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这种神奇的材料,可以使火星变得更宜居

2019-7-25 06:56| 发布者: admin| 查看: 141| 评论: 0

摘要:   除了地球之外,火星是太阳系中最适合居住的行星。但对很多物种来说,这仍然是一个布满敌意的天下。起首是因为火星的外貌太过于严寒,导致水无法维持在液态,而液态水通常被以为是已知生命可以生存的先决条件;别

  除了地球之外,火星是太阳系中最适合居住的行星。但对很多物种来说,这仍然是一个布满敌意的天下。起首是因为火星的外貌太过于严寒,导致水无法维持在液态,而液态水通常被以为是已知生命可以生存的先决条件;别的,由于火星的大气太过于单薄,无法抵抗紫外线,会对生命构成威胁。以是,人类不停空想着可以或许通过改变火星的天气,将它变成一颗适合人类居住的星球。

  卡尔·萨根(Carl Sagan)是第一个在科幻小说之外提出“星球改造”的科学家。在 1971 年的一篇论文中,萨根就提出了第一个将火星变成地球,大概将火星变成一个适宜人类居住的地方的可行设想。他指出,在火星的北极,夏日残余的霜冻厚度约为 1 公里,如果它们全部蒸发掉,那么释放到大气中的水蒸气和二氧化碳就大概会产生温室效应,将火星外貌的温度升高到液态水足以存在的程度。

新闻资讯-这种神奇的材料,可以使火星变得更宜居(1)

  图说:上个世纪七十年代,NASA 海盗号”眼中“的火星。 图片泉源:NASA/JPL

  一些研究职员和将来学家受到萨根的开导,他们开始认真思索星球改造的想法。其关键的问题是:火星上是否拥有富足的温室气体和水,可以将火星的大气压强进步到与地球相当的程度?

  2018 年,一篇发表在《天然天文》期刊上的研究发现,即便将火星上所有可用的资源都举行处置惩罚,也只能将火星的大气压强进步到地球程度的7% 左右——这远远低于适宜人类居住所需要的压力。

  如此看来,将火星变成地球好像是一个无法实现的梦。

  现在,来自哈佛大学、NASA 喷气推进实行室(JPL)和爱丁堡大学的研究职员有了一个新的思路:与其试图一次性改变整个火星,是否有大概先对火星举行小范围的改造。论文的第一作者Robin Wordsworth在接受 space.com 的采访时说到:“我们想要思索的是在十年的时间尺度上能实现的东西,而不是在将来几个世纪才能实现,大概大概永世无法实现的东西。”

  研究职员以为,火星外貌的某些地区可以通过使用一种名为二氧化硅气凝胶(silica aerogel)的物质而变得宜居,这种物质可以模仿地球大气中的温室效应。通过建模和实行,研究职员发现厚度为2~3 厘米的二氧化硅气凝胶就可以做到隔绝有害的紫外线辐射,让富足的可见光穿透使光相助用得以举行,以及在无需任何内部热源的情况下,将二氧化硅气凝胶之下的温度永世地进步的水的熔点以上。

  Wordsworth 说:“这种地区性的将火星变得宜居的方法比环球性的大气改造更易实现。与之前将火星改造得宜居的想法不同,这是一种可以用我们已有的材料和技术举行体系性地开发和测试的东西。”

新闻资讯-这种神奇的材料,可以使火星变得更宜居(2)

  图说:火星上的极地冰盖是由冻结的水和二氧化碳联合而成的。冻结的二氧化碳也能在让阳光穿透的同时吸收热量。在夏日,这种固态的温室效应在冰层下会形成一块块温暖的地区,也就是图中所示的冰层中的斑点。 图片泉源:SEAS

  这种想法现实上是受到了一种火星上的现象的开导。

  火星上的冰盖是由水冰和冻结的二氧化碳联合而成的,这与地球上由水冰构成的冰盖是不一样的。与气态的二氧化碳一样,冻结的二氧化碳在让阳光穿透时也会将热量困住。在炎天,这种固态的温室效应会在冰层下导致小范围的升温。

  Wordsworth 说:“我们开始思量这种固态的温室效应,并思索如何能使用它来创造将来火星上的宜居环境。我们开始思索什么样的材料可以将导热系数降到最低,同时又能传输尽大概多的光。”

  研究职员末了将目光落在了二氧化硅气凝胶上,这是已创造出的最绝缘的材料之一。二氧化硅气凝胶的多孔性高达 97%,这意味着光可以穿过这种材料,但二氧化硅相互连接的纳米层隔绝了红外辐射,大大减缓了热传导。现在,这类气凝胶已被用于多项工程应用中,此中就包括用在 NASA 的火星探测周游者上。

  通过模仿火星外貌的模型和实行,研究职员证明,用一层薄薄的二氧化硅气凝胶就可以使火星中纬度地区的匀称温度上升到等同于地球的程度。

  Wordsworth 说:“在一片富足大的地区里,你不需要任何其他的技术或物理,只需要在地表覆盖这样一层物质,在它的下面就可以拥有永世的液态水。”

  这种材料可以用来在火星上建造可居住圆顶,甚至有大概建造出自给自足的生物圈。由此大概会产生一系列非常有趣的工程学问题。接下来,研究小组的目标是在地球上,在雷同火星天气的条件下对这种材料举行测试,比如在南极洲或智利的干谷。

  Wordsworth 指出,任何与将火星改造得适合人类和地球生命居住有关的讨论,都会衍生出告急的与行星保护相干的哲学和伦理问题。

  比如如果我们想要在火星外貌生存,那么我们是否可以确定那边有没有已经存在的生命?如果有,我们如何应对那些生命?一旦我们决定让人类登上火星,这些就都将成为不可克制的问题。

  参考泉源:

  https://www.seas.harvard.edu/news/2019/07/material-way-to-make-mars-habitable

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/001910357190131X

  https://www.nature.com/articles/s41550-019-0813-0

  https://www.space.com/make-mars-habitable-with-silica-aerogel.html


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