
图解:火星地面的故障层。
所需要的只是一层薄薄的凝胶。
图源:NASA/JPL-CALTECH/ARIZONA大学
行星地球化是一种科幻小说的比喻,但实际上,使火星适合居住的工程解决方案可能更为普通。
在Nature Astronomy杂志上发表的一篇论文中,由美国哈佛大学的Robin Wordsworth领导的一小组研究人员证明,悬浮在地面上的相对较小的二氧化硅气凝胶足以将其下方的大气温度提高到足够的水平,将冰转化为永久性液态水。
半透明的气凝胶——厚度不超过2至3厘米——也可过滤掉有害的紫外线辐射,同时仍允许足够的可见光通过,使植物生命能够进行光合作用。
研究人员计算出,这种方法可以将屏障下的大气温度提高50摄氏度 - 足以使地表水高于冰点,使地球植物可以移植。
Wordsworth及其同事通过实验室实验和计算机建模相结合,获得了廉价而振奋人心的解决方案,使火星变得绿色、友好。
他们写道,这种方法非常适合本地的,孤立的部署,允许选定的区域进行殖民化和培育。

这一策略与现有的火星地球化改造建议形成鲜明对比,作者指出,所有地球化改造的建议,“大规模环境改造在可预见的未来将超出人类能力”。
气凝胶已经上市,并且改变其化学性质以与火星环境条件最佳匹配的技术是司空见惯的。
特定地点的方法——选择特定区域并单独更改它们——意味着可以建立可行的前哨基地,然后逐渐联系起来形成一个全行星矩阵。
研究人员指出,“将二氧化硅气凝胶屏蔽放置在火星表面足够富含冰的区域,可以让光合生命在那里生存,而后续干预最少。
”
他们写道,在相关技术和技术人员被运往火星之前,可以在地球上的极端环境中进行二氧化硅气凝胶培养方法的进一步测试。
然而,Wordsworth和他的同事们充满信心——以至于他们已经在考虑将气凝胶带到火星所带来的更广泛的问题。
他们写道:“由于火星有可能在近中期内适应光合生命,因此必须考虑重要的伦理和哲学问题。
”
“最明显的是,如果火星今天仍然拥有现存的生命,它的生存或探测可能会因地球微生物的存在而受到阻碍。
”
相关知识气凝胶是一种衍生自凝胶的合成多孔超轻材料,其中凝胶的液体成分已被气体取代。
结果是具有极低的密度和低导热率的固体。
因为它的半透明性质和光散射在材料中的方式,绰号包括冷冻烟雾,固体烟雾,固体空气,固体云,蓝色烟雾。
摸起来感觉像易碎的发泡聚苯乙烯。

气凝胶可以由多种化合物制成。
图解: 一块重2.5千克的砖头由一块重2克的气凝胶支撑着
气凝胶最初由Samuel Stephens Kistler于1931年制造,因为他与Charles Learned打赌谁可以用气体取代“果冻”中的液体而不会导致收缩。
火星地球化是将火星改造成人类可居住的星球,也就是改造成类似地球的环境。
2003年8月在美国召开了“火星移民研究国际会议”,火星地球化提议在未来几个世纪中将火星改造成一个地球化星球,使之成为未来人类的第二个家园。
图解: 模拟的火星地球化过程
图解: 人类火星基地概念图,可以从剖视图中看到室内种植区。
参考资料1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. cosmosmagazine-风云飞杨
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如果任务成功,这将是人类首次从火星及其卫星采集样本并带回地球进行实验室分析。
该项目名为“火星卫星探测”(MMX)的任务,由日本宇宙航空研究开发机构主导,探测器预计将于2027年8月抵达火卫一。
科学家希望借助该项任务,解开火星两颗卫星的形成之谜。
英国自然历史博物馆教授萨拉·拉奎尔是MMX任务样本分析团队的副负责人。
