火星移民，科學家正努力把腦洞變為現實
2020-08-23 中國航天報
隨著人類對於火星這個鄰居了解得越來越多，「登門拜訪」變得不再遙遠。美國宇航局就曾宣布，準備在本世紀30年代中期向火星運送第一批人類。而火星移民這個議題，也早早就提上日程，並時不時因為各種專業人士拋出的新腦洞一次次引起熱議。
今天就讓我們來看看，關於火星移民，都有哪些有趣的腦洞吧。
核彈與氣凝膠，誰更靠譜？
一個多世紀以來，科幻作家們一直熱衷於這個紅色星球上的故事，描述那裡有可呼吸的空氣、液態水和先進的外星生命。
然而，1965年水手4號探測器拍下了第一張近照，卻發現火星完全不適合人類居住——高達96%的二氧化碳濃度，荒涼、乾燥、大氣稀薄，非常危險。
1965年，水手4號探測器拍下的第一張火星近照
但是，作家和科學家們並沒有放棄。相反，他們專注於將火星地球化：利用技術從根本上把火星改造成人類可以生存的地方。
許多業內知名人士都曾提出讓火星變暖的想法，甚至是給它重塑一個大氣層。
1971年，卡爾·薩根提出將火星冰冠上所有的冷凍水和二氧化碳全部蒸發，由此產生的氣體將使火星變暖。
火星冰冠
而埃隆·馬斯克的想法聽起來更讓人難以置信，他竟然提出在火星的兩極引爆超過1萬枚核彈頭。他認為，爆炸會使火星上相當大一部分的冰冠蒸發，釋放出足夠的水蒸氣和二氧化碳，同時核彈爆炸時會釋放大量熱輻射。好在這個天馬行空的方法不管從技術上還是倫理上都沒有得到科學家們的認可。
相比之下，一種叫做二氧化矽氣凝膠的材料看起來更具有可實施性。將整個火星「地球化」難以實現，可以考慮先將小區域改造成適宜居住的環境。這種氣凝膠可以從陽光中吸收足夠熱量，在火星上形成液態水和類似地球的溫度區域。
二氧化矽氣凝膠
雖然名字叫「凝膠」，但它其實是一種固體、剛性、乾燥的材料，是用類似製作脫咖啡因咖啡的超臨界乾燥法從凝膠中提取出來的。作為超輕固體，它有97%的多孔性，這意味著光可以穿過材料；而二氧化矽納米層的相互連接會捕獲紅外輻射，大大減緩熱傳導。
如果這項技術可行，未來的火星居民可以居住在氣凝膠製造的溫室「大棚」裡，溫室裡的水保持液態，植物可以生長，溫度適宜居住。
改變世界，還是改變自己
即使我們解決了水、氧氣和溫度，還要面對輻射暴露的問題。火星沒有地球那樣的磁場，所以無法抵擋太陽風。有科學家提出可以建造大量低溫超導體環，產生人工磁場，但這仍是一個紙面上的粗淺概念。
約翰·列儂曾經說過：「如果你不能改變自己，你就改變世界；如果你不能改變世界，你就改變自己。」科學家們的思路有異曲同工之妙，如果改變火星環境困難太大，或許可以把視線投回人類自身。
有遺傳學家表示，人類有朝一日或許能通過基因工程來減少太空旅行和定居火星的風險。如果科學家能找到一種幫助人體細胞抵禦輻射影響的方法，那航天員就能在太空中更健康地生活更長時間，例如通過表觀遺傳工程。這通常意味著他們將「開啟或關閉」某些特定基因的表達。
或者還有更奇怪的方法。研究人員正在探索如何將其他物種的DNA與人類細胞結合起來，使航天員更能抵抗太空飛行的有害影響。
科學家們看上的DNA來源於恢復力極強的水熊蟲，它是目前已知唯一能在太空環境中存活的動物。聽起來是不是有點X戰警的感覺？可是看完水熊蟲的圖片之後，筆者表示，極度不想和它結合……
《X戰警》
火星餐館，原材料竟然是…
民以食為天，在火星上吃什麼是個很大的問題。未來的火星居民想必不會願意像《火星救援》中的馬特·達蒙那樣，餐餐靠土豆為生。
《火星救援》中的馬特·達蒙和他的土豆
我國在「天宮二號」曾經進行過太空種菜的試驗，但植物提供的蛋白質和脂肪相對有限，無法滿足太空移民的健康膳食需求。
為了產生蛋白質更為富集的食品，科學家們盯上了人類的便便。由於含有大量的氮元素和碳元素，便便理論上具備合成蛋白質食物的可能。
當然，直接食用是沒有補充蛋白質效果的，即使有效果，恐怕更多人也會選擇做一個營養不良的火星人。
實際上，要把便便變成可食用的蛋白質，需要在其中加入不同細菌，一種用來產生甲烷和含氮氣體，而另一種則以這兩種氣體為食物，進一步產生蛋白質和脂肪，最終製作成類似龜苓膏或是魔芋塊口感的食物。這種食物裡含有52%的蛋白質和36%的脂肪，看起來營養比例也不錯。
如果將「便便食物工廠」的溫度提高到70度，把「員工」換成耐熱的水生菌，還能生產出對於胖子更加友好的食物——蛋白質含量被提高到61%，而脂肪含量下降到16%。
如果真的在火星開一家「便便餐廳」，航天員或許會成為第一批顧客。畢竟他們已經在太空中暢飲了很久由尿液淨化處理生成的飲用水了。
國際空間站配置了一套價值2.5億美元的水循環系統，用來收集航天員們排出的尿液、蒸發到空氣中的汗液和呼出到空氣中的水蒸氣。經過淨化處理後生成的可飲用水，再被航天員們喝進體內，真是肥水不流外人田。
移居火星：離我們還有多遠？
霍金曾經預言：人類必須在100年內逃離地球，否則將會滅亡。
2016年，埃隆·馬斯克在第67屆國際宇航大會上詳細介紹了「火星殖民」的計劃，在未來40~100年運送100萬人口和大約1000萬~1億噸的物資到火星上（這個數字是根據火星文明自給自足所需要的人口的一個粗略計算）。
馬斯克為「火星殖民」計劃準備的概念飛船
4年過去了，「火星殖民」計劃似乎仍停留在宏觀層面，缺乏令人振奮的實際進展。倒是發表在《新空間：空間創業與創新》雜誌上一項具有爭議性的新研究，著眼於資源利用和技術戰略，通過人口增長、熱量需求、土地利用和潛在食物來源的詳細模型表明，火星可在100年內實現100萬人糧食自給自足。
不過，即使能夠大幅降低前往火星的成本，並解決了在火星生存的基本問題，能否招募到這麼多有勇氣的火星愛好者也是個未知數，畢竟這很可能是一趟有去無回的單程旅行，一次挑戰巨大的背井離鄉。
對火星的探索是為了人類延續而進行的綜合性大課題，如果有生之年能夠有一次去火星的機會，你會為自己買一張「船票」嗎？
文/ 嶽夢雲
編輯/ 王立莉
審核/ 楊建 楊蕾
監製/ 索阿娣
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