改造火星

今天，人类已经亲手触摸过月球，人类发射的探测器也已经考察过许多行星。在不久的将来，人类还会把宇航员送上火星，进而高举“移民火炬”，把火星环境改造成适合人类居住的地球式天堂。的确。天体生物学家和物理学家是一些“野心家”，他们下定决心要“改天换地”，不仅要改造火星，还要改造金星，改造土卫六，改造木卫二，改造月球。总之。所有经过改造人类就可以居住的星球都在他们的改造计划之列。

“改造行星”的另一种叫法是“行星地球化”。这个美好的名字是科幻作家天马行空想象出来的。最早出现在上世纪40年代，由威廉森创作的一组短故事中。20世纪60年代著名行星物理学家卡尔·萨根把它用于科学著作。所谓“行星地球化”，是指把恶劣的行星环境改造成适合人类生存的环境。行星环境改造的过程就是“行星地球化”的过程。

目前，科学家的改造目标是火星。为什么要选择火星呢?

这是因为火星是地球的“孪生兄弟”，两者之间有许多相似之处。例如，地球上的一天是23小时56分，火星是24小时37分，两者有几乎相同的昼夜；地球的轨道面与赤道面的夹角是23度27分，火星是25度11分，它们有几乎相同的季节变化；地球的两极地区终年覆盖着皑皑白雪，火星的两极地区存在着洁白的极冠，极冠中有冻结的二氧化碳(又叫干冰)。这些相似性都表明火星与地球最相像，是“改造行星”的最好候选样品，因此科学家做出决定：“改造行星”从火星入手。

2004年3月28日，美国宇航局召开了一次国际研讨会，会上提出了“火星地球化”的宏伟目标：“探测器在火星上寻找生命时检验了科学家几十年来难以捕捉的梦。科学家相信，他们有能力实现这个梦——把红色火星变成有潺潺流水、绿色田野、凉爽微风、到处行走着生物的世界。”简而言之，通过“火星地球化”，把火星基本上变成第二个地球。这是一个恢弘的计划，一项浩大的工程。

怎样才能完成“火星地球化”这一恢弘计划呢？科学家考虑司以分两步走。第一步，恢复火星厚厚的二氧化碳大气，恢复它的“可居住”(实际上是可供生物利用)状态，让陨击坑成为湖泊，让火星表面流水潺潺；第二步，在第一步的基础上进行“地球化”，种植花草树木，让荒芜、干燥的火星原野和山坡上鲜花遍地、绿树成荫，绿色植物制造出氧气。让地球移民在飘浮着白云的蔚蓝色火星天空下生活，有水喝，有能量使用，有适宜的生活环境。

为什么要分两步走呢？

科学家认为，火星与地球犹如“一母所生”，同宗同源，诞生的时间也相同，地球的历史在某种程度上应当可以反映火星的历史。在地球历史上，存在过两种明显不同的可居住条件：前寒武纪的居住条件和今天的居住条件。在大部分前寒武纪时期，地球大气的主要成分是二氧化碳，氮的含量很少，可供呼吸的氧的含量更少，那是地球的原始大气，人类不能呼吸，但能满足植物和微生物的需要，所以当日寸的地球上有大量的植物和微生物。在今天，地球大气中有77％的氮、21％的氧，而包括二氧化碳在内的其他成分只占2％。地球大气中的氨提供了充足的缓冲气体，氧满足了人类的呼吸需求。

如果向火星大气注入二氧化碳等温室气体，使火星加热，可以想象火星大气此后至少对植物和微生物来说是好的，犹如几十亿年前的地球大气那样。但是这种大气对人不好。因为人体内有气泡，要除掉人体内的气泡，使之适应火星的二氧化碳大气，这就太难了。人类生命耐受二氧化碳的能力一般较低，如果人暴露在二氧化碳中，在很短时间内就会因吸入高剂量的二氧化碳而导致头晕、不省人事甚至死亡！“火星地球化”的终极目标是实现向火星移民，因此在火星大气中不能有大量二氧化碳。

借鉴地球大气演化历史，科学家提出了“火星地球化”分两步走的计划：第一步是建设像地球寒武纪时期的大气世界，即二氧化碳世界，第二步是建设现代地球的大气世界，即氧世界。

