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模拟温室效应可望改造火星成适居环境

2020-07-18 | 浏览: 3015
随着气候变迁、地球人口持续上升及环境资源的限制,使得有些人开始思考移居另一个星球的可能;而火星,是最为人熟知的其中之一。不过,火星地表普遍低温且紫外线强烈,别的生物不说,人类肯定吃不消。此外,去(2018)年在美国航太总署(NASA)的资助下,科罗拉多大学(University of Colorado)等校的研究者也发现,即使处理所有火星上的可用资源,最终所能产出的大气压力也仅只地球的7%。想住在这?还差地远呢!

1980年代以降,不断有研究提出对火星进行环境改造,例如汽化(vaporize)火星的北极冰来产生水,或提取当中的二氧化碳等温室气体作进一步的运用。不过,毕竟兹事体大,若要完成这些「梦想」,人类的技术尚嫌不足,火星地球化(terraforming)在执行面上仍有难以突破的瓶颈。

也因如此,美国哈佛大学(Harvard University)、NASA喷气推进实验室(NASA's Jet Propulsion Lab)与苏格兰爱丁堡大学(University of Edinburgh)在合作时突发奇想:如果改变整个火星环境的计画不可行,是否有可能进行区域性介入?于是遂着手进行研究,并在近日于《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊发布成果,指出在火星局部施放一种物质,便能模拟出温室效应,进而改善这种极端的大气环境。

此媒介的灵感来自于火星与地球先天环境的不同。火星的冰帽(ice caps)不仅含有固态水,也有被冰冻的固态二氧化碳,这使得太阳光在穿越冰晶的同时,也让热能被巧妙地保存下来,「固体温室效应(solid-state greenhouse effect)」油然而生。此外,团队也开始思考以固体温室效应打造适居环境的可能性,如果想阻挡在太阳光,此物质必须同时符合「热传导性低」与「可被光线穿透」的条件。

于是,团队选用硅气凝胶(silica aerogel)进行实验,它不仅是绝佳的绝缘体,其多孔的特性更让它成为团队心目中的首选材料。根据ScienceDaily报导,研究作者之一科柏(Laura Kerber)也提到,硅气凝胶的优点在于不需花费太多能量维护,也能让实验区域维持温暖。透过模拟,只要在火星中纬度区散布薄薄一层硅气凝胶,便能将当地平均温度调整到与地球相仿。

哈佛工程与应用科学院(SEAS)环境科学与工程学助理教授华德史沃斯(Robin Wordsworth)表示,由于可以利用现有材料与技术进行开发与系统性的测试,这个点子比起处理整个火星大气层来说,要可行的多了。不过他也提到,至今人们仍不确定火星上是否有生命存在,如果有的话,人们该如何继续执行相关行动,也是相当值得思考的议题。

延伸阅读

 

1. R. Wordsworth, L. Kerber and C. Cockell, Enabling Martian habitability with silica aerogel via the solid-state greenhouse effect, Nature Astronomy, 2019.
2. Harvard John, A material way to make Mars habitable: Silica aerogel could warm the Martian surface similar to the way greenhouse gasses keep Earth warm, ScienceDaily.


 
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