为什么要改造火星？
要将环境恶劣、荒无人烟、寸草不长、连细菌和病毒都“望而生畏”的火星，改造成像地球一样，适合于人类生存和居住，听起来似乎是科学幻想，但国外很多科学家正在讨论和研究火星环境改造的方法和技术途径，美国航宇局的科学家也认为，对火星的改造在想法上是合理的，在技术上是可行的。因此对火星的环境改造，只是一个时间问题，人类一定能将这一幻想变成现实。 <p> </p><p> <strong>为什么要改造火星？ </strong></p><p> 火星环境改造是一项世纪大工程，甚至于是一项空前绝后的大工程，为这项世纪工程所要投入的人力、物力和财力无法估量，为完成这项工程所需要的时间不是十几年或几十年，而是几百年或上千年。人类为什么要花费如此高昂的代价来实施这项工程？这确实是需要很好解决和回答的一个大问题。对于这个问题，科学家提出几种不同的理论： </p><p> （1）人口输出论：因为地球上的人口越来越多，资源越来越少，环境越来越坏，生活质量越来越下降，因此应该寻找出路，将地球上过多的人口输出到其他星球上，而在太阳系中，唯一能够接收地球上过多人口的就是火星。 </p><p> （2）保留人种论：万一有一天一颗小行星撞击地球，人类就会像6000万年前的恐龙一样，几小时之内就灭绝，在这种情况下，如果人类对火星进行改造，给自己留条后路，赶紧送几批人到火星上去，就可以保留人种，在火星上繁衍生息。 </p><p> （3）火星还原论：火星表面有大量的水，在几十亿年以前火星还是一颗到处都布满水的行星，火星过去的环境跟地球一样，这种环境完全适合于生命的存在。因此人类改造火星的目的就是要恢复火星过去的环境，还原其本来“面目”。 </p><p> （4）人性论：人类对火星的改造是由人的本性决定的，因为人总是不断进取，不断扩大自己的生存空间，不断改造周围环境，使之适合于自己的需要。因此改造火星环境，是人类历史发展的必然，是人类本性的集中体现。 </p><p> </p><p> <strong>如何改造火星环境？ </strong></p><p> 科学家建议，对火星的环境改造分两步走：第一步是生态系统形成；第二步是地球环境形成。 </p><p> 所谓生态系统形成，就是在不毛之地的火星表面形成一个无氧的生物圈。要形成无氧的生物圈，火星还须有充足的液态水，到达火星表面的紫外线要大大减少，大气中要逐渐增加氧和氮的含量。对火星环境改造的一个有利条件是上述这些工作是互相影响的，在某种程度上形成一种正反馈。例如当大气的密度和厚度增加时，它既可以减少紫外线辐射，又可以产生温室效应，提高火星表面的温度；当火星表面温度提高时，可以融化北极的水冰，甚至融化永冻土中的冰，因而可以部分解决液态水的问题。 </p><p> 火星环境改造工程首先是从提高其表面温度开始。提高火星表面温度的办法有两种：直接加温法和间接加温法。 </p><p> 所谓直接加温法就是使用物理学的办法在火星的局部加温，具体方法有太阳反射镜、小行星撞击和在火星上进行核爆炸。间接加温法包括减少火星极冠的反射率，让极冠吸收较多的太阳光，从而达到提高温度的目的。 </p><p> 生态系统形成阶段结束后将进入地球环境形成阶段。地球环境形成阶段的最终目标是在火星上形成一个与地球完全相似的生物圈，能够适合于人类的居住。 </p><p> 地球环境形成阶段的第一步是在火星的某些条件稍好的地方引进地球上的微生物。首批引进的微生物必须是所谓的光能自养生物。这种光能自养生物的特点是能利用太阳光作为能源，在代谢过程中不需要复杂的有机物。为了保障从地球上引进的生物能在火星上存活，并适应火星上的恶劣环境，必须用转基因技术培育出新的品种。因为目前还没有一种微生物能适应火星环境。 </p><p> 在火星上引进地球的微生物后，可以改变火星大气的成分，特别是增加氮的含量。但是火星环境要适合人类的居住，首先是要有氧，因此在成功地引进微生物后，就应该在火星上种植植物。因为只有植物才能将火星大气中的二氧化碳转变成氧。首批在火星上生长的植物可能也是转基因技术的产物。因为一般植物是不可能在富于二氧化碳和差不多完全缺氧的环境中生长发育。另外，这种植物要么自己授粉，要么由风授粉，不能由昆虫授粉。