2026年第四期 人类将如何改造火星

一艘宇宙飞船缓缓降落到火星表面。曾经干旱且毫无生机的红色火星，如今一派郁郁葱葱的绿色景象。乘客们望向远方，一座城市的轮廓映入眼帘。人们在街上漫步或在公园休憩，呼吸着火星上的空气。

这是火星的未来吗？是的。许多人认为，这就是火星的未来，因为人类会利用地球化技术改造火星环境，使火星变得和地球一样适于生存。

那么，什么是地球化技术？简单来说，地球化技术就是一种通过一系列手段将一颗星球的环境改造得像地球一样适合人类居住的技术。对火星而言，这意味着要让它拥有适宜的温度、充足的水源、可供呼吸的空气等。这能否做到呢？

地球大气层包含多种温室气体，如二氧化碳、甲烷和水蒸气等。这些温室气体能捕获太阳的热量，使地球保持足够的温暖。地球之所以能够成为生命的摇篮，主要是因为存在液态水，而适宜的温度是液态水得以存在的基础。地表的平均温度大约为15℃，这样的温度使水能够以液态的形式在地表流动，它为生命的诞生和发展提供了必要的条件。

火星大气层的主要成分是二氧化碳（约占95%），而二氧化碳是一种温室气体。但是，火星大气层中的二氧化碳不足以有效地捕获热量，因为火星的大气层比地球的大气层稀薄。这种稀薄的大气层就好比一件破旧且单薄的衣服，它无法为火星提供足够的保温效果。

美国圣路易斯华盛顿大学的保罗·伯恩长期研究行星的形成，他指出，

于是，火星的温度低至 -153℃。在这样的低温下，水会直接从固态转变为气态，也就是发生升华现象，水无法以液态的形式存在。火星极低的空气压力降低了水的沸点。如果温度稍微升高一些，那么液态水就会迅速蒸发，变成水蒸气散失到空气中。如果温度降低一些，那么液态水又会直接冻结成冰。这种不稳定的水的状态，使得火星表面很难出现液态水，而液态水是生命存在的重要条件之一。

科学家认为，启动温室效应是提高火星温度和气压的关键。温室效应就好比一个温暖的魔法罩，能让火星变得更加温暖，这要求未来的火星居民找到一种方法来产生足够的二氧化碳，以填充稀薄的大气层。只有当火星的大气层中拥有了足够多的二氧化碳等温室气体时，它才能够有效地捕获太阳的热量，提高火星的温度，进而增加大气的压力，让火星的环境逐渐变得适宜人类居住。

火星的矿物中含有大量化学元素，通过合适的化学反应可以将这些元素转化为二氧化碳。火星的极地冰盖和地下也储存着一定量的二氧化碳。如果能将这些二氧化碳释放出来，也许就能为火星大气层增加二氧化碳的含量。

2018年，发表在《自然·天文学》上的一项研究指出，研究人员利用探测器的观测数据，对火星矿物和冰盖中封存的二氧化碳量进行了估算。研究人员发现，即使将这些二氧化碳全部释放出来，火星的大气层也只能增厚到地球大气层密度的约7%。这样的大气层还是太稀薄，无法有效地捕获热量，火星仍然会处于寒冷和低气压的状态中，还是无法达到适宜人类居住的标准。

于是，有科学家建议，通过触发火山喷发向火星大气层注入二氧化碳。众所周知，火山在行星的生态系统中扮演着重要角色。火山可以帮助行星补充因逃逸到太空而损失的大气层。当火山喷发时，行星内部的岩浆、气体等物质会喷射到大气层中，其中就包含二氧化碳等温室气体。研究人员认为，这正是金星维持富含二氧化碳大气层的方式。金星是地球的邻居，它的大气层中充满了二氧化碳，这使得金星的表面温度极高，达到了几百摄氏度。金星的火山活动频繁，这些火山不断地向金星大气层中释放二氧化碳，从而使金星拥有浓厚的大气层。

