火星快速升温指南

摘要：在未来几十年里，有多项计划利用机器人和载人飞行任务探索火星。比如NASA和ESA合作的火星样本取回任务（Mars sample-return mission, MSR），就旨在收集火星上的岩石和尘埃样本并将其送回地球进行更加广泛的分析。这些计划的最终目标是确定

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原作：Matthew Williams

编译：姜力萌

校对：刘明睿

美编：葫芦

后台：朱宸宇

艺术家绘制的火星地球化各阶段的视觉图。

图源：Daein Ballard/Wikimedia Commons

在未来几十年里，有多项计划利用机器人和载人飞行任务探索火星。比如NASA和ESA合作的火星样本取回任务（Mars sample-return mission, MSR），就旨在收集火星上的岩石和尘埃样本并将其送回地球进行更加广泛的分析。这些计划的最终目标是确定人类有朝一日能否真正在火星上生活。这需要建筑材料、水、尖端制造技术，以及带有生物再生生命支持系统（BLSS）的闭环居住系统。从根本上说，未来的定居者需要创造条件，模仿地球自我维持的生态系统--从本质上说，我们需要 “带着地球 ”去其他星球。

从长远来看，这些努力可以扩展到整个火星，努力使火星变得“像地球一样”。这一过程被称为 “地球化”。在过去的 50 年里，已经有许多关于“地球化”建议。建议主要集中在建立磁层、建立大气层和提高温度这三方面。

在最近的一项研究中，一个跨学科团队提出了一种利用石墨烯和铝的纳米级气溶胶来加热火星大气的新方法。他们的研究结果表明，火星的大气动力学和辐射过程使得利用人工制造的气溶胶来升温成为可能，这可能是火星地球化的第一步。

芝加哥大学副教授、好奇号火星探测器科学小组成员埃德温·S·凯特（Edwin S. Kite）领导了这项研究。与他一起进行研究的还有来自行星科学研究机构 Aeolis Research、西北大学、中佛罗里达大学、麻省理工学院海斯塔克天文台、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和NASA喷气推进实验室的研究人员。他们在 2025 年月球与行星科学大会上发表了论文，介绍了他们的研究成果。

归根结底，火星地球化过程包括三个相互关联的步骤。也就意味着，其中一个领域的进展将带动其他领域的进展。它们是：

- 让大气层升温

- 加厚大气层

- 融化极地冰盖和永久冻土

火星变暖后，极地冰盖和永久冻土将会融化，向地表释放液态水，并向大气层释放水蒸气。而两个冰盖中大量的干冰会升华，向大气层释放更多的二氧化碳，使大气层进一步变暖。正如罗伯特·祖布林（Robert Zubrin）在《火星案例》（The Case for Mars）一书中所说，这一过程将导致大气压力（atm）达到约 300 毫巴（相当于地球海平面大气压力的 30%）。这样人们就能不穿压力服而站在室外（尽管仍然需要保暖衣物和氧气）。

为了完成让火星大气层升温的第一步，人们提出了许多建议，从在极冠上散布低反照率材料或植物（萨根，1973 年）到在大气中填充氯氟化碳（CFCs）（洛夫洛克/阿勒比，1984 年）、氨或甲烷等不一而足。还有人建议通过在本地或从其他星球（金星是一大候选者）采集二氧化碳并将其添加至火星大气中。不过建议都需要投入大量资源和目前尚未出现的全新技术。

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