欧阳自远：再造一个地球——人类移民火星之路
作者：欧阳自远，著名的天体化学与地球化学家，中国月球探测工程首席科学家，被誉为“嫦娥之父”，中国科学院院士、第三世界科学院院士、国际宇航科学院院士。
出处：科普著作《再造一个地球》，本书由北京理工大学出版社2009年9月出版。
第六章再造一个地球
你愿意住在火星上吗？
这也许是一百年甚至几百年后的焦点话题。
火星，这颗红色的行星，也许曾经温暖湿润，成为太阳系里第一个生命的天堂；也许在遥远的未来将会是唯一适合我们居住的行星。它在许多方面都酷似地球，本应该成为地球的孪生兄弟；它在数百年前就引发了我们对外星生命的好奇和向往，一直到上个世纪还有不少人相信有火星人的存在；它是我们向太空开拓生存空间的头号目标，也是整个太阳系里，对生命最为友好的邻居——但现在，它仍然还是一个寒冷、干燥、贫瘠、荒芜的世界。
第一节火星现在时
这是一颗满目苍夷的行星。它和地球一样有着多种多样的地形，而且各种地貌特征都会比地球上的同类结构大上几号：这里有着整个太阳系最高的山峰、最深的峡谷最广阔的平原和最大的沟渠。因为没有板块构造，搬运和侵蚀作用也显得微乎其微，许多古老的地形一直保留到了现在。南北两个半球的地貌截然不同，北半球是广阔的平缓低地，南半球则是遍布撞击坑的高地。火星北极比南极低了大约6千米，假如现在我们在火星灌满水，前提是假如水可以保持液态，有3/4的水都会流到北半球。整个行星表面布满了沙尘和岩石，目力所及都是一片红褐色，和地球上最为干旱的某些沙漠的风貌倒是颇为类似——比如智利的阿塔卡玛沙漠。虽然我们常说火星土壤，但千万不要把那里的土壤和地球上平时常见的土壤相混淆。只要踏足火星，你会发现脚下的土壤不像地球上的那样潮湿松软，这里还没有发现有机物和液态水，而且温度非常低，有大面积的坚硬冻土。
火星表面的大气非常稀薄，不过大气层的种种活动倒是一点也没打折扣，反而比地球上还要猛烈。狂风肆虐，沙尘暴卷起沙漠的碎石，夏季尘暴最大的时候足以覆盖整个星球。火星的天空也有云，不过通常非常薄，而且形成云的不是水滴，而是冰晶，包括干冰和水冰。大气的温室效应很弱，离太阳又比地球远得多，因此火星表面可以说非常寒冷，年平均温度是-57℃，最低温度可以达到-132℃。
第二节 温室效应革命
要在火星上诱发与地球相似的温和环境，首先第一步是提高表面温度。热量的来源有两个：太阳和火星内部。火星与太阳之间的距离显然是无法改变的；我们也无法穿越时空，让一颗已经沉寂的行星内部起死回生。虽然有证据表明，火星在最近1500万年间还有过火山爆发，但这既无法预测又无法控制，而且不是全球性的。以现有的技术条件看，最简单的办法莫过于增加火星大气的温室效应，以逐步提高火星的表面温度——同时，大气的密度和组分也能够得到改善。我们的目标是：气压、温度和成分，一个都不能少。
虽然温室效应如今在地球上被人类视为洪水猛兽，但它其实曾经是地球能够拥有生命的关键。要在另一个太阳更远、质量更小的星球上获得适宜的温度，更需要借助温室气体的力量。
二氧化碳是著名的温室气体，但问题在于它太稀薄了。火星上不缺少二氧化碳，极冠里有大量的干冰，土壤里也冻结了不少。虽然不想地球那样，二氧化碳可以在大气层和岩石圈之间交换，但如果能让火星表面的二氧化碳进入火星大气层，则火星表面会暖和得多——这其实陷入了一个死循环：因为温度太低，二氧化碳被冻结了；因为大气中缺少二氧化碳，温度变得更低。因为我们必须做点什么来启动另一个循环：温度升高使得二氧化碳从极冠和土壤中释放出来，二氧化碳又会加大火星大气的温室效应，从而使得温度进一步升高：这就像一个放在斜坡上的巨大车轮，只要用力推上一把，让它开始滚动，它就会一直不停地滚动下去。然后让火星上演一次轰轰烈烈的温室效应革命。
第三节 从红火星到绿火星
在最初的升温之后，火星土壤的二氧化碳将因为温度的升高而升华。如果火星土壤里的二氧化碳能够全部释放出来，其温室效应就足以使火星表面在20年内再升高5℃左右。届时火星表面的大气压将能达到地球的十分之一。同时，液态水也能在表面的局部地区存在，将会出现雨、雪等天气，更多的地方则可能是霜降。水蒸气也是有效的温室效应气体之一，而且水对于人类而言还有无数其他的用途，液态水更堪称生命的瑰宝。
这时候我们可以进行火星改造的第二部：着手设法让大气的组分向地球的模板靠近。因此，我们要种植植物。
“凤凰号”报告过火星的土壤成分。植物学家们认为在地球上的相似土壤里可以种植的作物包括芦笋、青豆。不过即使土壤符合条件，要在火星上享受芦笋大餐还是得好些年头之后了。我们要对付的是低温、干旱、低气压和贫瘠土壤，就算是经过几百年的加温还是如此。地表的土壤升值可能有剧毒。另外，强烈的辐射也是一个需要考虑的问题。最先登陆火星的物种一定是那些生命力极其顽强，同时又比较适应火星环境的种属，比如细菌或者地衣。
细菌是很重要的，即使在含有高氯酸盐的土壤中，也照样有细菌能够生存。他们是古怪而强韧的小东西，不管是高温、寒冷、干旱、毒性、不见天日甚至辐射，总有那么一些能够安然无恙地活下来。细菌可能改变土壤的成分，使其更适合植物生长；也可能改变大气的组分，向大气中释放氧气和甲烷。这是相当漫长而艰辛的工作，需要长久的等待。同时，火星表面的温室效应也还在进行着，越来越多的二氧化碳被排放到大气中，越来越多的植物在火星表面生存，这两个过程同时进行。植物吸收二氧化碳，放出氧气，大气中的氧气逐渐增多。随着氧气的增多，臭氧也将会出现。假以时日，火星的平流层中，也许也会出现一个臭氧层。
历史仿佛在重演这数十亿年前发生在另一个行星上的一幕一幕，大气的成分在生命的挣扎求存中逐渐改变……
诵读人：国家天文台 刘宇轩 助理研究员
