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火星移民第一步:用温室效应加热,建造火星研究站的构想

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

科学家为创造火星可居住区域开发出新材料

  据我们所知,火星的表面对人类来说是不适合居住的——那里太冷了。但是,人类最终还是希望在火星上建一个前哨基地。这就需要让火星稍微升温一些,但是如何做到呢?

火星两极的冰帽。火星表面的平均温度只有-55°C,两极的温度甚至更低,人类和植物无法居住。

  科学家现在提出,可以用一种叫做二氧化硅气凝胶的绝热材料让火星的部分表面变得对光合生物(也就是植物)更友好一些。这并不意味着整个火星范围上的改造工程,但也许一个气凝胶“毯子”就可以让火星上的冰帽更易融化,从而让这颗行星上的一小片区域更适宜人类或植物长期居住。


火星极地冰帽的图像,其中有包裹着较暖二氧化碳的黑色囊状物

“好在我们已经可以想出其他方法来改造行星了。”美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)的研究科学家劳拉·科贝尔(Laura Kerber)告诉天文在线。二氧化硅气溶胶距离基础科学研究领域比较远,是一种已经存在的小型可规模化技术。

  人类已经展示出了在加热行星这方面的能力,这都缘于温室效应:当一种物质(比如二氧化碳)吸收阳光并重新辐射出去,它下方的区域会变得更温暖。但是这样去加热整个行星是不可取的做法——过去的计算结果显示,以现在的科技水平,火星上的二氧化碳并不足以改造整个星球。所以研究员将精力集中在如何尽可能不费力地加热行星表面的一小部分,比如,将这片区域用于建造一个研究基地。

温室效应。地球大气中的温室气体(主要为二氧化碳)吸收地面反射的太阳光(短波辐射),又向地面逆辐射(长波辐射),使地面升温。

  二氧化硅气凝胶会导致温室效应。这种材料大部分体积都是空气,被包裹在一个二氧化硅网中。由于这种材料的性质,几厘米厚的二氧化硅气凝胶就能传输植物光合作用所需的可见光,阻隔有害的紫外射线,并且使笼罩的区域变暖。

二氧化硅气凝胶,世界上最轻的固体,导热性极低,在掺杂碳后导热率可低至0.013w/m·K

  这个团队建造了一个实验装置,他们模拟了约为火星强度的太阳光向凝胶照射,然后测量出顶部与底部超过50摄氏度的温差。因此这样一种材料可以用来提高火星两极附近的地表温度。科贝尔提出,这种材料制成的瓦片可以安装到类似于温室的装置中。

火星温室(概念图)

  一个未参与这项研究的研究员认为这是一个“聪明的、可能会很有趣的”想法。科罗拉多大学博尔德分校的教授布鲁斯·雅格斯基(Bruce Jakosky)告诉天文在线博客,这项技术并没有像其他新闻媒体宣称的那样去“改造火星”。相反,研究人员提出将一些区域加热到足以融化冰块。这个团队发表于《自然天文学》杂志的论文中说,仍然有其他重要的生命限制因素是温室无法克服的,例如合适的大气压。另外,科贝尔指出,二氧化硅气凝胶非常脆,因此需要掺入另一种材料,比如聚合物。

  但是在我们考虑改造火星表面的一部分使其适合人类居住之前,仍有很多其他事情需要考虑。仅仅是在火星上建立基地这一行为就会带来一些列关于“谁去”以及“为什么”的讨论;并且火星可能拥有现存的生命,这样地球人(人类、植物或者微生物)的存在就会让搜寻他们变得更困难。科贝尔自己指出,改造行星会破坏科学家想研究的“原始”环境。

好奇号火星探测器在搜寻生命的存在。然而定居火星可能会影响对火星生命的探索。

  改造火星也可能是一个坏主意。“这很危险,”雅格斯基说,“它暗示我们不需要维护地球的环境。这不是个好的想法。”但是或许在火星上建设一个小型建筑物能够让研究人员进行实验,同时避免所有可能的不良结果。

  归根结底,这只是一个验证原理的研究,人类在火星上定居依然是个遥不可测的未来的想法。但是现在,研究人员希望在地球上一些恶劣的环境中测试他们的材料,比如在南极洲或者智利。而且不像那些改变整个星球的高风险技术,用一种已经存在的材料来建造一个温室似乎并不那么困难。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

translate: 闲云歌者

author: Ryan F. Mandelbaum

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转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

选文:天文志愿文章组-

翻译:天文志愿文章组-闲云歌者

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料(备份)

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https:///scientists-develop-material-to-create-habitable-areas-o-1836384324

本文由天文志愿文章组-闲云歌者翻译自Ryan F. Mandelbaum的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正。

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全文排版:天文在线(零度星系)

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