我们能不能把火星改造成地球?

我埃隆·马斯克(Elon Musk)似乎不可避免地最终会在Twitter上卷入一场关于火星能否被地球改造的战争。当你在推特上的时候，他说工作周7月，你“进入了模因战争的国度”。“所以基本上，如果你攻击我，”他说，“我也可以反击。”

SpaceX的首席执行官兼首席设计师马斯克希望从火星开始“让生命多行星化”。这颗红色星球相对接近地球，表面曾经有海洋和河流，现在仍然有冰和一个地下湖。它的天气也出奇的好。火星的表面温度范围(-285到88华氏度)与地球(-126到138华氏度)相差不远。问题是火星的大气层现在有0.006巴的压力，而一巴是地球海平面的标准大气压。这不仅意味着危险的辐射水平不受限制地到达表面，而且人类至少需要0.063巴来防止我们的体液沸腾(这被称为阿姆斯特朗极限)。

进入地球改造——改变行星的气候、地形或生态，使其更适合生命。如果我们能将火星的大气压力提高到略高于珠穆朗玛峰(0.337巴)的水平，我们就可以在火星表面行走，只需要一个呼吸面罩——不需要加压宇航服。这可能被称为弱地化:它不会让植物在温室外的土壤中生长。

为此，需要大量的氮，比目前科学家在火星表面发现的还要多。它也不让我们呼吸火星的空气。但马斯克认为，至少微弱的地球化是可能的:“事实上，”他说告诉2016年在墨西哥举行的国际宇航大会上，一位观众说，“如果我们能让火星升温，我们就会再次拥有厚厚的大气层和液态海洋。”

但是吗？

不 - 不是任何时候很快。至少，根据从美国航空航天局对火星大气挥发和演进（MAVEN）飞船，布鲁斯·贾科斯基，空间科学家在科罗拉多大学的主要研究者的思想最新的外观的。他说，穆斯特 - 说服他和克里斯托弗爱德华州的地质学家也越来越受到的趋势，也是巨石的，以衡量它是否是可行的。他们的答案：不，它“不可能使用当天技术”。在他们的7月自然天文学纸在美国，他们直接提到了马斯克，否定了他通过核爆火星极地冰盖实现地球化的想法。冷冻CO的量₂他们认为，释放的温室气体不足以导致失控的温室效应。7月30日,发现杂志在一条推特上点名批评了马斯克，标题是:“对不起，埃隆。没有足够的狱警₂到Terraform Mars。“

所以麝香却以。“这里有大量的一氧化碳₂在火星上吸附到土壤中，然后在加热时释放出来，”他在推特上写道发现．“通过人工或自然(太阳)聚变，有了足够的能量，你几乎可以改造任何大型岩石天体。”第二天，马斯克在推特上回复了两次发现推特反驳他的评论。首先，他发了一条推文，部分内容是:“哦，是吗?我会去见你的专家，给你养个克里斯·麦凯@NASA。”然后，三分钟后:“科学”，后面是心形、显微镜、流星和1993年手机的链接纸麦凯合著了《改造火星的技术要求》一书。

如果火星大气中75%的二氧化碳已经流失到太空中，那么几乎没有任何二氧化碳被储存在接近地表的地下，以便人类能够调动它们。

为什么马斯克会信任NASA艾姆斯研究中心的行星科学家麦凯，而不是其他专家?我问麦凯是否看过雅科斯基和爱德华兹的七月自然天文学纸。纸质注意到，在过去的15岁的过去的四年中，Maven已经观察到火星在实时失去了一些氛围到空间，而火星侦察轨道和火星奥德赛航天器已经分析“丰富的碳矿物质和炭疽病的发生₂在极地冰。”他们说，这些新数据表明，首先，火星大部分古老而厚重的大气层已经消失在太空中，不转移回地表以下仍未被探测到的浅层二氧化碳储层;第二，不管二氧化碳的含量是多少₂如果它留在地下，那么它就“不可接近，因此也不能轻易地调动”进入大气。

“我知道这篇论文，”麦凯说，“他们说得没错，事实上，改造地球的关键问题是CO的数量₂N₂,和H₂O在火星上。不幸的是，在这个问题上没有新的解决办法。”在麦凯看来，雅科斯基和爱德华兹指出的新数据还不够好。

麦凯让我注意到他1991年写的一篇论文自然有两个同事，欧文·图和詹姆斯·卡斯廷，题为“使火星居住。”他总结了什么 - 关于火星上的二氧化碳，水和氮的量和分布如何尚不清楚 - 今天仍然是真的，他告诉我。“我们仍然非常不确定为CO的金额₂表面以下。我们没有好的数据，需要深入挖掘才能得到。”他说，雅科斯基和爱德华兹认为短期内地球改造是不可能的结论“为时过早”。

他并不是唯一持这种观点的人。与麦凯一起出席会议的还有罗伯特·祖布林(Robert Zubrin)，他在1993年发表的那篇地球改造论文的合著者。祖布林是一名航空工程师、作家，也是火星协会的创始主席，该协会是一个倡导火星地球化的非盈利组织。今年8月，祖布林告诉NBC新闻，在那里建立文明将“增加地球上人类文化的力量和活力”面试．他还争辩火星应该是美国宇航局的空间计划的目标。

