將火星改造成適宜生命生存的世界，不必是一項需要舉全星球之力的艱鉅任務。
一項新的研究表明，人類可以透過在火星表面或上方鋪設薄薄的二氧化矽氣凝膠層，相對便宜且高效地使紅色星球的部分割槽域適合居住。這種絕緣的氣凝膠將使地面升溫到足以融化水冰，並且還會阻擋有害的紫外線（UV）輻射，從而有可能創造一個植物和其他光合生命可以茁壯成長的環境。
研究團隊成員表示，我們可能很快就能開始這樣做。
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哈佛大學環境科學與工程副教授、主要作者羅賓·沃茲沃斯在接受Space.com採訪時表示：“我們希望考慮一些在十年內可以實現的目標，而不是那些未來幾百年，或者可能永遠無法實現的目標，這取決於人類的能力。”
火星表面在遠古時期非常適宜居住，擁有湖泊、河流，甚至還有一個巨大的海洋。 但在大約 40 億年前，該行星失去其全球磁場後，情況發生了巨大變化。
來自太陽的帶電粒子開始剝離火星曾經濃厚的大氣層，最終將其減少到一個無法保持過多熱量或阻擋紫外線輻射的薄層。 結果，地表變得非常寒冷和乾燥，留下地下含水層可能是地球生命唯一的潛在居所。（一些研究人員確實認為，火星地下今天很有可能支援微生物生命。）
許多關於使火星表面更適合居住的討論都集中在將大氣層恢復到以前的輝煌狀態——例如，透過蒸發大量的水冰和凍結的二氧化碳來加強大氣層。 但正如沃茲沃斯上面提到的，這種“地球化”的努力將是極其困難、昂貴和耗時的。
他和他的同事可能找到了一條替代道路。 沃茲沃斯說，他們的靈感來自對火星兩極二氧化碳冰蓋上黑點的觀察。 這些斑點被認為是“固態溫室效應”的結果——陽光被吸收並加熱半透明的雪和冰的內部，從而融化這些物質。
沃茲沃斯和他的團隊著手用二氧化矽氣凝膠實現類似的效果，二氧化矽氣凝膠由奈米級的二氧化矽簇連線成網路組成。 這種材料的體積中有 97% 以上是空氣，在地球內外被廣泛用作絕緣體。 例如，二氧化矽氣凝膠是被動加熱建築的常見特徵，薄薄的二氧化矽氣凝膠層幫助美國宇航局的“勇氣”號和“機遇”號火星探測器在寒冷的紅色星球夜晚保持溫暖。
研究人員在實驗室中使二氧化矽氣凝膠暴露在火星條件下，並用到達紅色星球表面的相同數量的太陽能照射該材料。 他們發現，一層僅 0.8 英寸到 1.2 英寸厚（2 到 3 釐米）的氣凝膠層就可以將其下方地面的溫度提高驚人的 90 華氏度（50 攝氏度）。 這足以融化地表下的冰，並使其在火星上全年融化到數米深處。 團隊成員表示，二氧化矽氣凝膠可以阻擋紫外線，因此它們還可以保護其下的任何東西免受有害輻射。
氣凝膠可以直接放置在行星表面，像瓷磚一樣鋪在紅色土壤上。 或者它可以用來建造溫室，在溫室中可以種植糧食作物和其他植物，沃茲沃斯說。
沃茲沃斯透過電子郵件告訴Space.com：“將其鋪開到更大的區域將使固態溫室效應更加有效，因為從側面散發的熱量的比例會更少，但在溫室中仍然可以獲得可觀的升溫。 無論您是將氣凝膠層放置在地面上還是地面上方，都不會對該效應的基本物理特性產生巨大影響。”
研究人員表示，這種策略很可能在火星的廣大區域採用。 幾乎在北緯 45 度和南緯 45 度之間的任何地方都能獲得足夠的陽光來產生可觀的升溫。 在這個巨大的中緯度帶內，有許多區域擁有豐富的近地表水冰和可靠的風（可以將阻擋光線的灰塵從氣凝膠上吹走）。
沃茲沃斯強調，這項於今天（7 月 15 日）線上發表在《自然天文學》雜誌上的新研究只是第一步。 如果一切按計劃進行，第二步將包括在火星類似地點（例如北極或智利的阿塔卡瑪沙漠）測試氣凝膠技術。
即使這樣的現場試驗進展順利，也仍有額外的挑戰需要解決。 例如，任務如何準確地在火星上部署二氧化矽氣凝膠？ 這些物質是從地球運輸而來（考慮到二氧化矽氣凝膠非常輕且可商購，這不會太貴），還是在火星上用當地可用的材料製造？
沃茲沃斯和他的團隊沒有解決這些工程問題。 但是，他說，該團隊目前沒有看到任何障礙。
還有重要的倫理考量。 例如，人類將地球生物帶到另一個星球是否正確，尤其是一個過去可能擁有自己生物圈，並且今天甚至可能擁有生物圈的星球？
但研究人員和任務規劃人員多年來一直在辯論此類行星保護問題。 隨著宇航員及其攜帶的數萬億搭便車微生物登上火星表面的探索從科幻夢想走向現實，這場對話只會變得更加激烈。
沃茲沃斯說，氣凝膠的想法應該比全球性的地球化改造工作更少爭議。
他告訴Space.com：“我認為，採取區域性和可擴充套件的方法，而不是在全球範圍內改變大氣層的優勢在於，您可以事先仔細研究您計劃嘗試此操作的區域。 而且它是可逆的。”
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