引子：

太阳系有4个岩石行星，除地球外的三颗类地行星分别是水星、金星和火星。

水星太小，并且距离太阳太近，人类对它的探索不多；金星是距离地球最近的行星，只是金星大气层过于厚重，大气压是地球表面的90倍，地表温度高达500℃，人类发射上去的探测器很快“阵亡”，因此金星被研究的也比较少。火星不同，它位于地球轨道外侧，寂静荒凉，但比较适合航天器探索。多年来各国向火星发射了大量探测器与火星车，科幻小说家们也格外偏爱这颗红色星球。

地球与火星

公众对火星的热爱数十年来有增无减，科学家们也越发对其产生浓厚的兴趣，人们不止探索火星、研究火星，还试图改造火星，要把它打造成地球的“备胎”，未来避难的“伊甸园”。

曾经有一位我非常尊敬的著名科学家提出未来有可能将火星改造成地球，增加它上面的温室气体，然后“用一两个世纪的努力，一定可以把火星改造成功。”已故的科学家霍金也曾极力鼓动登陆火星，将其打造成第二个地球家园。

事实果真如此吗？本文将从科学的角度分析将火星改造成地球的可能性。

欧阳自远与他的科普书《再造一个地球》

火星为何有今天？

要想知道火星是不是可以被改造，我们需要掌握火星的现状，以及它为什么会变成今天的样子，知其所以然才好对症下药，找出解决方案。

火星是太阳系第二小的行星，由于距离地球比较近，它的视星等达到-2.94，所以我们经常可以用肉眼就可以看到这颗红色星球。火星之所以显现红色，是因为它的表面覆盖着厚厚的氧化铁粉尘。火星地表土壤呈弱碱性，含有元素如镁，钠，钾和氯等元素，这些植物生长所必需的元素在地球表面也广泛存在。问题是火星土壤中含有0.6%的高氯酸盐，这是很高的浓度，它证明火星的土壤无论对细菌、对人还是对植物都有比较强的毒性，它不利于植物的光合作用与根系生长。

火星土壤有毒，它并不适合种植

这是一颗濒死的星球。我认为用“死亡”这个词不准确，因为NASA的Mars InSight着陆器首次测量并记录了“大地震”，由着陆器的内部结构地震实验（SEIS）仪器检测到的地震信号判明震源来自火星内部，说明火星还有地壳活动，这是由于火星地壳在持续冷却的过程中积聚强大应力引发的。

火星地震波在内部的传递过程透露出它的构造信息

跟地球一样，火星也有一个铁质的内核，其内核半径为1794±65千米，主要由铁和镍组成，硫含量约为16-17％，含硫比例非常高。核心周围是硅酸盐地幔，最外层是薄薄的地壳，形成了火星上许多地质构造和火山特征。

火星的体积大约是地球的1/6，但与地球相比，火星的内核显得很大，它曾经非常活跃，从内部释放的热量通过地幔迅速向外传导，剧烈与频繁的火山喷发不仅将内部的铁大量喷出地表，也使得内核快速降温并凝固起来。凝固的内核与地幔胶结在一起，使火星失去了磁场。

地球与火星的内核比较，这是火星磁场消失的原因

对于一颗行星来说，失去磁场是致命的。根据目前已知的大量探测数据，科学家们推断40亿年前的火星曾经也有稠密的大气和广阔的海洋，甚至还有可能存在初级生命，为什么到今天它的大气压只有地球的0.6%、海洋完全干涸、变成了一颗沙尘肆虐的寒冷干燥的星球？究其原因，就是因为火星失去了磁场的保护。完全凝固的内核由于与地幔旋转的角速度完全相同，失去角速度差使“行星发电机”停止工作，进而无法产生磁场。

