本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在SpaceX公司最近提出的行星際旅行和殖民願景的相當史詩般的影片中，最引人入勝的或許是最後幾秒。隨著火星在其軸線上旋轉，我們得以瞥見一個未來：這個乾燥、寒冷、塵土飛揚的世界開始轉變成另一種色調的地方，那裡有積水，或許還有一絲綠色。
改造行星——地球化改造——的想法並不新鮮，也不適合膽小的人。但考慮到埃隆·馬斯克的許多專案的膽識和成功，我們可能會改造火星以使其更適合我們居住的想法至少值得重新考慮。
地球化改造是人類可能在另一個世界生存下去的眾多方法之一，而就其他方面而言，這個世界似乎僅僅是為了殺死我們而存在的。如果你沒有在途中、著陸時或因純粹的心理壓力而死亡，你也會因暴露於低壓、極端溫度、紫外線輻射、宇宙射線、腐蝕性的火星風化層（摻有高氯酸鹽）、飢餓、長期低重力或我們尚未想到的東西而死亡。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
還有一個棘手的問題，即如何保護火星上的任何本土生命。以岩石為食的微生物有權利嗎？它們當然具有難以估量的科學價值，而在原本原始的自然環境中投放數千只骯髒的猿類可能是最糟糕的事情。我不會在這裡討論這個問題——但這是一個關鍵問題。
在我們完全轉向地球化改造之前，有一些潛在的中間步驟可以減輕火星上大量人口的生活危害。你當然可以建造適宜居住的結構——或許埋在風化層中以幫助隔熱和防輻射。你甚至可以開始建造“生物圈”型別的設施，在那裡你可以有效地在氣泡中製造一個小地球。這些有時被稱為“準地球化改造”方法。但你可能想開始弄清楚如何利用這片土地本身。
一個想法是峽谷帳篷。火星擁有峽谷、隕石坑或熔岩管等地貌，可能只需要一個“蓋子”結構就可以創造出巨大的環境體積，我們可以在其中引入大氣、水分並進行控制。
不過，最終的土地利用方式是部分到完全的地球化改造。那麼你該怎麼做呢？
第一步是嘗試增加火星大氣層的密度——目前壓力只有地球大氣層的千分之一，令人窒息。更厚的大氣層和更高的溫度可以使液態水在地表存在——來源於大型火星冰凍水沉積物。
火星的兩極地區確實有大量的二氧化碳冰凍沉積物，將其釋放為氣體可能會帶來雙重好處：提高大氣壓力並提高全球對紅外輻射的滯留——“溫室”效應。目前，火星大氣層對紅外 (IR) 輻射的透明度明顯低於地球——現代火星的紅外“光學深度”（一種統計測量光線被阻止效率的指標）約為 0.2，而地球約為 0.83——金星約為 60。
如果我們能夠釋放火星上大部分的二氧化碳冰凍物，我們就能夠將大氣壓力提高到地球的三分之一並且達到極地溫度永久高於昇華點的失控點——防止二氧化碳冰再次形成。為了做到這一點，我們有以下選擇，例如
在兩極上空進行大量熱核爆炸（埃隆·馬斯克至少非正式地提到過的一種方法）
在太空中放置巨大的鏡子，將太陽能聚焦到兩極地區（半徑為 125 公里的鏡子可以幫助將極地溫度提高約 5 開爾文）。
透過投放彗星（冰體）將氨氣傾倒入大氣層作為溫室氣體。其優勢還在於為火星大氣層添加了氮氣的“緩衝層”。
向大氣中泵入氟氯化碳以增強溫室效應——需要大約 4000 萬噸（約為人類迄今為止製造的氟氯化碳總量的 3 倍）。
噴塗火星表面以降低反射率（需要很長時間才能產生效果）
……而這些僅僅是第一步。
潛在的障礙清單同樣很長
氣候是複雜的。我們是否只會讓火星成為一個充滿風暴和毫無用處的極端氣候帶的世界？
你可能不會再因低壓而爆炸，但氧氣呢？建立可呼吸的大氣層可能需要幾個世紀。
我們可能對火星如何將元素流失到太空的瞭解不夠深入——一旦水蒸氣充足，它就會開始在上層大氣中透過光解離分解，氫氣可能會永久流失。我們實際上會使火星乾涸嗎？
火星的地球物理活動遠不如地球活躍，沒有板塊構造。對於長期的氣候穩定性，這可能是關鍵。換句話說，我們可能會讓火星在幾千年內適宜居住，但不會更長。
地球實際上充滿了具有巨大遺傳多樣性的微生物，它們滲透到岩石中，與地球化學交織在一起。我們能否以一種能夠重現幫助地球保持產生我們時的狀態的系統的方式在火星上播種？
很明顯，答案不會很簡單。SpaceX公司的願景是對過去幾十年有限的載人航天飛行的一次極好的挑釁和刺激性的反駁。它也與任何理性的人對任何居住在行星上的物種所面臨的存在危機（不僅僅是自找的危機）的擔憂產生共鳴。像任何願景一樣，它只是一個起點。
這一切還有另一個有趣的方面。自工業革命以來，我們已經在地球上進行了一項不受控制的實驗。在火星上進行一項受控實驗是否能為我們提供對所有世界和所有可能的人類未來的洞察？