科学|科学家发展新型材料，可以用于火星居住区建设
众所周知 ， 火星的表面并不适合人类生存——太冷了 。 但最终人类终会将其发展为探索太空的前哨站 。 要做到这一点 ， 需要给它加点热 。 如何才能做到呢？
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火星极地冰盖上的黑色区域 ， 该区域由于二氧化碳而导致温度升高 。 供图：哈佛大学工程与应用科学学院
目前科学家尝试使用一种绝缘且隔热的气凝胶在火星表面局部进行改造 ， 以利于光合作用生命生存——通俗讲 ， 就是满足植物生长需要 。 当然 ， 这并不是计划将火星的表面进行大规模的改造 ， 而是建议在容易获得融化水的火星极地冰盖上覆盖一层气凝胶 。 这样可以将这块小区域改造为适宜居住区 ， 以供长期任务人员及植物生存 。
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“如果采用其他方式进行此类规模的行星改造 ， 现有技术远远不能满足要求 ， 这个计划最让人兴奋的地方在于其易实现性 。 ”美国航天局的喷气推进实验室劳拉.科伯对“小创造”网站说 ， “多孔硅气凝胶远非尖端科学 ， 它是一种已经存在的小型、可扩展的技术 。 ”
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人类已经很好的示范了如何将一个行星加热 ， 感谢温室效应——即某类物质（如二氧化碳） ， 一方面吸收阳光能量 ， 另一方面吸收地面被加热后的再辐射能量 。 该物质覆盖区域的温度将明显升高 。
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但是加热整个行星是不可能的 。 过去的研究结果表明 ， 火星上并没有充足的二氧化碳通过现有技术进行行星改造 。 因此研究人员现在集中精力在可能情况下加热火星的一个小区域 ， 作为未来的研究前哨站 。
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多孔硅气凝胶也可以产生温室效益 。 这是一种在二氧化硅中充满了大量空气的材料 。 由于其优秀特性 ， 几厘米厚的多孔硅气凝胶将既可以保证足够的光通量满足植物光合作用 ， 又可以屏蔽掉有害的紫外线 ， 并将内部区域保持温暖 。
实验团队建设了一个装置 ， 模拟火星的光照强度对多孔硅气凝胶进行照射 ， 并测量到底部和顶部有超过50摄氏度（90华氏度）的温差 。 因此这种材料将可能有效的提升火星极地温度 。 科伯指出 ， 生产由这种材料制成的瓷砖可以组装成类似的温室的结构 。
一个未参与该研究的研究员说 ， 这是一个“聪明”并“有潜力”的方案 。 科罗拉多波德分校德一名教授布鲁斯.贾克斯基告诉“小创造”网站说 ， 这并不意味着会把整个火星改造成地球一样 ， 此前有些媒体这样宣传过 。 研究人员建议先将一个小区域加热到足以使冰融化的程度 。 研究团队在《自然天文学》在上发表论文指出 ， 温室虽然能够提高温度 ， 但并不能提供所有生命所需的所有条件 ， 比如合适的大气压力 。 另外 ， 科伯指出多孔硅气凝胶材料易碎 ， 因此需要加入一些如聚合物增加其强度 。
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但是 ， 在我们考虑火星表面的宜居性改造之前 ， 还有大量的事情需要考虑 。 目前仅仅是计划在火星上建立一个基地就引发了一场关于谁应该去的讨论 ， 因为目前的火星上可能存在着自己的生命 ， 但是地球上的生命（人类、植物或微生物）侵入将导致火星生命的搜索更为困难 。 科伯也指出对火星的改造可能将破坏科学家想要研究的“原始”火星环境 。
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火星改造可能是一个坏主意 。 贾克斯基说：“这很危险 ， 这可能会传达一个危险理念——我们不用再担心如何保护地球的环境 ， 这不是一个好的理念 。 ”但是如果建立一个小一点的结构 ， 可以使研究员在没有潜在危害的情况下进行实验研究 。
最后 ， 这仍然是一个概念性研究 ， 人类在火星定居还是一个遥远的目标 。 但现在 ， 研究人员仍然希望可以在地球恶劣的环境测试材料 ， 比如南极洲或智利 。 与那种改造整个行星的投机技术不同 ， 仅仅建立一个温室的材料已经具备 ， 因此并不会特别困难 。
作者: Ryan F. Mandelbaum
FY: 大卫高怕飞
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