气凝胶火星
692字
2019-10-20 22:28
64阅读
火星译客

回溯到2019年7月发表在“自然-天文学”期刊的一篇有趣的论文。这篇文章报道了Wordsworth, Kerber和Cockell 进行的一项研究,其调查了如果用一层薄的、2-3厘米厚的硅气凝胶涂平火星表面部分区域会将会产生什么后果。

这个工作(包括在地球上的实验和数学建模)的背景目标是想知道是否有替代方法来想象火星地球化——即使其更适合像地球上的生命生活。

对火星上的陆地生命体来说生存有很大挑战。火星只有稀薄的二氧化碳主导的大气层,因此来自太阳,猛烈的、具有微粒伤害的紫外辐射可以直接到达火星表面。尽管地下沉积物中有大量水分,但大部分是冻结的,火星表面依然很干。在火星像土壤一样的风化层中存在化学腐蚀混合物,包括有害物质,如高氯酸铵(在地球上有时作为固体火箭燃料)。而且火星非常寒冷,特别是在夜晚和冬季的半球。

一般而言,像改造星球的传统做法所暗示的,如果加厚火星大气层会有助于面对这些挑战。一个选择是尝试释放大量冰冻的二氧化碳储存量,其正存储在极盖区。但是这个操作的尺度离实践起来还有很长一段路要走。另外,当然,只是因为我们想做而改变火星的原始环境(也许仍然包含现存生命体,直到证明)也有很多问题。

作为一个替代方法,Wordsworth等人提出了一种局部“耕作”方法。硅气凝胶密度低,可渗透,但也能产生一种固态的温室效应,因为其对红外辐射十分不透明(也不导热),但对可见光和更短波长的光却部分透明。

本质内容是:如果将气凝胶放置在火星冰丰富的风化层区域上方(例如朝向极区),十年内固态温室效应将会温暖至地下很多米深的地方。硅也能阻挡最具破坏性的紫外线。温度可以爬升到一个范围,以至于地面上液态水在一年中大部分时间都能出现。在这种环境中,光线仍然能到达表面,我们可以想象光合微生物可以在此生存。特别地,如果气凝胶层是轻密闭的,就要在下方维持一个更高一点的大气压。

当然,是否陆生生物(或者现存生命体,如果他们还存在与火星上的话)能生存与发展是高度不确定的。需要养分流,且硅气凝胶必须以工业规模制造。作者还指出地球上微小的海洋硅藻优秀的小硅工程师——超声无定形的硅粒子。也许合成生物学可以发展到在火星上建立他们自己的温室。

也许这个研究最有趣的方面在于如何把火星地球化的设想转化成火星的局部“耕作”。在其自然资源可持续利用的同时,此计划对行星全球状态的影响可以保持在一个最小值。确实,通过保持大部分行星自然荒凉的状态,灾难性生态系统改变的几率会大幅度减少。最后,在气凝胶区域种植食物也许比建立巨大的像生物圈的帐篷以及配套的基础设施更好。

本文所表达的观点仅代表作者,不一定代表科学美国人

关于作者

Caleb A. Scharf

Caleb A. Scharf 是哥伦比亚大学天体生物学主任。他是本文的作者,也是100多篇天文学和天体物理学方面科学研究文章的共同作者。他的作品已在出版物上发表,如 新科学家,科学美国人,科学新闻,宇宙杂志,今日物理学和国家地理。

0 条评论
评论不能为空