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绝缘气凝胶如何在火星建造温室

在太阳系的所有行星中,火星被人类赋予了特殊的期待,科学家们对这个星球的探索,总是和生命有关。火星因风化土中存在富含铁的矿物质,而呈现出明亮的锈色,因此又常被科学家们唤作“红色星球”。众所周知,对于生命而言,火星目前的自然条件并不友好,因此,如何改善火星的生命居住条件,也成为了这个探索星球的重要课题。科学家们在一项新的研究中发现,可以通过在火星表面或上方放置二氧化硅气凝胶的方式,来改善这个世界对生命的友好度。

绝缘气凝胶如何在火星建造温室

如何在火星建造温室?关于绝缘气凝胶的原理,科学家们是这样简要描述的:像二氧化硅气凝胶这样的绝缘气凝胶,可以让火星的地面变暖,该温度还足以融化这里的水冰、并保持融化之后的状态;与此同时,它还具有可以阻挡有害紫外线辐射的功能,这意味着植物和其他生命(需进行光合作用的生命)存活的环境很可能由此形成。在实验室里,科学家们模拟了火星状态,并将二氧化硅气凝胶至于该状态之中。在这个过程中,通过同量级的太阳能到达火星表面,并击中材料发现,当气凝胶层具有2到3厘米的时候,便可以让火星的地面温度提升50摄氏度,其地下全年达到几米深度的冰层,这一温度便足以融化,并且,周围的任何物质都能够免受有害辐射的伤害。

关于气凝胶的放置,相对而言就比较简单了,因为并不会对效果的基本物理产生太大的影响,可以将其直接置于火星的表面。由于从侧面发出的热量比例会减少,但仍然可以做到在温室中较大幅度的实现升温的目的,所以,将它扩散到更大的区域,或许还能让固态温室效应变得更加有效。在火星的北纬45度到南纬45度之间,这个巨大的中纬度带有很多区域都具有丰富的近地表水冰,以及可以吹掉气凝胶上的灰层,简而言之,几乎这里的任何地方,都有足够的阳光可以产生大量的变暖效应。并且,通过气凝胶改善火星环境这样的方式,本身就具有可尝试性(可实现性)和拓展性(方法复制),其面临的争议应该比让火星全球范围内的地球化更少一些。

火星可地球化的原因及2种实现方法

通过之前人类对火星的了解来看,古代火星也和如今的地球一样,非常适合很多生命居住,当时的片土地也以河流和海洋为特色。而这一切都在大约40亿年前被改变,当全球磁场被剥夺之后,这里的情况发生了巨变。火星曾经厚实的大气层,被太阳的带电粒子剥离,导致了不能保持太多热量和紫外线辐射的结果。火星的表面也因此变得越来越干燥寒冷,以至于其地下的含水层,成为了生命的唯一潜在住所。科学家罗宾·华兹华斯表示,关于火星生活,或许将来也永远无法实现某些东西,但我们也应该考虑在一个十进制时间尺度上尽力去实现,而不是放到几个世纪以后,而这些想法的结果,只取决于人类的决心和能力。

如何让火星变得对生命更加友好,科学家们关于这个主题的讨论,大多都集中在恢复往日的大气气氛上,比如,通过蒸发大量的水冰和冷冻二氧化碳,但这样的“地球化”方法实现起来却是非常困难的,不仅需要耗费大量的时间,更需要昂贵的成本。而罗宾·华兹华斯这些研究的灵感,则来自于火星两极二氧化碳冰帽中的黑点,因为这些斑点被认为是固态温室效应所引起的变化,即半透明的雪和冰的内部在吸收阳光之后被加热,阳光使得这些东西逐渐融化,而二氧化硅气凝胶或许可以实现类似的效果。在地球上,二氧化硅气凝胶被广泛用作绝缘体;在寒冷的火星夜晚,这些东西的薄层也有助于保持火星探测器处于温暖的状态。

人类能否让火星变得像地球一样

长时间以来,火星被人类寄予了生命的希望,也有很多研究人员设计出了,通过火星的二氧化碳使火星变得适合居住的方法,从而让这个星球的温度升高、水流稳定的保持为液态,以及大气变得厚重。从理论上来讲,使用这些存在于火星的温室气体,的确可以改变其大气层,让火星变得和地球类似。但是有一个现实的问题就是,火星上的二氧化碳一般都存在于岩石和极地的冰盖中,而这些加起来也只能使火星的大气压力增加三倍左右,但它只是使气氛适应地球生物所需的二氧化碳的五十分之一,而这个红色星球唯一能够提供变暖的温室气体,也只有二氧化碳。简而言之,火星上并没有足够的二氧化碳,可以用来制造地球般的行星。

通过探测到的数据来看,目前火星上可接触二氧化碳量,只能使地表的温度升高不到10摄氏度,而火星在冬季的时候,气温会下降到足以使大气中的二氧化碳凝结成表面的冰。另外,哪怕火星上有更多的二氧化碳,也需要花费很多精力才能将这种气体释放到大气层中,而其中的大部分气体都很难进入。关于如何在火星上获取和释放二氧化碳,虽然已有许多的建议和理论化的方法,但实现起来都很困难。多年来,因为火星离地球较近(相对),所以它是人类相对“最容易到达的星球”,并且,它也是唯一可以描述为具有气候的行星。当然,未来的技术很可能允许人类,以今天不可能的方式去改变火星,而不是将所有的精力都用在将火星变成地球2.0这件事上。

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