用“气凝胶”真的能改造火星吗?科学家:这是实现移民火星的一种可能!

天文物理  |   2020-06-05 10:00

来源:天文物理

受科幻小说和火星表面一种奇怪现象的启发,科学家们发现了地球生命在这颗红色星球上生存的方法。哈佛大学、爱丁堡大学和美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室的一组科学家发现,一种名为气凝胶的物质可以从阳光中吸收足够热量,可以在火星上形成液态水和类似地球的温度区域,这项技术可以在不远的将来用于建造人类栖息地。在一项研究中,在火星表面放置一层薄薄的透明气凝胶(只有几厘米厚)可以使地面升温50摄氏度,甚至更高。

这将足以融化以前冻结在地下的水,提供维持生命的关键成分,就像二氧化碳和其他温室气体一样,气凝胶能让可见光穿透地面并使地面升温,但却让红外光更难逃逸——红外光是人类看不见的,但却能感受到高温。由于其独特结构,气凝胶比二氧化碳产生更有效的温室效应。喷气推进实验室的研究科学家劳拉·克伯(Laura Kerber)说:气凝胶是一种固体结构,里面充满了液体。

如果把所有的液体都吸出来,换成空气,就得到了气凝胶。这些气穴是加热火星的关键,空气传导热量的能力很差,但它通常会四处移动,把热量从一个地方带到另一个地方。但由于(在气凝胶中)它被困在所有这些小口袋里,所以(空气)无法混合,这使它成为一个很好的绝缘体。

目前正在探索火星的“好奇号”探测车,以及深海管道、消防设备,甚至地球上的房屋,都使用了类似的气凝胶隔热。科学家们可以先将气凝胶小规模部署,然后再进行更雄心勃勃的项目。研究的目标是制造一种气凝胶毯,让地球上的藻类和微生物生长。哈佛大学环境科学与工程副教授罗宾·华兹华斯说:人类的栖息地——这仍然是可行的,但必须把(气凝胶)和其他材料结合起来。

以目前的形式,(气凝胶)相当脆弱,火星的大气层非常稀薄,对大多数地球生命来说都是有毒的,所以任何适合居住的结构都必须密闭。在未来,由夹在坚固有机玻璃之间的气凝胶制成瓷砖,可以用来为人类制造一个加压的圆顶。因为这些地球上的生命环境能自给自足,它们也将保存火星上可能存在的任何生命。

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没有人想去火星通过与地球生命竞争来否定发现其他生命,这是一个很好的解决方案;一块一块地,一个小小适宜居住的小岛,我们可以住在那里,而不会把它弄得一团糟。这是首次以一种本地、可扩展的方式实现火星宜居性。有很多挑战。但研究人员认为这是非常令人兴奋的,这是在我们有生之年的一种可能性。尽管这一发现令人兴奋,但它只是一个故事的最新进展,这个故事开始于人类甚至在月球上行走之前很久。

生命之初的科幻小说正在成为现实,一个多世纪以来,科幻作家们一直在写关于这个红色星球上人类定居点的故事,描述那里有可呼吸的空气、液态水和先进的外星生命。1965年人类对火星的了解向前迈进了一大步,当时水手4号探测器拍下了第一张近照,发现火星完全不适合人类居住——荒凉、干燥、大气稀薄,非常危险。但是,作家和科学家们(许多人受到他们最喜欢小说的启发)并没有放弃。相反,他们专注于地球化:利用技术从根本上把火星改造成人类可以生存的地方。

1971年卡尔·萨根(Carl Sagan)提出将火星冰冠上所有的冷冻水和二氧化碳全部蒸发。由此产生的气体将使火星变暖,其温室效应与地球自身的全球变暖危机相同。但NASA发现,如果没有令人难以置信的先进技术,火星上没有足够的冷冻水和二氧化碳来支持这项计划。哈佛大学科学家觉得有必要从实际出发来考虑地球化问题:问题是,与遥远的未来相比,在我们的有生之年,哪些是可行的,哪些是不可行的,然而,气凝胶项目的直接灵感来自火星本身。

同样的加热过程“现在已经在火星上发生了,但是用的是(冻结的二氧化碳)。它非常透明,堆积在沙丘上。阳光照射进来,气体开始形成,最后会得到这些(二氧化碳)间歇泉,留下黑点,每年春天都会发生。在研究了火星表面之后,已经发现了建造人类定居点的理想地点。至于那些生活在火星上气凝胶加热环境中的人可能吃什么,天体植物学学家正在研究这个问题。研究人员建造温室,模拟火星土壤种植植物,包括模拟火星的光照条件。

来源:tianwenwuli 天文物理

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