我們能給火星造一個磁場嗎?NASA瘋狂計劃:將火衛一改成「電球」

火星曾經是一個類似地球的世界。當生命在35億年前的某個時間出現在我們的藍色星球上時,火星可能也是一個存在河流流動的星球。結合厚厚的大氣層、屏蔽輻射的磁場以及各種有機分子,火星擁有形成和支持我們所知的生命的有利條件。

然而,這顆紅色星球在30到40億年前的某個時候失去了磁場,這使得太陽風——來自太陽的持續高能粒子流——撞擊并剝離了這顆行星的大部分大氣層和地表水,導致火星變成我們今天看到的寒冷荒漠。

雖然火星被認為是人類最有機會移居的星球,但不管NASA還是馬斯克的「火星計劃」有多誘人,火星殖民的一個主要挑戰是—— 火星沒有磁場。而發表于arxiv伺服器上的一項新研究中,科學家提出一個絕對瘋狂的計劃, 利用火衛一給火星造一個人造磁場

「火星地球化」的設想一二三!

火星的大氣層太薄太冷,無法在其表面支持液態水。由于大氣壓力僅為地球的 0.6%,任何地表水都會迅速蒸發或凍結,因此科學家提出了「火星地球化」,旨在將火星變成類似地球那樣的宜居環境。

I.核爆火星(Nuking Mars )

SpaceX 馬斯克建議我們可以通過在火星極地上空核爆來改造火星。他認為輻射不會成為問題,因為爆炸發生在兩極的太空中,但釋放的熱量會使凍結的二氧化碳蒸發,從而使地球變暖并使水冰融化。

拋開實際操作層面不談,僅從科學的角度來看,科學家估計,核爆火星產生的融化的水冰很容易覆蓋火星幾十米的深度,但它可能不會持續很長時間。通過兩極添加到火星大氣中的二氧化碳只會使壓力增加一倍,這與地球在足夠溫暖以維持地表液態水和大氣水蒸氣的條件下所需的可比壓力相差甚遠。

根據美國宇航局和歐空局 20 年的衛星數據,即使我們在火星的整個表面開采二氧化碳,大氣壓力仍僅為地球的 10-14%。這相當于平均溫度上升約 10 攝氏度——不足以維持液態水。

II.微生物改造

在地球上,藍藻負責通過光合作用將大約 25 億年前的甲烷、氨和其他氣體大氣轉化為今天的富含氧氣的大氣。由于火星接受的陽光不到地球的一半——并且存在全球沙塵暴問題,導致能見度更差。因此科學家建議在火星上引入特殊的微生物,這些微生物在低光下進行光合作用,為人類創造可呼吸的空氣。當與其他生物配對時,可以在火星上通過有利的氣體混合來創造整個生命周期。

在國際空間站,研究人員定期測試微生物抵御非地球環境的能力。在一項這樣的測試中,一些微生物在具有類似火星條件的容器中存活了 533 天,包括一些地衣,盡管它們是更復雜的生命形式。

但微生物改造最大的問題是,人類等不等得起。根據一項可行性研究顯示,即使是專門適應火星環境的極端微生物也至少需要幾千年的時間才能在這顆紅色星球上形成宜居的大氣層。

III.火星磁盾計劃

就算我們能某種方式設法在火星大氣中引入足夠的二氧化碳和氧氣,并在地表持續存在液態水,但這狀態維持的時間不會很長,因為「火星地球化」的根本問題在于它的磁場。由于沒有磁場,即使在今天,火星也在失去大氣層。

為了修復火星的磁場,NASA的科學家在2017年曾提出這樣一個「天馬行空」的方案:在火星 L1 拉格朗日點發射一個磁遮罩,磁性屏蔽將創造強大的電路,進而衍生磁場,從而偏轉太陽風使火星大氣達到新的平衡。只要幾年的時間,火星大氣累積變成大氣層,可令平均溫度增加 4°C,足以融化藏在北極冰蓋中的二氧化碳,引起溫室效應后進一步導致水冰融化,液態水表面流動。

PS:所謂拉格朗日點,就是在大型天體之間那些引力平衡的,且能讓小行星做穩定圓周運動的點。L1點位于火星和太陽之間的一條直線上,距離火星約有100萬公里。

不過NASA表示,因火星只有地球引力的 38%,如果方案成功的話,火星只能保持大約 0.38 bar的大氣壓力。換句話說,按照地球的標準,即使是經過地球改造的火星也會非常寒冷,它的空氣與喜馬拉雅山脈一樣稀薄和寒冷。

更瘋狂的計劃:將火衛一改成「電球」!

話說回來,行星的磁場是什麼形成呢?以地球為例,地球的磁場是液態的外核圍繞著固態的內核旋轉,其方向則與地球自轉的方向相反,產生強大的帶電粒子流形成磁場。所以如果你想要一個良好的行星磁場,你真正需要的是強大的帶電粒子流,無論是在行星內部還是在行星周圍。

而我們在地球表面鉆一個洞最多也就1.2萬多米,要重啟火星的「發動機」根本不可能,這樣就只能從火星外面入手了。NASA行星科學部主任吉姆格林(Jim Green)領導的科學團隊認為,火星衛星火衛一「Phobos」是個不錯目標。

火衛一是兩顆火星衛星中較大的一顆,它繞行星運行得非常近。如此緊密以至于它每 8 小時繞火星一圈。因此團隊建議通過電離火衛一表面的粒子,然后加速它們,從而沿火衛一的軌道產生一圈電漿環,接著利用電磁波驅動環中凈電流,進一步產生足夠強大的磁場來保護火星。

在設想中,電離火衛一需要大量資源,所需的絕對最低能量約為10的17次方焦耳,這幾乎是 2020 年地球上所有人類的全部能量消耗。盡管聽起來有點天方夜譚,但團隊表示,至少先提出概念,才能接著思考如何達到目標。

結語:

其實不管這些方案有多科幻,我們需面對的一個事實是,就現有的技術條件,你有多少錢都去不了火星。但除了火星,我們沒有別的選擇。而且地球正面臨著第六次大滅絕,雖然像6500萬年前那樣的小行星撞擊再次發生的機率很小,但并代表機率為零,所以科學家需要未雨綢繆。

或許這也是人類矛盾的地方,在毀滅的同時又想延續下去......


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