火星地形探索

火星：贫瘠，荒凉和死寂。这就是我们大多数人认识红色星球的方式，但是在不久之前，我们相邻的星球不仅仅是无限空间中的另一块岩石。现在我们可以肯定地知道，火星曾经拥有浓厚的大气，流淌的河流和可能的生命。过去在火星上下大雨（用水），以至于影响了地球的地质状况。在大多数方面，数百万年前，火星与地球非常相似。如果曾经处于可以维持生命的状态，那么至少在理论上，这种状态可以逆转。进入迷人的Terraforming世界。

什么是地形

地形改造是将人类无法生存的外星环境，转变为适合人类生活的过程。尽管这一想法已在许多SciFi书或电影中得到介绍，但一些科学家非常认真地对待地形。世界著名的天体物理学家和科学传播者卡尔·萨根（Carl Sagan）曾经说过，他认为在寻找火星生命方面科学具有巨大潜力。如果生命确实曾经存在于火星上（可能仍然是今天，尽管在地表附近可能性很小），那么科学家们也许能够收集关键的见解和线索，以解释我们今天所知道的星球如何变得如此寒冷和无生命。 。掌握了这些知识之后，便可以在反向步骤中应用（精确）实用的解决方案，以使地球恢复生命。

可悲的是，萨根从未活着看到火星探测器的任务降落在火星上：精神，机会和著名的好奇心。后者是登陆火星的最大，最先进的漫游者，其主要任务是识别古代火星生命的迹象。到目前为止，它在发现水甚至有机分子的新迹象方面做得很好。

地形变形如何运转

如果我们做对了，那么“火星地形”场景将如何？好吧，据美国宇航局艾姆斯研究中心的克里斯托弗·麦凯（Christopher McKay）说，这时最可能的行动是将大量的氯氟化碳释放到火星大气中。氟氯化碳（CFC）或氟利昂（Freon），也被称为制冷剂，推进剂（在气溶胶应用中）和溶剂，直到被发现对高层大气中的臭氧层造成巨大破坏，因此被禁止使用。（惊讶，惊讶！有人还在使用它们）。

同时，CFC是最有效的温室气体，分子对分子。一种以商品名闻名的CFC，CFC-12或“ Freon-12”，在捕集热量时的效力比二氧化碳高17700倍。来自土壤和空气的大量氟氯化碳有效载荷将被输送到火星，并释放到大气中，而这些氟氯化碳是从土壤和空气中提取的，并在工厂中生产，它们会吸收相当于大型核电厂的功率。此时，CFC将捕获更多来自太阳的热量，使地表温度升高约4摄氏度。这应该足以引发气候链反应，因为各个子系统在回路中相互喂食。

释放温室气体具有双重目的：提高大气压力和提高全球红外辐射的保留率。本质上，这就是“温室效应”的作用。

这个想法是使大气条件更接近地球。火星大气层中的二氧化碳含量为97％，这听起来像是一场全球变暖的噩梦（尽管这是金星的专有名词），但就整个上下文而言，我们必须牢记，就压力而言，其大气层是一种排空的肺1 地球大气的/ 1000 th。

“如果您希望火星变得更像地球，那么您将需要使大气层变得更厚，”从事NASA火星大气与挥发性研究（MAVEN）任务的研究员迈克尔·查芬（Michael Chaffin）说。“回顾火星的历史，我们知道在早期大气层必须较厚才能支撑水。”

与地球相比，火星大气层对红外线的不透明性也要低得多。火星的IR“光学深度”（光如何有效地被阻挡）约为0.2，而地球的0.83，金星的红外“光学深度”为60。由于外部是如此的稀薄和寒冷，液态水（对于任何人类殖民地都是必不可少的）只能承受表面短暂的时间。

查芬说：“如果您将一杯液态水倒入火星，然后倒出，其中一些会冻结，有些会沸腾，但没有一个能保持很长时间。”

来自土壤和空气的大量氟氯化碳有效载荷将被输送到火星，并释放到大气中，而这些氟氯化碳是从土壤和空气中提取的，并在工厂中生产，它们会吸收相当于大型核电厂的功率。迄今为止，您将需要人类生产的CFC总量的3倍左右。此时，CFC将捕获更多来自太阳的热量，使地表温度升高约4摄氏度。这应该足以引发气候链反应，因为各个子系统在回路中相互馈送以形成火星。

不断升高的表面温度将使南极帽中截留的一些二氧化碳蒸发，这些二氧化碳最终将进入大气并进一步引起更多的热量。该温度足以融化冰并提供维持生命所需的液态水。添加的液态水将使大气压力升高到相当于地球最高山顶上的压力。远非生存，就足以开始种植依靠二氧化碳繁荣发展并产生氧气的植物和树木。2017年3月，科学家们在类似于火星的土壤和类似火星上的马特·达蒙（Matt Damon）的 条件下种植了土豆， 因此这已经可行。

