出品：科普我国
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火星，是太阳系中间隔地球最近的行星之一。尤其是当人们拨开金星奥秘的面纱，绝望地发现金星是一颗极度高温高压、酸性大气还有毒的"死星"之后，火星就变得更像一颗温顺可亲的期望之星了。
种种依据显现，从前的火星很或许和地球相同，是个宜居的"天堂"。那是30多亿年从前，那时分火星的内部还有生机，外部还有较厚的大气层，磁场还能维护火星上的悉数。从前的火星外表，很或许有过充分的液态水乃至汪洋大海。
从前的火星设想图。来历：NASA
仅仅现在，它们都消失了。
火星的内部逐渐冷却，磁场渐渐消失，大气层散逸，然后外表的液态水也不能逃过。
火星的外表，终究变成了现在咱们正真看到的这样：冰冷、枯燥，一片死寂。
现在的火星。来历：NASA
但好像，改造火星并不是没有期望，让火星再一次变得有大气、有水好像并不是没有或许。
究竟，近年的许多新发现都是那么地让人欢喜：
· 2008年，NASA凤凰号着陆器在火星北极邻近的浅层地下挖到了水冰；
· 2018年头，NASA火星勘察轨迹飞行器（简称MRO）在火星中纬区域发现了很多纯洁的地下水冰（详见：https://mp.weixin.qq.com/s/eKAV84awZh6YQIZPGYJ-xg）；
· 2018年7月，欧空局火星快车号勘探器的雷达数据标明，火星南极冰下很或许有盐水湖存在（详见：https://mp.weixin.qq.com/s/Pl7jNjdroXJ92SuMtM1VNw）。
水有了，那大气呢？
现在的火星只要十分淡薄的大气层，均匀外表气压只要6 mbar（也便是0.006 bar，或许600 Pa），间隔地球外表的1个规范大气压（能够近似以为1 bar）的水平还太悠远。
那假如把火星现有的二氧化碳储藏，乃至含碳储藏悉数转化成二氧化碳气体，是不是就能够让火星再次有厚厚的大气层了呢？火星的气压进步了，那火星移民们在室外作业的时分就能够不必穿戴厚重的太空服了呀。并且二氧化碳这种温室气体能够给火星保温，让火星不再持续冷却下去，液态水也能够在火星外表安稳存在了。想想是挺美的…
远到五十年前的卡尔·萨根[1]，近到SpaceX的创始人伊隆·马斯克[2]，无数人都这么想过，也做过很多可行性研讨[3]。
△1971年，卡尔·萨根曾测验核算假如火星的北极冰盖消融蒸发，开释的二氧化碳能否改动火星的大气和生态，让液态水能够安稳存在，当然，那时分的人们对火星南北极冰盖的储量知道是十分缺乏的。来历：参考文献[1]
可是，2018年8月《天然·科学》杂志宣布的一篇观念性的文章却对此不太达观：以人类现在的技能水平，即便把现在火星上一切的含碳储藏悉数转化成二氧化碳气体，或许也远远缺乏以让火星到达宜居星球的规范[4]。观念性文章严格说来并不归于学术论文，这篇文章沿用了前人的研讨办法，加入了近20年来多个火星勘探器堆集的观测数据，从头梳理了火星上一切或许的二氧化碳来历。
火星上有哪些潜在的二氧化碳储藏呢？
1）南北南北极
火星和地球的自转轴倾角类似，因而火星也有着和地球类似的时节改变，有终年冰封的南北极冰盖，这些冰盖里就有不少干冰（固态二氧化碳）储藏。
可是很惋惜，把外表这点冰盖里的干冰悉数转化成二氧化碳气体也只能把火星大气压进步2 mbar。
不过，雷达多个方面数据显现，埋藏在火星极区地下还有一些干冰，这个更多一点，相当于12 mbar。
此外，依据火星现在极区的温度和压强估测，水分子中或许络合二氧化碳分子，全开释出来的话最多相当于150 mbar，这却是量挺大的…不过问题是…这仅仅理论上的估量，实际上底子没在火星极区发现过水分子中络合的二氧化碳，就更谈不上用了。
火星南北极冰盖，其间既有水冰，也有干冰（固态二氧化碳）。来历：NASA
2）火星表层土壤（风化层）
火星的风化层颗粒能够吸附必定的二氧化碳，例如：均匀每克玄武岩能够吸附0.002克二氧化碳，每克绿脱石（一种或许出现在火星上的代表性粘土矿藏）能够吸附0.005克二氧化碳，每克橙玄玻璃（一种在富含水和二氧化碳的环境下玄武岩高度风化的产品）能够吸附0.015克二氧化碳。
火星上三种或许的代表性矿藏吸收二氧化碳才能。改编自：参考文献[5]
尽管火星全球的风化层厚度改变很大，不同的矿藏品种吸附二氧化碳的才能也不同，但横竖，假如把这些二氧化碳都弄出来（别管怎样弄出来的），满打满算估量相当于40 mbar吧。
3）碳酸盐沉积物
火星的碳酸盐沉积物，很或许便是火星前期大气中的二氧化碳进入岩石中反响构成的，也便是说，它们是从前火星的二氧化碳以另一种方式储存起来的库房。
但火星上现在发现的露出出来的碳酸盐矿藏区域并不多，合理估量或许只相当于0.25 mbar，满打满算也很难超越50 mbar（仍然别管怎样弄出来）。或许火星地下深处或许还有更多的碳酸盐沉积物尚未被发现，但一方面现在的技能勘探不到，另一方面以现在的技能也难以发掘和运用。
△火星勘察轨迹飞行器（MRO）数据制作的北半球低纬区域的尼利槽沟（Nili Fossae）平原成分图，这是火星现在露出出地表的最大的一片富含碳酸盐矿藏的区域。绿色代表富含碳酸盐的成分，棕色代表富含橄榄岩的砂粒，紫色代表玄武岩。来历：NASA/ JPL/Caltech/JHUAPL/Univ.of Arizona
以上这些通通加起来，也就只要地球大气压的10%。
问题是，以现在的技能，这些二氧化碳储藏其实不或许到达百分百的利用率，只要其间一部分能够终究变为二氧化碳气体开释到火星大气中。更重要的是，因为没有磁场的维护，火星的大气还在太阳风的炮击之下不断向外散逸——一去不回。
把这些要素也算进去之后，火星的大气压应当只能增长到20 mbar，也便是地球大气压的2%水平，由此发生的温室效应升温最多只要10度，也远远缺乏以让液态水安稳存在。
也便是说，以人类现有的科技水平，人类假如要移民火星，是不或许无拘无束地在户外活动了。
不过呢，也不必太懊丧，火星移民并不是因而不或许了，咱们仍是能够经过树立关闭的火星基地，或许直接住到地下去，让人类和生物在关闭的环境里树立生态圈，持久地日子下去的。
再说了，关闭的环境更安全，不容易被陨石砸呢。想开点吧…
参考文献
[1] Sagan, C. (1971). The long winter model of Martian biology: A speculation. Icarus, 15(3), 511-514.
[2] Musk, E. (2017). Making humans amulti-planetary species. New Space, 5(2), 46-61.
[3] McKay, C. P., Toon, O. B., & Kasting, J. F.(1991). Making Mars habitable. Nature, 352(6335), 489.
[4] Jakosky,B. M., & Edwards, C. S. (2018). Inventory of CO2 available forterraforming Mars. Nature Astronomy, 2(8), 634.
[5] Zent, A. P., Fanale, F. P. & Postawko, S. E. Carbon dioxide: Adsorption on palagonite and partitioning in the Martian regolith. Icarus 71, 241–249 (1987).
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