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人类想要移民火星，就需要先把火星改造成一个宜居之地。

从上世纪 60年代起，人类开始了对空间的远征。现在，航天员已经在月面上留下了足迹，下一个目标就是前往太阳系其它天体了。地球在太阳系内有两位行星近邻：金星和火星。其中金星的环境对人类远远说不上友善，464℃的平均表面温度和92巴的大气压（地球表面的标准大气压约为1.01巴）差不多算是直接对人类“拒签”，于是，火星就很自然地成为唯一可行的下一个行星驿站。

孪生姐妹

人们对火星的期待很多。从许多方面来看，火星都是太阳系里与地球最为相似的行星，堪称地球的孪生姐妹，这种相似并非体现在外表上——质量和大小都更为相近的金星在其它很多方面其实都与我们这颗蓝色星球完全不同——而是体现在与生命有关的那些方面：同样具有大气（虽然太稀薄），同样具有水（虽然主要冻结在地下），还曾经同样具有温暖湿润的环境。一些科学家推测火星在最近还发生过地下水的流动。火星的地轴倾角（25.19°）和自转周期（1.026地球日）都与地球相似，这意味着它的一天长度和地球差不多，而且同样具有四季——只不过因为轨道更远、更扁，四季的变化也会更大；这里的表面引力大约是地球的1/3，人类稍加练习就可以在火星表面行动自如。

在必要的防护措施保护下，航天员在火星上生存并非难事，甚至比在月球上还要惬意得多。再考虑到地球目前正在面临的人口爆炸、资源短缺和环境恶化等现象，人类很有必要为自己和后代向宇宙空间寻觅出路。因此，人们不但希望有朝一日能够踏上火星的土地，还进一步地希望能够在火星上建立基地，直至开展移民火星行动。

温室革命

要让未来的“移民”能够安全舒适地在火星上生活，当然需要许多必要的环境条件。火星目前还绝对称不上一个对生命十分友好的行星。事实上，它很可能正处于相当地不友好的阶段：在远古时期，火星内部尚未完全冷却，可以使星球表面保持温暖，而火山喷发也为火星不断补充着大气；在遥远的未来，由于太阳的光度在缓慢而持续地增大（每10亿年大约增加10%），火星也将会取代地球成为太阳系内温度最宜人的行星。不过那是十几亿年后的事了。

现在的火星是一颗寒冷、干旱、荒芜的行星。一方面，它与太阳之间的距离比地球远，它的表面积也比地球更小，因此接收到的热量比地球少得多，同时稀薄的大气让它留不住来自太阳的热量；另一方面，它的内部已经基本冷却和凝固，无法维持行星表面的温度。因此火星地表的平均温度大约是－63℃，最低可以达到－143℃。在最温暖的南半球初夏正午（火星过近日点的时间），地表温度可以短暂地达到35℃，但由于地表和大气都缺乏保存热量的能力，所以午后温度就会急剧下降。这样的温度对于地球人类来说，可算是非常严苛的。要想让火星环境变得温和而友好，首要的任务就是提高温度。这需要在火星上掀起一次“温室革命”。

火星稀薄大气的主要成分是二氧化碳。这是很著名的温室气体，可惜它现在实在太稀薄了。当然，火星上并不缺乏二氧化碳，在南北两极的极冠中冻结了大量的干冰，土壤中也有不少。火星的大气浓度随季节波动，而且变化幅度很大，原因就在于二氧化碳的冻结和升华。

一些科学家认为，实际上火星在这里陷入了一个死循环：因为温度太低，二氧化碳被冻结了，因而大气中缺少了二氧化碳，温度又变得更低，于是又有更多的二氧化碳被冻结……一旦我们能够想办法打破这个死循环，另一个循环将会启动：温度升高使得二氧化碳从极冠和土壤中被释放出来，二氧化碳又会增强火星大气的温室效应，从而使得温度进一步升高——这就像是一个巨大的车轮，只要用力推上一把，让它开始滚动，它就会因为惯性而一直滚动下去。

最初推动车轮的这只手，是整个计划的关键。已经提出的主要思路有两种，一种是基于火星现有的自然条件，设法让极冠获得更多的热量，让二氧化碳缓慢而温和地进入大气；另一种则更为激进，需要人类用各种方法制造一些温室效应更明显的“超级温室气体”，让火星能够更为迅速地升温。这些超级温室气体应该能够在火星的表面条件下保持稳定，同时在火星表面不难获取，还必须既能在数百年内诱发温暖的环境，又能在达到所需温度后易于控制。