显而易见，“火星地球化”可不是一下子就能完工的浩大工程。首先，一个“地球化”的火星一定要具有维持生命的一些主要因素一一水、氮、氧、二氧化碳和合适的温度。大多数生命的生化过程都是在水里发生的，因此液态水是最重要的物质；几乎所有的生物分子都少不了氮和二氧化碳，同时它们也是维持植物生命所必须的，因此这两种物质也不能缺少；氧气则是生命呼吸所必需的。其次，由于火星的质量比地球小，大气容易逃逸，为了给生命呼吸提供充足的氧气，火星大气的浓度应当是地球的3倍。再次。改造火星大气必须注入温室气体，而由于种种原因，特别是运输方面的原因，温室气体不能由地球提供，必须在火星上就地取材，就地生产，并及时输进大气层，因此还需要能源。

如此看来，水、能源和环境是“火星地球化”必须解决的三大难题。

水是生命的关键因素，在地球上，有水的地方往往就有生命。火星探测器拍摄的大量照片告诉我们，火星表面有许多被黏性不高的流体侵蚀过的痕迹，据分析这些流体是流水。据此。科学家认为，几十亿年前火星表面曾经有巨大的洪水，大到淹没了火星北方平原，而且这些洪水是突然发生的。“火星全球勘测者”还在火星上拍摄到一个大约长2500米的峡谷，很像地球上著名的美国亚利桑那大峡谷。在亚利桑那大峡谷的谷底有一条水沟，火星峡谷里也有。科学家认定，就像在亚利桑那大峡谷中所发生的情形一样，很久以前，在火星表面也有一条长期流动的大河，潺潺流水穿山凿石，直到在火星表面形成一个巨大的峡谷。

几十亿年前的火星上有大量水，说明古代火星与地球具有某种相似性。那么，现在的火星上有水吗？科学家一直致力于在火星上寻找水。寻找的方法基本上有两种：地面观测；发射探测器到火星附近甚至直接登陆火星表面进行测量。火星探测器分为两类，一类作轨道飞行，进行火星全球探测；一类登陆火星表面，在固定点上或者用“漫游者”旅行车(一种六轮车)在登陆点周围进行测量。经过大量探测，特别是“火星全球勘测者”登陆以来的众多探测，现在科学家不再怀疑火星上有水了，只不过由于火星表面气压太低，水变得像地球上的干冰，所以我们在火星上看不到液态水，只能看到水蒸气和水冰。

水找到了，“火星地球化”的第一个问题就可以解决了。第二个问题也好解决，像太阳系里其他天体一样，能量可以从太阳光里来。现在有个大胆的想法，制造一面直径几百千米的巨大反射镜，在火星上空的轨道上运行，将太阳光反射到火星表面，对火星自动加温。类似的试验俄罗斯科学家已在地球上空做过。他们制作了一面直径20米的反射镜，放在地球上空的轨道上对地球加温。他们用这种方法改善了俄罗斯北方地区的气候。

“火星地球化”工程要解决的第三个问题是：火星环境改造。为了解决这个问题，科学家设计了很多工程。其中一个是“埃柯波伊西斯”工程。

“火星地球化”是一项复杂的工程，解决了水、能源和环境问题还没有大功告成，更不能鸣金收兵，我们的最终目标是：把地球人移民到距离地球7800万千米的火星上，并且在那里建设新的文明世界。要达到这个目标，除了有水、能源和合适的环境外，人类如何前往火星，到了火星上又如何生活，等等，这些问题都必须及时解决。这在航天科学上叫做“生命保障问题”。为了解决这个问题，就必须提供“生命保障系统”(也叫“生命支撑系统”)——为生物新陈代谢提供必需品的系统。

生命保障系统分为三种：移民到火星表面途中的生命保障系统，移民到火星附近轨道上的巨型人造居民区(内部包括人工建造的草地、树木等自然景观，人住在那里以便改造火星环境)之后的生命保障系统，以及移民到火星表面之后的生命保障系统。这三种系统截然不同；在飞船上，内外环境是相互隔绝的，而在火星上，地面与空间是融为一体的。前一种生命保障系统可由地面提供，后两种系统则需要由生物自动再生生命支撑系统生产。目前的空间飞行器，不管是载人或不载人飞船，包括像“阿波罗”那样输运宇航员去别的星球的飞船，其生命支撑系统都是由地面提供的。而将来在火星上长期生活的人们是不能依靠地面提供生命支撑的，他们必须利用生物自动再生生命，就地提取原料，就地生产、加工一切所需的生活用品。

目前，多数天文学家已经取得共识：实现“火星地球化”需要花很长时间和很多经费，整个过程宛如登山，奇峰绝壁最难攀，峰顶风光最秀美。人类一定有智慧和能力攀登到山顶，最终把火星改造成自己的另一个家园。我们期盼着这一天早日到来。