火星曾经拥有活跃的火山，数十亿年前可能喷射过大量的二氧化碳。但后来，火星的火山活动逐渐减弱，如今已经变得非常安静了。

因此，科学家认为，未来的人类可能会尝试使用小行星引发火星上的火山喷发。采用的方法是改变小行星的轨道，使之撞击火星，从而引发火山爆发。

不过问题是，这样的撞击有可能作用并不大。火星上的火山和地球上的火山有着不同的地质结构和形成机制，仅仅通过小行星撞击，也许很难引发火星上的火山喷发。况且，小行星以极高的速度撞击火星，会产生巨大的能量，这种能量可能会对火星的表面造成严重的破坏，引发一系列的地质灾害，甚至有可能改变火星的地质结构。同时，小行星撞击带来的破坏也可能影响到火星上可能存在的生命和未来的太空探索。

即便火星的大气层中有了足够的二氧化碳，科学家还需要调整火星大气的成分，使其更接近地球大气层的物质构成。

在我们每时每刻都在呼吸的地球空气中，氧气约占21%，其余主要是氮气，还有少量其他气体。这种气体混合比例是经过地球长期的进化和发展形成的，非常适合人类和其他生物的生存。氮气是一种相对稳定的气体，它在大气层中占很大比例，为地球大气层的稳定性提供了保障。而氧气则是保证人类和其他生物存活的关键气体，它能够参与细胞的呼吸作用，为生物提供能量。人类要想在火星上生存，必须有足够的氧气以供呼吸。

为此，工程师需要在火星上复制地球气体的混合比例，这可能需要产氧微生物的帮助。

但火星的环境十分恶劣，温度极低，辐射强烈，普通的微生物很难在这样的环境中存活。为此，科学家将来有可能对蓝藻的基因进行改造，使它们能够更好地抵御火星极寒的环境和强烈的辐射，让它们适应火星的环境，从而在火星上发挥产氧的作用。

通过光合作用，这些微小的工作者可以吸收二氧化碳，并向火星的大气层中释放可供呼吸的氧气。

然而，创造稳定的大气层也只是火星地球化工程面临的众多挑战之一。由于缺乏磁场保护，火星会遭受来自外太空和太阳的大量辐射。地球拥有一个强大的磁场，这个磁场像一个保护罩，能够将来自太阳的带电粒子和外太空的辐射阻挡在地球之外，从而保护地球上的生物免遭辐射的伤害。

火星的磁场非常微弱，几乎可以忽略不计。这使得火星表面直接暴露在太阳风和宇宙射线的辐射之下，其辐射强度极高。如果生物长期暴露在这样的辐射环境中，其DNA会遭受损伤，甚至会导致生物死亡。

火星表面覆盖着含有高氯酸盐的尘土和碎石。高氯酸盐是一种有毒的化学物质，对生物的健康存在很大的危害。如果人类吸入或接触到高氯酸盐，其呼吸系统、神经系统便会遭受损伤。人类要在火星上生存，就需要采取有效的措施来处理高氯酸盐。

而且，由于火星的重力只有地球的约三分之一，在火星上生活，人们还面临着肌肉和骨骼退化的风险。在地球上，人类的肌肉和骨骼在重力的作用下不断受到锻炼和刺激，从而能保持良好的状态。然而，在火星上，较低的重力环境使得人类的肌肉和骨骼受到的锻炼减少，长期生活在这样的环境中，会导致肌肉萎缩和骨骼密度下降。这对人体健康和生活质量都会产生很大的影响。人类需要通过特殊的锻炼和医疗手段来防止肌肉和骨骼的退化。

目前，人类的航天科技还无法重构火星环境。全球的航天机构仍在努力实现将首批航天员送上火星的目标。但即使只是登陆火星，也是一项巨大的挑战，需要解决一系列的技术难题，如航天器的设计、生命保障系统的研发、航天员的训练等。

显而易见，要对火星进行地球化改造，所需技术更加复杂和先进，包括如何产生大量的二氧化碳，如何制造氧气，如何处理辐射和高氯酸盐，等等。这些技术目前都处于研究和探索阶段，距离实际应用还有很长的路要走。

鉴于上述原因，科学家还很难预测人类何时能够实现火星的地球化，这项技术可能需要数百年到数千年的时间才能完善。

文 | 江汉

图 | 摄图网 AI生成

来源 | 《科学24小时》2026年第4期

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