GIS如何令火星更适宜人类生存

来源：慧天地

GIS是一种能够系统地分类和定义我们所处地球的方式，这是它吸引我的地方之一，它可以用来帮助我们决定在哪里建筑、挖掘，或者以一种对我们有利且能减少影响的方式来改造和利用环境。关于人们应该如何对待我们的星球，许多人持有不同的观点，有些人只看到了过度的开发，而另一些人则看到了人类努力的惊人成果。我认为每个人都更愿意生活在一个没有垃圾和污染的星球上。这引起我们设想人类所能想象到的最大旅程和挑战——居住在另一个星球并成为一个多星球物种。在另一个星球上打造生活所面临的挑战和责任之大，是难以估计的。GIS技术对于在火星这颗红色星球上找到人类可以撒下生命种子的第一个地点来说至关重要。

目前，我们在火星表面获得的绝大多数信息来自火星轨道器探测器上的高分辨率成像科学实验照相机（(HiRISE)）。自2006年以来，它一直在收集这颗红色星球的表面数据，并代表了目前对这颗星球进行成像的最新技术。HiRISE收集的大量数据被用来确定火星科学实验室（MSL）任务的着陆地点。ArcGIS被用来处理数据和MSL任务的要求，以确定最符合NASA给出参数的Gale陨石坑的位置。这项技术也将用于确定首次载人火星任务的着陆地点。考虑到拟议中的星际飞船任务，应用一个着重于燃料生产、太阳能和可居住性的适宜性模型来确定着陆地点。

在任何载人飞船任务中，最有可能使用的燃料是Methalox (液态甲烷和液态氧)，而Hydroox（液态氢和液态氧）由于其固有的不稳定性和难以控制排在第二位。无论哪种情况，合成这些燃料都需要二氧化碳和水。二氧化碳在火星上随处可见，它在稀薄的火星大气中占95%以上。另一方面，火星地表下已发现了冰层，但是需要大量的冰才能为返航合成足够的燃料。最后，要想人类在火星上持久地生存下去，就必须满足人们的日常能量需求。

目前有两种主要的解决方案：核能和太阳能。这两种方法都在太空中得到了验证。一旦登上火星表面，第一要务无疑将是建立维持生命的设备，并为其提供电力。这两个可能的方案都需要预先选址来建立一个太阳能发电厂或一个安全的核电站。GIS将使用过去20年收集的数据来选址。在我们第一次火星之旅的每个阶段，GIS都是不可或缺的。

在能源和氧气的宜居系统基本设置完成后，便要开始寻找水了。下一步将由地质学家和勘测人员进行，建立第一个可靠的火星地质数据集。有机会对火星进行WGS 84式的勘测，以取代目前使用的零海拔测量法。这次调查将是人类进行的最重要的调查之一，并计划使用GPS系统对可找到资源的地方进行分类。第一次任务之后的所有内容都将建立在这个数据集的基础上，并为未来的进一步探索提供最有利的信息。如果将这些数据被火星探索成员们不断应用和完善，我们也许能够避免一些当前影响地球的问题。及早确定不能被污染的关键地点，或大量液态二氧化碳的沉积点，将是我们进行任何地形改造活动的基础。      

图1：NASA的“火星旅行(Mars Trek)”开源软件描述了“机遇号”的着陆点和任务。

这让我想到了未来100年将要进行的最大规模的GIS项目。怎样才能重新激活火星长期死亡的磁层？而我们知道磁层对于维持大气层和保护地面免受辐射是至关重要的。人们将运用GIS软件针对火星的改造进行建模、绘制和指导。目前，火星大气甚至没有接近阿姆斯特朗极限（人体温度下水不沸腾所需的压力），主要是二氧化碳和一些氮气。目前提出的解决方案包括用核弹轰击火星的两极，因为那里有大量的固态二氧化碳沉积物；用彗星轰击火星表面，这一类似过程曾为地球提供了熔融内核；或者在轨道上放置强大的磁铁，以提供局部的磁层。未来的科学家要想找到最好的解决方案，就需要建立先进的地质模型来平衡时间、安全性和可行性。为了将来的科学家能够找到最好的解决方案，就需要建立先进的地质模型来平衡时间、安全性和可行性。 

这是GIS领域的一个非常令人兴奋的时刻。我目前参与的地质工程项目正在帮助人们把这些点连在一起，并让他们开始思考如何进行星际探险。即使我在GIS方面的经验有限，我也能预见到它将使下一次人类大迁徙成为可能，并能将一个冰冷死寂的星球变成一个自我维持的人类殖民地。我迫不及待地想要继续我的学科研究，并希望能以我所能做到的任何方式参与到火星的改造中。