在火星上制造温室效应，融化极地冰川取水？事情没这么简单

火星南极发现地下湖的消息，重新点燃了人类“移民火星”的讨论。其实，比起钻探这些盐分极高的地下水，科学家们早就计划了一个更宏大的取水方案：通过释放温室气体改造火星大气层和温度，融化极地冰盖，创造地表水体。

正因如此，就在地球为温室效应、气候变暖而发愁之时，“移民火星”最需要的就是温室气体。不过，北京时间7月30日23时，发表在《自然-天文学》上的一篇文章泼了冷水：火星上现有的二氧化碳储量远远不够。

火星“地球化”（terraforming）这个概念最早是由美国著名天文科普作家卡尔·萨根在1971年的《火星上的行星工程》中提出的。NASA行星科学家克里斯·马凯等人对其可行性和伦理进行了细化讨论。

疑似被水流冲刷而成的河谷、三角洲、湖床等等，都暗示着火星曾经拥有大量流动水。数十亿年间，火星的气候环境经历沧海桑田的变化，它几乎没有磁场，大气层被太阳风剥落，大气压还不到地球的1%。另一方面，火星地表平均温度只有零下63摄氏度。

因此，现在的火星之水以冰川的形式“撤退”到了极地和地下，如果温度适宜，它们就能提供丰富的水源。

火星“地球化”提出了两个主要目标：一个是提高大气层密度，使人类不用穿太空服，只需要携带呼吸辅助器就可在火星上活动；一个是将火星温度提高到液态水可以稳定存在的区间。在火星上释放或制造大量温室气体可以同时实现这两个目标。

美国科罗拉多大学的布鲁斯·雅各布斯基(Bruce Jakosky)和北亚利桑那大学的克里斯托弗·爱德沃兹(Christopher Edwards)通过20年间的探测数据对火星上的唯一一种成规模的温室气体——二氧化碳进行了分析。

火星上的二氧化碳储量主要包括极地的干冰、近地表吸收的二氧化碳和碳酸盐。把这些二氧化碳都释放到火星大气层中，能提供1巴（接近一个标准大气压）的压强吗？

首先是极地的季节性干冰，这是人类最容易释放的二氧化碳来源。在夏季，火星北极会失去所有的干冰，南极则仅有不连续的干冰储藏。科学家提出，可以通过爆炸物在火星大气层中扬起大量飞尘，减少地表反射率，提高对太阳能的吸收。另一种方案是直接引爆极地冰盖，促进干冰升华。

不过，即使极地干冰全部升华，也只能提高0.015毫巴的气压，约为现在火星大气压的两倍。

其次是碳酸盐。碳酸盐矿物加热到300摄氏度左右可以释放出二氧化碳，远非太阳能所能做到的。Nili Fossae平原是火星上最大的碳酸盐矿物裸露区域，其他地区要么分布太星星点点，要么埋藏太深，开采难度很大。两名科学家估计，通过碳酸盐开采降解，最多可以提高0.012巴的大气压。

最后是火星表层土吸收的二氧化碳。这些二氧化碳在加热后全部释放，大概颗提高0.4巴的大气压。然而，要将这些面积如此广大、深度达100米的表层土全部加热，需要上万年的时间。因此，这个选项可以被排除了。

另外还需要考虑到在太阳风的影响下，火星大气层中的二氧化碳会持续外泄。这个问题，未来可能通过在火星上人造磁场来解决。

两名作者最终得出结论，就在就算在最理想的情况下，火星上现有的二氧化碳也只能将火星上的大气压提高三倍，为人类居住要求的五十分之一。相应的火星温度也只能提高10摄氏度，仍远远低于水的凝固点。

作者也提到，陨石撞击可以给火星带来额外的二氧化碳，但要达到1巴的要求的话，恐怕得让火星遍布陨石坑才行。综合来看，人类现有的技术水平还无法利用火星现有的二氧化碳进行“地球化”改造。