氧化碳+水+太陽能變成氧氣+化學燃料。這是納米材料在能源方面的重要應用。
而楊培東在「人造光合作用」上實現了跨時代的突破，可以說將徹底改變目前能源存在情況。
楊培東團隊構建了一套由納米線和細菌組成的獨特系統。該系統可捕捉到到尚未進入空氣中的二氧化碳。這一過程模仿自然界的光合作用。在自然界中，植物利用太陽能將二氧化碳和水轉化成碳水化合物。不過，人工光合作用作用的想法則將二氧化碳和水轉換為醋酸酯（acetate），後者是今天很多生物合成反應的基礎。
楊培東的論文
該技術的關鍵之一S. ovate細菌，S. ovate是一種將CO2還原成醋酸乙烯的有效催化劑，醋酸乙烯是一種廣泛應用於各種化學品生產的中間體。而醋酸能用於生產各種化工品，包括可與汽油相媲美的燃料——丁醇。
也就是說，楊培東的這套人工光合作用的獨特系統，可以把二氧化碳通過化學反應變成各種各樣的化學品，像汽油、高分子、製藥、燃料、肥料、商用化學品等。
CdS-細菌光合作用原理示意圖
整個過程當中用的能源是太陽能，整個人工光合作用所做的體系就是一步到位，太陽能儲存到化學鍵當中，而且只要能源轉換效率到位就可以產生源源不斷的能源、產品供給給人類使用。
說到這裡，你應該明白了楊培東的這項成果具有多麼重大的意義。
人工光合作用系統成功的關鍵在於光俘獲效率與納米線/細菌雜化技術產生的催化活性相分離。在近似自然陽光照射200小時的環境下，楊培東團隊實現的太陽能轉化率為0.38%，這與自然界（光合作用）葉子的轉化率相同。
由醋酸乙烯產生的目標化工產品的量也被測定：26%丁醇（與汽油相當的燃料）、25%的青蒿素前體紫穗槐二烯（抗瘧疾藥物青蒿素的前體）、52%的可再生生物降解塑料PHB。
但是楊培東並不滿意，楊培東認為綠色植物的能量轉換效率非常低，人工光合作用要學習大自然，但效率方面要進行提升，這樣才能成為將來可用的可再生能源。
提高人工光合作用的效率需要找到合適的催化劑，在第一代人工光合作用體系當中用的生物催化劑在穩定性方面還存在一些問題。
催化劑不理想，楊培東決定使用涉及到納米材料的全合成無機催化劑，提高人工光合作用的效率和穩定性。
通過做銅的納米科技做二氧化碳的還原，催化的機理方面完全是無機體系，使用太陽能，用半導體納米導線做光吸收，用金屬的納米粒子做催化，人工用全合成的催化劑來完成。
楊培東預計從太陽能到化學能轉化也能夠達到3%-4%，將比大自然的轉化率為0.38%高出整整十倍，這個過程當中，二氧化碳能夠變成乙烯、乙醇或者是丙烯，這樣一個過程。整個二氧化碳還原了，把它儲存到化學鍵當中。
目前楊培東的人工光合作用體系已經實現以一種經濟上划算的方式能夠使轉化效率達到10%，目前在「生物催化劑」和「固態催化劑」兩個方面同時進行進一步研究，以解決穩定性的問題。從而將其實現商業化。
在楊培東的構想裡將來加油站可以用人工光合作用直接從二氧化碳轉化成汽油，用的就是太陽能。而楊培東最大的計劃，就是通過人工光合作用實現人類移民火星計劃，將火星變成人類的後花園。
因為火星96%都是二氧化碳，並不適合人類居住，只有通過把火星改造成適宜人類居住的環境才能適宜人類居住。而人工光合作用是最好的方式。
火星96%都是二氧化碳，所以火星上面做的人工光合作用比地球上面做容易的多，因為大部分的大氣都是二氧化碳，這樣就可以通過人工光合作用去實現綠植的栽培，而人工光合作用的二氧化碳也可以生產燃料、化學品，
生成矽納米線的晶片
而且火星除去二氧化碳之外剩下的都是氮氣。氮氣固定下來可以做肥料。如果整個人工光合作用體系應用到二氧化碳跟氮氣固定下來的話，解決了化學品問題，也解決了能源問題，也解決了將來要用肥料在外太空種植，這就變成了一個可循環的過程。
楊培東唯一擔心的問題是水，目前研究發現火星在極地處有水，這至少解決了楊培東的顧慮。
目前楊培東已經和美國宇航局合作，嘗試把火星上面的二氧化碳跟氮氣轉化為人類所需要的化學品跟能源。
30年以後，人類要登陸到火星上面去，要解決太空船問題，要解決人類需要的能源、化學品、肥料問題，各種各樣的事情，楊培東認為人工光合作用一定會起到作用。
未來已來，楊培東的瘋狂計劃還在繼續，在接下來的十幾年後，楊培東的人工光合作用技術將會開始應用於我們的現實生活，火星成為我們的後花園也會在不久的將來實現，我們在見證時代。
有個思想家叫愛默生，他說了這麼一句話：不要去走別人走過的老路，要在還沒有路的地方給別人趟出一條道來。所以當時我們做的這一件事情，就是給別人趟出了一條道，這裡頭就是一個原創精神。如果我們把整個科研過程看成是零到一百的過程，那麼這個從無到有，從零到一的過程是非常重要的。從零到一，這是個原創過程，也是一個產生新的知識的過程，也就是說這個過程很多東西是要進課本的。然後接下來就是譬如說從一到九十九的過程，是一個不斷優化的過程。九十九到一百，另外一個非常關鍵的過程，這個階段是你真正有了看得見、摸得著的產品，產業化了，能夠應用到各種各樣的地方去了，這就轉化成生產力了。
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