文 楊宇光

近日，媒體轉(zhuǎn)發(fā)了美國(guó)SpaceX公司創(chuàng)始人馬斯克關(guān)于改造火星環(huán)境，以使其適合人類居住的設(shè)想，包括采用核彈爆炸以及部署在軌道上的陽(yáng)光反射器等方式。那么，改造火星是否必要，馬斯克提出的改造火星的方式是否可行呢？

地獄般的火星環(huán)境

火星的確是太陽(yáng)系內(nèi)最接近地球的天體，它的直徑大約為地球的一半，密度和地球比較接近，因此其質(zhì)量大約是地球的14%。而火星的自轉(zhuǎn)速度幾乎與地球相同，因此火星上的一天與地球上一天的長(zhǎng)度是非常接近的。另外，由于火星自轉(zhuǎn)軸與其軌道面的夾角與地球相似，因此在火星上有類似于地球的四季變化，只不過(guò)由于火星的公轉(zhuǎn)周期大約是地球的兩倍，所以它的春夏秋冬變化周期是兩年而不是一年。

火星除了上述這些與地球相似的地方之外，其他各方面條件堪比地獄：火星表面的大氣壓只有地球表面的大約1/100，所以人類在火星表面必需穿著能夠維持人體生存壓力的宇航服才行。而火星表面的壓力雖然低，卻足以掀起火星表面的塵埃，導(dǎo)致火星會(huì)周期性地發(fā)生全球性沙塵暴，就連火星表面執(zhí)行科學(xué)考察任務(wù)的探測(cè)器都會(huì)因?yàn)樵谏硥m暴期間接收不到足夠的太陽(yáng)能而被迫處于休眠狀態(tài)。另外，火星大氣的主要成分是二氧化碳，雖然我們可以從中提取氧氣，但顯然無(wú)法直接用來(lái)呼吸。

由于火星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道偏心率比較大，所以火星表面的溫度在不同季節(jié)差異極大。在火星，即便在夏季也只有在赤道附近的溫度與地球相近，其他大部分時(shí)間和地方都極其寒冷。雖然人類已經(jīng)在火星上發(fā)現(xiàn)了水的存在，但大部分都集中在火星南北極被二氧化碳形成的干冰覆蓋的區(qū)域，包括火星表面和火星的大氣都極為干燥，并不能直接利用。

更為致命的是，從行星演化的理論看來(lái)，火星是一顆“死亡”的星球，沒(méi)有很強(qiáng)的內(nèi)部活動(dòng)來(lái)維持一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。這就導(dǎo)致火星表面直接暴露在致命的輻射之下，任何生物如果沒(méi)有足夠的防輻射措施都不可能在這樣的環(huán)境生存。

改造火星何其難

盡管環(huán)境惡劣，但從“矮子里面拔高個(gè)”的原則來(lái)看，火星仍然是太陽(yáng)系所有天體中最有可能被人類改造用來(lái)作為第二家園的選擇。但目前人類還提不出真正合理可行的改造方案。

雖然改造火星的方案五花八門，但基本思想都是要將火星表面的二氧化碳充分釋放， 這一方面可以提高火星的大氣壓，另一方面可以利用溫室效應(yīng)提高火星表面的溫度，釋放能夠以液態(tài)形式存在的水，構(gòu)成適宜植物生長(zhǎng)的環(huán)境。然后，再利用光合作用慢慢增加大氣中氧氣的含量，使得動(dòng)物或人可以呼吸。馬斯克提出的“核爆”火星旨在通過(guò)核爆讓火星極地冰帽汽化。他認(rèn)為，這將是讓火星變得足夠暖和，從而讓人類殖民者能夠較為舒適地在那里生活的好辦法。

上面的種種想法若要實(shí)現(xiàn)，不但需要建造規(guī)模極其龐大的設(shè)施，其所需的能源也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類在地球上可以獲得的所有能源的總和。由于火星遠(yuǎn)離太陽(yáng)，靠太陽(yáng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的效率極低，且極為緩慢。目前人類還不知道火星上鈾等礦藏的數(shù)量，而利用核反應(yīng)堆來(lái)提供能源的可能性也極低，從地球運(yùn)輸核燃料的方式更不靠譜。

實(shí)際上，馬斯克目前提出的所有設(shè)想，核心是火星與地球之間的人員及貨物往返方案。但從實(shí)際情況來(lái)看，低成本運(yùn)輸不太可能支持人類對(duì)行星環(huán)境改造這一級(jí)別的物質(zhì)運(yùn)輸能力。

對(duì)于火星環(huán)境改造來(lái)說(shuō)，其實(shí)最致命的還是磁場(chǎng)。如果沒(méi)有類似于地球的強(qiáng)大磁場(chǎng)，即便大氣環(huán)境改造成功， 沒(méi)有磁場(chǎng)保護(hù)的大氣層也會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)逐漸吹跑，根本無(wú)法保持住。

從目前火星探測(cè)的成果來(lái)看，過(guò)去火星的確存在比現(xiàn)在稠密得多的大氣，正是由于太陽(yáng)風(fēng)的作用使其逐漸散失。如果不能阻止這一過(guò)程，對(duì)火星大氣的改造毫無(wú)意義。從目前人類掌握的科技水平和工程能力來(lái)說(shuō)，完全無(wú)法制造出規(guī)模達(dá)到一個(gè)行星全球范圍，且強(qiáng)度足以阻擋太陽(yáng)風(fēng)侵蝕的磁場(chǎng)。沒(méi)有強(qiáng)磁場(chǎng)保護(hù)的火星，不但維持不住大氣，也無(wú)法阻擋危險(xiǎn)的宇宙射線，無(wú)論如何是不適宜人類生存的。

移民火星需從長(zhǎng)計(jì)議

既然改造火星如此困難，為什么還有那么多人提出要改造火星環(huán)境，甚至馬斯克還提出要使人類成為“多行星物種” 呢？

持這種觀點(diǎn)的人其核心依據(jù)是：地球曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次大規(guī)模的生物滅絕事件，人類未來(lái)也必然會(huì)面臨這樣的事件。為了使人類文明能夠延續(xù)，只有移民火星才能夠避免全人類的滅絕。而事實(shí)上，即便地球出現(xiàn)了其演化歷史上導(dǎo)致生物大滅絕的事件，例如大直徑的小天體撞擊地球，它的環(huán)境依然比現(xiàn)在的火星要好得多，比火星更加適合人類生存。

至少，在出現(xiàn)這樣的事件時(shí)，地球的磁場(chǎng)是不可能被破壞的，所以地球上的生物仍然能夠受到磁場(chǎng)的保護(hù)，不會(huì)被來(lái)自宇宙中的致命輻射殺死。而地球上的水資源也不可能消失，人類可以像災(zāi)難出現(xiàn)之前一樣輕易地獲得水資源。即便地球被天體撞擊后的塵?；\罩幾千年，其溫度也比目前火星的表面高得多。所以，這樣的災(zāi)難也許會(huì)造成全球重大傷亡，但人類作為一個(gè)物種生存下來(lái)的難度，遠(yuǎn)比移民火星要小。

雖然在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，人類既沒(méi)有改造火星的能力，也沒(méi)有移民火星的必要，但派遣航天員登陸火星，甚至建立永久有人駐留的火星科考基地，還是非常必要的。這是因?yàn)槿祟悓?duì)火星的研究可以使人類更好地去了解太陽(yáng)系的歷史和地球未來(lái)的命運(yùn)。同時(shí)，人類也可以利用火星上的各種物質(zhì)資源，進(jìn)一步向太陽(yáng)系深處進(jìn)發(fā)。