火星地形形成方法

1984年，James Lovelock和Michael Allaby的书《The Greening of Mars》提出了CFC火星的加热方法。

其他可能会提高大气压力和大气中温室气体的方法包括：

• 在火星冰帽极或以上引爆热核炸弹。理由是，就像在地球上一样，冰中捕获了很多二氧化碳，甲烷和其他温室气体。埃隆·马斯克（Elon Musk）在与史蒂芬·科尔伯特（Stephen Colbert）参加的《晚间秀》（Late Show）露面时曾简要提到过这一点，埃隆·马斯克（Elon Musk）在热核爆炸中融化了冰块后会释放出二氧化碳，并使地球变暖。 
• 在太空中使用巨型镜子将大量太阳能聚焦在极地上，就像使用放大镜燃烧碎屑一样。镜子必须是巨大的-至少半径125公里，才能将极地温度提高5开氏度。
• 将氨倒入火星大气中。这是一种强效的温室气体，尽管不如氟氯化碳强。但是，它还有将氮气添加到火星大气中的额外好处。
• 在行星表面喷涂油漆，以减少反射—本质上是减少反照率。这可能是从火卫一和地魔（太阳系中两个最暗的物体）收集到的深色尘埃，到极端嗜热的地衣和深色植物。卡尔·萨根本人于1973年发表了一篇有关该主题的著名论文。 
• 另一个极端措施可能涉及从充足的外部太阳系进口甲烷和其他碳氢化合物。

NASA行星科学部主任吉姆·格林（Jim Green）最近提出了最令人兴奋的火星地形路径之一，他建议将红色星球封装在人造磁层中。为此，我们需要一个巨大的电路或偶极子，它可以在人造磁场中产生足够的能量来覆盖整个行星。我们正在研究连接到充气结构并放置在火星和太阳之间的轨道上的两个带相反电荷的磁铁。如果听起来很荒谬，其他方法也一样。火星地形  并不是 一件容易的事，也不是胆小的人。

改造火星是个好主意吗？

即便如此，产生富氧气氛只是冰山一角。科学家仍然必须找到一种方法来解决无数其他问题，例如：

• 没有磁场可以屏蔽大气的辐射和溅射；
• 没有板块构造可循环利用碳和水并重建受侵蚀的土地；
• 没有大的月亮来稳定轴向倾斜并提供潮汐；
• 椭圆轨道更大，这意味着气候更加不稳定；
• 由于木星和小行星带的接近，撞击率高得多；
• 重力只有地球的0.38；
• 没有山链破坏大气流并释放降水；
• 表面覆盖有毒的高氯酸盐，半球之间的不对称性意味着所有陆地都在一侧，而所有海洋都在另一侧。

即使每天都这样，仍然存在以下问题：

• 建立足够的氧气至呼吸水平需要几个世纪的时间；
• 由于气候极为复杂，我们可能会惨败；
• 由于火星的地球物理活动不活跃，它实际上可能需要数千年的时间才能变得可居住。
• 有些事情在火星上永远不会和在地球上一样。以重力为例，它几乎是地球重力的三分之一。在国际空间站等失重环境中进行的研究会导致骨骼脱矿质，还会导致肌肉萎缩，免疫系统影响以及全身其他并发症。可以预见，类似的影响发生在部分重力中。随着时间的推移，在火星上生活和繁殖的人类将发生根本不同的变化。他们会变得很大，  很多 高比地球人，因为减小重力的。

整个过程漫长而乏味，至少需要数百年。这不像轻按一下开关–必须牺牲大量的资源，能源和最有可能的生命。那么，为什么人类首先要对成千上万英里之外的行星进行地形改造？就个人而言，我相信火星是人类下一步的工作。如果人类不仅要成为单行星物种，还希望成为星际物种，那么我们就需要将地球屁股移到这里。

当然，还有一个重要的问题需要解决。按照我们今天的立场，人类在照顾自己的星球方面做得并不出色。火星的地形任务不可能在未来二十年甚至一个世纪之前开始。届时，我们将为这个星球上的和平与繁荣生活提供任何机会，或者在技术上和社会上都变得足够先进，以实现行星式飞跃，并最终向恒星射击。即使由于全球变暖失控而在地球上发生了可怕的错误，试图在火星上产生全球变暖的尝试也将教导科学家在地球上做反向研究，可能弥补污染和森林砍伐的损害。