“行星发电机”效应使地球拥有强大磁场

随着磁场的减弱与消失，强烈的太阳风开始直接吹袭火星大气，宇宙射线将大气分子瓦解成更小更轻的粒子，这些粒子一点一点地被太阳风吹散到太空中。大气层越来越稀薄，火星海洋的水分子也开始蒸发和升华，同时被分解成氢气和氧气，大量氧气与地下喷射出来的铁生成氧化铁，氢气则被太阳风吹走。几十亿年过后，火星就变成了今天的样子。

火星曾经也拥有广阔的海洋与稠密大气

火星可以被改造吗？

你可能会问，既然火星曾经拥有大气和海洋，为什么我们不能创造条件，令它回到以前，再造一个大气层，让海水重新覆盖干涸地表，把火星打造成一个新的地球呢？

很抱歉，我的答案是否定的。根据前面分析的原因，至少以目前人类已知的和未来有可能掌握的技术，火星无法被改造。

我们知道，火星大气稀薄，气候寒冷，表面平均温度仅为-63℃。要改造火星，我们需要液态水，令其两极冰盖融化形成海洋。我们需要增加火星大气中的温室气体（主要是二氧化碳）的含量，否则任何液态水都将很快被蒸发或冻结。

火星极地冰盖如果完全融化，将形成约11米深的海洋

如何增加二氧化碳呢？

火星的大气包括约96％的二氧化碳、1.93％的氩气、1.89％的氮气以及极微量的氧气和水，最近还发现存在极微量的甲烷（约0.24PPB）释放。

由于内部正在冷却，火星表面的火山已经不再喷发，变成了死火山，这意味着地下二氧化碳气体不再释放。地表土壤颗粒上附着有二氧化碳，剧估算，如果用加热的办法将火星土壤里附着的二氧化碳全部释放，将可以使火星大气二氧化碳增加4%。另外，如果将火星地表所有的矿物全部开采出来加热，还可以再增加5%的大气压，前提是你需要全部向下挖100米。

你以为在火星挖土很容易啊？

是不是很难？

有人会说，火星两极有大量水冰，水蒸汽也是强温室气体呀！你讲的没错，只不过你需要很高的温度才能维持水在大气中的存在，如果你不能使火星表面升温，水蒸汽就不可能留下来。甲烷也是强温室气体，它们的含量太少，并且太容易被分解，因此在火星上没什么用。

另外需要说明的一点是，火星的质量太小，它并不能维持其现有的大气层，正如几十亿年间持续发生的那样，火星还在继续失去它现有的大气，我们补充的速度远远跟不上火星温室气体散失的速度。

结论：

火星之所以变成今天的样子，并不是由于某个偶发事件造成的，对于火星来说这是必然的结果。

这或许是火星40亿年前的样子

火星的体积不大，它没有足够的引力来保留大气层；在它形成之初，其炙热的内核通过地幔散失了太多能量，从而使内核冷却而失去磁场；磁场的丧失使得太阳风数十亿年来不断地剥离火星大气、蒸发并分解其海洋，将火星带向死亡。

要想改造火星，使其有利于人类生存，首先要恢复其磁场，然后需要从火星地下找到足够多的温室气体释放到大气层中，逐渐恢复其温度，才能重现火星的海洋。做到这一切的代价极大，并且在可预见的未来都是人力所不能及的。

我们探索火星，首先应该抱着理性的、科学的态度来对待它，不能一门心思只想着去“殖民”。

马斯克的粉丝“建造”的火星基地

我们应从火星的现状推理其历史，从而得出行星由生到死的规律，将其运用到地球上。比如说未来如何阻止地球磁场的消失？如果无法阻止地核的冷却，未来是否应该为地球套上一个巨大的电磁环，或者在地球与太阳之间打造一面巨型的“太阳能电磁盾”，以防止太阳风剥离地球大气层毁灭我们的家园？这样思考问题才算是有意义的。

#这很科学#

感谢你读完这篇文章。关于火星，若你有什么想法，欢迎在评论区留言讨论。