自从发现火星是一个寒冷且荒凉的地方以来，科学家们一直想知道是否有可能使其更适合生命。
在8月7日发布于《科学进展》上的一篇开创性文章中，来自芝加哥大学、西北大学和中佛罗里达大学的团队提出了一种创新的火星 terraforming 战略。该方法涉及向火星大气中释放工程化的尘埃颗粒，可能使该行星的温度提高超过 50 华氏度，从而创造有利于微生物生存的条件，这是使火星适合居住的关键初步步骤。
这一提议的技术比早期旨在全球变暖火星的方法有效性高出5000倍，标志着我们改变火星环境能力的重大进展。
这一新方法的独特之处在于其利用火星上 readily accessible 资源，与依赖于从地球运输材料或提取火星稀缺资源的过去提案相比，这使其更加实用。
这一过程将持续数十年，但似乎比许多以前的计划更可行。
“这表明，温暖火星以支持液态水的障碍并没有以前认为的那么可怕，” 芝加哥大学地球物理科学副教授、研究的对应作者 Edwin Kite 说。西北大学 Hooman Mohseni 教授的研究生 Samaneh Ansari 是主要作者。
虽然宇航员们无法立即在稀薄的火星大气中呼吸，但为微生物生命和粮食作物准备火星可能会逐渐将氧气引入大气中，类似于地球在地质时间上所发生的情况。
对一项古老梦想的新视角
有着悠久历史的想法旨在使火星适宜居住；卡尔·萨根本人在1971年提出过一个。这些建议从异想天开的想法（比如将火星的一颗卫星变成太阳）到更实用的近期理论（如创建透明的热捕获凝胶瓷砖）不一而足。
使火星可居住的任何倡议必须应对多重挑战，包括有害的紫外线和咸土，其中最大挑战是火星的寒冷温度——平均约为-80华氏度。
加热火星的一个潜在方法是人类在地球上无意中使用的一种方法：向大气中释放物质以增强火星的自然温室效应，并在表面捕获太阳热量。
问题是，您需要大量的这些材料——字面上就是吨。以前的方法依赖于从地球运输气体或尝试从火星收集那里的稀缺成分——这都是高成本且复杂的任务。该团队提议或许这个过程可以利用火星上本已丰富的材料。
来自好奇号等探测器的数据表明，火星尘埃富含铁和铝。然而，仅凭这些尘埃颗粒并不能有效加热行星；它们的特性通常导致表面轻微降温。研究人员假设，通过工程化不同形状或成分的尘埃颗粒，他们可能能够更有效地捕获热量。
研究人员设计了类似短杆的颗粒，大小与商店中常见的闪光粉相当。这些定制设计的颗粒旨在保持热量并将阳光反射向表面，从而增强火星固有的温室效应。
“光与微小物体之间的相互作用非常有趣。重要的是，操控纳米颗粒可以产生远超过这种小实体的标准预期的光学效果，” Ansari 说。研究共同作者 Mohseni 认为他们只是触及了表面：“我们认为制造更高效并能动态适应光学特性的纳米颗粒是可行的。”
“您仍然需要数百万吨来提高行星的温度，但这个数字比先前提案所需的加热火星全球温度的要求少了五千倍，” Kite 说。 “这大大增强了该项目的可行性。”
计算显示，如果这些颗粒以每秒 30 升的速度持续释放到火星的大气中，行星的温度可能上升超过 50 华氏度，在几个月内就可能看到显著变化。此外，这一加热效应是可逆的，如果停止颗粒释放，温度将在几年内恢复到之前的状态。
潜在影响和未来研究
研究人员承认还有很多工作要做。例如，目前尚不确定工程化尘埃从火星大气散布的速度。火星有自己的水和云系统；因此，随着温度的升高，水很可能会在颗粒周围凝结并降雨。
“建模气候反馈机制非常具有挑战性，” Kite 警告说。“要实施这样的战略，我们需要更多关于火星和地球的详细数据，并且我们应采取谨慎和可逆的方式，以确保结果如预期。”
尽管该方法标志着气候改造研究的重大进展，但团队强调，他们的研究集中在调整火星温度以支持微生物生命和可能培养农作物，而不是建立可供人类呼吸的大气。
“这项研究为探索开辟了新路径，并使我们更接近在火星上形成可持续人类存在的长期愿望目标，”Kite 说。
Ansari 领导了该研究，合作作者包括中佛罗里达大学的 Ramses Ramirez 和曾在芝加哥大学担任博士后研究员、目前与欧洲中期天气预报中心合作的 Liam Steele。
作者们利用了西北大学的 Quest 高性能计算设施和芝加哥大学的研究计算中心进行研究。