综合上述要求，人们发现碳氟化合物可能是一个比较合适的选择：火星表面具有氟元素，碳元素可以从二氧化碳中得到，而且全氟丙烷或者四氟化碳不会像氯氟烃那样破坏臭氧层（虽然火星大气中现在几乎没有臭氧，但请允许我们把臭氧层纳入未来的改造计划）。有科学家计算，如果每小时向火星大气排放1000吨四氟化碳，30年后火星的平均温度就将上升27.8℃。如果是全氟丙烷，温室作用还会更明显一些。此时我们就可以停止超级温室气体的制造，静待火星自身的二氧化碳进入大气了。假如火星土壤里的二氧化碳能够全部释放出来，其温室效应能够继续让火星表面在20年内再升温5℃。

与此同时，由于二氧化碳的增加，火星的气压也自然地随之上升。届时，火星表面的大气压也许能够达到地球的10%左右。说到底，我们并不需要火星温暖到地球的程度，也不需要让火星的大气压和地球相近，只要气压和温度允许液态水在火星表面的某些区域存在就行了。

重现液态水

液态水将会开启火星改造的第二步：设法让大气组分向地球的标准靠近。这就需要生物的参与了。

最先登陆火星的物种必须是生命力极其顽强的种类，它们需要对付的是低温、干旱、低气压，还有极端贫瘠甚至有毒的土壤。能够首先担负起这个任务的恐怕只有细菌。最初的细菌可能存活于土壤表层下方比较深的地方，借助土壤抵挡阳光中的紫外线和来自宇宙的高能辐射。不同种类的细菌可能会改变土壤成分，使其更适合植物生长；也可能会改变大气组分，向大气中释放氧气和甲烷。

历史仿佛正在重演。几十亿年前，在地球上曾经出现过相似的过程。生命挣扎求存，与大气和矿物共同演化。但与地球经历的那段历史不同的是，这一次的新物种可以从地球直接获得。根据火星的土壤成分，植物学家们认为在地球上的相似土壤里可能种植的作物包括芦笋、芜菁和青豆。基因工程也可能帮上一些忙，地球上曾经有不少细菌和古菌生活在与火星类似的环境中，生物学家们设法取得了一些它们的基因，希望能够通过基因工程来加强植物在火星上的生存能力。在土壤条件允许之后，人们就可以开始种植这些改良的植物，帮助改变火星的大气。

随着温度不断地升高，水冰继续融化，在自然环境里能够种植的植物也会越来越多。也许基因工程能够帮助植物迅速适应火星上的四季长度。充满二氧化碳的大气是非常适合植物生存的，低重力环境则帮助它们长得更为高大。火星上的植物将会和地球一样以绿色居多，因为阳光稀薄，叶片可能会非常大，以便进行光合作用。总有一天，火星将像200年前有科学家曾经臆测的那样有着广泛的植被，而且会随着季节转换而发生周期性的变化——虽然当时的天文学家们从望远镜中看到的更可能是全球性的尘暴，而不是火星人的农业成就。

与此同时，火星表面的温室效应继续增强。火星和曾经的地球一样踏入良性的循环轨道：越来越多的二氧化碳被排放到大气中，同时越来越多的植物得以生长。植物吸收二氧化碳，放出氧气，大气中的氧气逐渐增多。虽然由于火星内部的冷却凝固，我们很可能无法指望由磁场来保护火星表面不受高能辐射的伤害，不过假以时日，在火星的大气层中，有可能会出现阻挡紫外线的臭氧层。

在那之前，更多的水从地下被释放出来，在火星表面汇聚成江河湖海。火星的地球式演化要到这一步才能完成，并最好是到此为止：因为，后来在地球上发生的一些事情，我们可不希望在火星上重演。

人类所期望和掌控的火星变化是细微、逐渐而持续不断的，改造火星的“工程”可能将要持续至少上万年的时间，这将是人类的第一个“天体工程”。相应地，这颗原本红色的星球也会以一个温和、友善的面貌来酬答人类的耐心。届时的火星，在宇宙空间中呈现的色彩将会是和地球一样的蓝色调。这个奇迹的实现对于人类来说，是有着苛刻要求的。我们必须积极、勇敢、坚韧，把这一极其艰难的任务近乎无限期地坚持下去，克服种种可以想象的和意料之外的技术困难，并保证不发生大的失误。这需要地球人类摒弃利益纷争，通力合作，为人类在宇宙中的长久生存、繁衍找到一条希望之路。

改造火星，就从我们这一代开始吧！