如何让火星变得如同地球一样宜居？

克里斯托弗·麦克

译/张弨

目前，有大约100万个微生物栖居在火星上。它们覆盖在人类发射的火星探测着陆器和探测车的表面，并充满其内部。这些微生物处于休眠状态，但随时可以被唤醒。如果火星气温升高，火星的地表水开始重新流动，这些微生物将可以复活并进行繁殖。以目前的技术水平，人类已经有能力实现这些条件。

外星环境地球化，即将一个荒芜的世界改造成适宜生存的地方，这一概念盛行于科幻小说中。这个词在1942年出版的科幻故事中被首度使用，说的是在外星球复制地球环境。这并非人类的目标，但是这个词流行开来了。20世纪90年代，金·斯坦利·罗宾逊获奖的科幻三部曲《红火星》《绿火星》和《蓝火星》，主要关注了外星环境地球化的科学性和道德伦理问题。但是，它如今不再只是科学幻想。

火星环境地球化并非天方夜谭

在整个学术生涯中，我一直对外星环境地球化着迷。我觉得，在自然世界中，我们可以在生命现象中找到意义和价值，人类有能力通过使宇宙中的生命变得丰富多样来扩大这一价值。利用人类超凡的智慧，我们可以将生命延伸到地球之外——火星或许可以成为人类进行这一尝试的第一站。

在太阳系的所有星体中，只有火星具有进行类地球化环境改造的潜力。研究显示，在过去，其环境是允许存在生命体的，它也应该具有恢复曾经辉煌的条件。现在主要需要解决的问题是如何使这个星球的温度逐渐上升。在技术层面上，人类或许可以完成这一任务。

火星具备构建生物圈的关键因子：水，氮和二氧化碳。过去10年的探索证明， 其高纬度地区含有丰富的水冰，而“好奇”号探测车最近在土壤中检测到硝酸盐（质量约占0.03%）。火星可能有大面积的碳酸盐矿物层，但这种形式的二氧化碳很难释放为气体。火星环境地球化的成功与否取决于火星的南极帽和极地土壤：它们所含的二氧化碳释放出来是仅仅能使大气略微膨胀，

还是能在火星上产生等同于地球的大气压？

根据环境模拟推演，火星可以存在两种稳定的气象状态。第一种是目前正经历的，即有着稀薄的大气、厚厚的极地帽以及平均-60℃的表面温度;第二种是推演中可以稳定存在的，即厚厚的大气、稀薄的极地帽和15℃的温度。如果人类能够将火星气候从第一种状态推进到第二种状态，那么这些温和的条件将自我维持。这就使火星环境地球化成为可能。

不仅仅是技术问题

根据对温室气体导致的地球变暖的速度的测算，我们可以在100年内让火星变得温暖宜人。最有效的办法是生产超级温室气体，比如超氯氟烃或更好的全氟化合物，它们无毒，不干扰臭氧层的发展，并且能够抵抗太阳紫外线辐射对生命体的破坏。而且，“好奇”号已经证实了火星岩石中存在氟。

一旦火星气候变暖，火星两极水冰融化后的液态水将开始在地表流动，产生类似地球的水文循环。光合生物将能够茁壮成长，并且它们将土壤硝酸盐和高氯酸盐转化为氮气和氧气。虽然人类仍然需要一个氧气面罩，但那个时候或许人类即使不穿太空服，也能在火星上四处走动。

从这个时候开始，这个外星环境地球化项目将专注于如何培育氧气。人类呼吸需要氧气水平高于13%和二氧化碳水平低于1%。在地球上，全球生物圈使用陽光产生生物量和氧气，能量转换效率为0.01%。0.01%的转换率是海洋、沙漠和森林的平均值。按这个速度，火星产生类似地球的大气需要10万年。光合作用在单位叶的内在效率要高得多，约5%。如果这可以在整个火星上实现，改造时间会变成几百年。而合成生物学能够将这个时间进一步缩短。

通常情况下，科学中的诸多决定因素可能不是技术本身，而是社会和伦理问题。例如，如果火星本身已有自己的生命体，我们该如何选择？作为第一步，我们需要确定火星生命与地球生命之间的关系。这两种生命可能是相同的生命形式，起源于同一个世界，并由陨石传播到另一个世界。

如果火星生命与地球生命无关，并且明显代表了另一种生命的起源，那么情况就棘手了。那样，改变火星的动机不是为地球生命创造一个新的栖息地，而是增强火星本土生命的丰富性和多样性。我们现有的着陆器和探测器需要在太空中移除或消毒，为的是其携带的任何微生物都不会威胁到诸如行星野葛之类的本地生物。

或许，火星生命会对环境地球化的世界表示感激，因为它恢复了这个星球曾经拥有的一切。但是，这个过程会比地球化一个无生命的世界需要更长的时间，并且结果难以预测，因为本土微生物产生氧气可能比地球移植生物更慢，或者根本不会产生氧气。

无论火星是否能成为地球生命的前哨或是一个行星大小的荒野避难所，改变它，让其拥有一个丰富多样的生物圈，将是人类最伟大的创造性成就之一。