因为在这种情况下还没有昆虫。 </p><p> 火星上引进了微生物和植物之后，还要引进动物。一旦火星上有了较多的氧气，并且温度和湿度都比较适宜时，要大量种植植物和繁殖动物。不仅数量要多，而且品种也要多，要使火星上的生物跟地球上的一样具有多样性。生物多样性对于保障火星生物圈的稳定极为重要。 </p><p> 只有当人类大量移民到火星以后，火星上的生物圈才能迅速发展成跟地球的一样。在火星环境改造过程中，当然会有越来越多的人到火星，但主要是临时性的去工作，而不是永久性的去定居。当大量移民在火星上定居时，人类的生产和生活将加速火星环境的改造，从而使火星真正成为人类的第二故乡。 </p><p> 科学家们估计，如果生态系统形成阶段需要一个世纪的时间，部分地球环境形成可能需要几个世纪的时间，而火星上全部地球环境形成，可能需要更长的时间。因此如果实现整个火星的环境改造，使其环境跟现在的地球完全一样，前后大约需要1千年。这确实是一段不短的时间。可是在地球形成的早期，仅从无氧环境通过光合作用变成有氧环境，就花费了10万年。而人类仅用1千年就将火星改造成跟地球一样，相比之下这段时间不算太长。 </p><p> </p><p> <strong>火星环境改造的快速方法 </strong></p><p> 不管怎么说，用几个世纪甚至一千年的时间来对火星进行改造，不仅速度太慢，而且时间也太长。这种猴年马月的事情，即使对火星环境改造最热心的人也会大失所望、灰心丧气。有没有改造速度更快、花费时间更短一些的办法？以下介绍两种火星环境改造的快速方法： </p><p> </p><p> （1）引进纳米机器人 </p><p> 顾名思义，这种机器人的大小为纳米量级。它们用微小的手臂拾起并移动原子，靠超微电脑指导自己的行动。纳米机器人基本分为两种：普通装配工和自我复制工。这些分子大小的机器人可能安装有手指来操作原子，安装有探针来区别不同的原子或分子，并输入程序指挥机器人的行动。 </p><p> 这种纳米机器人不仅能快速自我复制，从一小群变成数万亿，而且它们工作的效率极高，同时还节省能耗。纳米机器人自我复制用的原材料来自火星土壤。每一个纳米机器人重9至10个原子质量单位。如果复制1800万亿个纳米机器人，其重量仅为30克。纳米机器人的复制速度是按指数增长，如果复制10小时，将有680亿亿纳米机器人。不过这样多的纳米机器人仅重120千克。如果复制24小时，重量将达到1吨，然后稳定在这一水平。两年以后就能生产出2000万亿吨的气体，20年后火星表面的大气压力就能达到人类居住所需要的水平。当然，要将火星环境改造成像地球一样的生物圈，还需要300年。 </p><p> 根据工作任务的不同，需要三种纳米机器人：一种是专门处理二氧化碳的；另一种是专门生产氮的；还有一种是专门生产氧的。这些纳米机器人在完成任务以后，按照原定程序会自毁和自行分解。这种机器人分解后的产物又成为将来种植庄稼、蔬菜和果树的肥料。 </p><p> </p><p> （2）微型环境改造法 </p><p> 这种微型环境改造法可以形象地称为“蚂蚁啃骨头”的办法，其特点是用大量的微型环境改造取代全球性的环境改造。提出这种方法的人建议，按照环境改造的最小单位，在火星表面建造大量的微型温室。这种微型温室相当于我国农民田里种菜时建的塑料棚，不过它是圆形，直径14至18米，由透明的双层纤维塑料制成。塑料棚里面白天温度升高，夜里温度也不会降低太多，棚内大气压力维持在60至70毫巴以上。塑料棚里面就是一个小型生态系统，里面不仅有生物，而且还有适合于这种生物生存的环境，特别是里面的植物能进行正常的光合作用。塑料棚不仅能防护棚内小型生态系统的稳定性，而且还与外界火星环境有一定程度的气体交流。通过这种有控制的气体交流，微型温室不断地吸收外面的二氧化碳，同时又能定期释放出氧气和一些有机物质。 </p><p> 微型温室在火星表面就相当于沙漠中的绿洲，绿洲虽然很小，但因为数量极大，因此也能慢慢地、一点一点地改变火星环境。 （吴国兴）</p><p> 来源：《太空探索》 杂志</p><p> </p><br />
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