她表示,此前还没有任何航天项目成功从火卫一采集样本并将其带回地球。
“我认为,这是一项极具野心且充满乐趣的任务。
” 太阳系内侧只有三颗天然卫星:地球的卫星月球,以及火星的两颗卫星:火卫一和火卫二。
火星卫星的体积都很小,火卫一的直径约为20公里,火卫二的直径约为10公里。
外形也不规则,看起来有些像太空土豆。
MMX探测器将先对火卫二进行观测,随后把重点转向火卫一。
任务团队计划先投放一辆小型探测车来勘察地形,但这并非易事。
拉奎尔解释说,此前人类从未在体积如此小的卫星上成功部署探测车。
“火卫一自身的引力非常微弱,它紧邻引力强大的火星,火星的引力会增加探测车着陆的难度。
”她解释说。
完成地形勘察后,MMX探测器将确定在火卫一上着陆的地点,再利用机械臂和两套采样装置进行取样。
这些样本将被装入一个小型太空舱,该太空舱预计于2031年返回地球,降落在澳大利亚南部的伍默拉沙漠。
此次任务计划带回的样本总量仅10克。
“样本量实际上很小。
”英国莱斯特大学研究人员克里萨·阿夫德利杜称,“但即使是只有一颗微粒,也足以开展多项研究。
科学家不需要带回数公斤的材料才能进行科学分析,因此取得的每一克样本都物有所值。
” 科学家希望,这些样本能够最终解开火星两颗卫星的起源之谜。
学界目前主要存在两种假说。
一种观点认为,在火星形成初期,一颗小行星或其他天体撞击了火星,撞击产生的碎片最终形成了火卫一和火卫二。
另一种观点则认为,这两颗卫星原本来自太阳系外围的游荡小行星,后来被火星的引力捕获。
“当我们拿到样本后,我们将详细分析其化学成分和矿物组成,再将假设对应的样本特征存在明显差异。
”拉奎尔并表示,“应该很快就能判断……哪一种假说更符合实际情况。
我们很快就会得出结论。
” 研究团队还期待,这次任务能够带来一个额外的惊喜:样本中可能包含来自火星本身的物质。
“令人感到十分兴奋的是,火卫一距离火星表面非常近,当其他天体撞击火星时,撞击产生的部分微小颗粒可能会飞溅出来,并随着落在火卫一上。
”拉奎尔指出,“这意味着探测器采集的样本中可能不仅有火卫一自身的物质,还包含来自火星的颗粒。
这将为研究火星的物质组成和演化历史提供直接证据。
” 将火星物质带回地球,一直是行星科学领域的重要目标。
美国国家航空航天局(NASA)的“毅力号”火星车自2021年以来一直在火星表面开展探测,并将采集到的样本封存在专用容器中。
然而,由于美国会停止拨款,原计划由美国国家航空航天局和欧洲航天局联合实施的火星样本取回任务最终被取消。
与此同时,中国也正计划开展火星采样返回任务,航天器预计于2028年发射,力争在2031年将火星样本带回地球。
事实上,地球上已经存在一些来自火星的物质,它们以火星陨石的形式留存下来。
这些陨石原本属于火星,在小行星等天体撞击火星时被抛射到太空,随后飞向地球。
不过,火星陨石十分稀少,而且一旦抵达地球,就会受到地球环境的污染,与空气、尘埃、土壤和水发生接触。
因此科学家非常希望能获取到直接从火星及其卫星表面采集的样本,因为这些样本可以最大限度地保留其原始状态。
(本文来自张朝阳的英语课,更多国际新闻,欢迎关注搜狐视频关注流张朝阳的英语课)
该探测器将对火星的卫星“火卫一”进行详细观测,并采样返回地球。
探测器将用约一年时间飞抵火星附近,进入环绕火星的“准卫星轨道”。
在环绕火星运行期间,探测器将对“火卫一”进行详细观测,调查“火卫一”上几十个地点的地形、化学组成等,并确定在“火卫一”上着陆的地点。
此后,探测器将尝试在“火卫一”着陆并采集10克以上的卫星表面砂子和岩石样本。
按计划,探测器将于2030年开始返程,并于2031年带着样本回到地球。
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