问Zubrin他是jakosky的东西：他“不仅假装知识，他没有，但这对已知数据进行了平坦的矛盾。”例如，最近的结果jakosky在他身上突出了自然天文学论文指出，古代火星大气中至少有75%的CO₂-0.5巴的铅可能在数十亿年前就漂走了驱逐出来受到太阳风和紫外线的影响。如果火星失去了至少75%的大气CO₂那么，这就意味着几乎没有早期的厚大气——据jakosky说，不到一个大气圈——被储存在接近地表的地下，以便人类能够调动它们。“很明显，”雅科斯基和爱德华兹写道，“气体一旦在太空中消失，就不能再被调回大气层了。”对他们来说，这只留下了少量的可获得的一氧化碳₂留在地面：0.020巴。

Jakosky通过以下方法计算出75%的损失:假设今天观测到的太阳风和紫外线活动在过去也发生过，但强度更大(他认为这是正确的，基于太阳从类太阳恒星演化而来的历史)。然后，用今天火星大气中碳13和碳12的比例，与地面中的碳13和碳12的比例进行比较。由于大气中较重的同位素往往会留在周围，而较轻的同位素则会飞走，所以大气中的CO₂富含较重的同位素，相对于陆基碳会有所不同。Jakosky和Edwards写道，这种差异表明，火星大气中至少有四分之三的CO₂消失了，而“消失到太空是移除古代CO₂温室的气氛。”这与祖布林和麦凯支持的另一种方法可以去除CO的想法相反₂从大气层中，留在地球上 - 吸附到土壤中，冻结为CO₂冰，或者被锁在含碳矿物中。

这是Zubrin和Mckay的地方，Jakosky似乎与已知的数据相矛盾。0.5巴的大气合作₂麦凯和祖布林告诉我，失去是公平的——即使不是决定性的评估。(麦凯:“关于他们是否真的在测量二氧化碳，还有一些争论₂损失或只是O₂损失。”Zubrin：“索赔是争议的，但我们会通过它来通过，因为至少在那种情况下，[Jakosky]是从数据争论的。”）他们不同意的是Jakosky的碳同位素分析。Zubrin表示，0.5巴的大气合作是不可能的₂这是因为，“根据有关古代火星液态水的现有数据，火星上一定有至少2巴的CO₂“包围着这颗行星(当时的地面数量未知)。如果是这样的话，与Jakosky相反，在某处的浅层沉积物中就会有超过一个沙洲——如果蒸发，就足以引发失控的温室效应。

此外，Zubrin指出，科学家不知道这个星球的原始碳12到13比的比例是什么，其中jakosky在他的论文中越来越过。（他从火星陨石的古火星的比率推断。）最重要的是，Jakosky“不知道地下土壤中的C12 / C13比例是什么”Zubrin补充道。“它可能与大气比例非常不同，因为如果大多数公司₂被固定在极氧化性“ - 覆盖的岩石材料层覆盖基岩 - ”多年前的数十亿，而大部分大气层失去了空间，两个水库将留下完全不同的内容。“mckay回应了这一点。“同位素数据仅指与大气交换的碳储存器，”他说。“碳酸盐岩₂从大气中分离出来的冰沉积物将不会通过表面的碳同位素比率来显示。”

例如，南极的冰盖是覆盖着孤立的沉积物的一个区域。“这些并不顺利地理解，也不是完全确定的程度，”McKay说。他指出了2016年研究在这项研究中，科学家们利用火星勘测轨道飞行器上的浅层雷达(Shallow Radar)仪器，对该地区进行了力所能及的远程测绘，并发现那里有足够的地下一氧化碳₂如果火星被蒸发，火星的大气压力将增加一倍，达到0.012巴。

当然，这远远不足以让人类不穿加压服就能在火星上行走。更多的CO沉淀₂必须找到能够被释放到大气中的。麦凯说，南极的矿藏“相对年轻”。“但古老的、更深的矿藏可能存在。”对他来说，MAVEN和火星快车探测器的结果是“一个加分项”，因为“几乎所有的气候模型都表明，早期的火星一定有几条一氧化碳。₂在它的历史早期，”他说。"所以那里肯定还留有铁条"在浅层沉积物中，埋藏了数十亿年。

想象一下，1890年，有人在火星上，从未在那里钻探过，却估算了地球上的石油储量。

我把它放到了jakosky。他回答说他相信几乎没有CO₂(大约相当于0.020巴)留在可蒸发表面或附近。这个估计是基于他的大气CO₂-损失分析和事实，大量的CO₂人类已经探测到深度达10厘米的地表，目前还没有发现这种迹象。它也没有暴露在其他六个地方，比如陨石坑和巨大的海沟，比如火星的大峡谷水手谷。这两种地表特征显示了不同深度的地壳层状。

所以任何被掩埋的一氧化碳₂一定是更深的地方，在难以到达的地方。“你必须对你看不到的东西做出假设，”雅科斯基告诉我。那里可能埋藏着大量的“深层碳酸盐”CO₂仍然留在火星上，但无法到达。他和爱德华兹写道:“虽然对碳酸盐矿床的数量没有正式的上限——人们总是认为它们优先被隔离在我们没有或无法观测到的地方——但这样的矿床在地质学上是不可信的，而且很难或不可能进入地球改造。”

麦凯从同样的信息中得出的结论则不那么悲观，也不那么具有决定性。“不幸的是，在过去20年里，我们对火星地下的了解并不多。请提供更多数据，”他告诉我。“这颗行星的大小相当于地球大陆的大小，在不同的地方看起来非常不同。”祖布林请我想象一下，1890年，有人在火星上，从未在那里钻探过，却估算了地球上的石油储量。“这就是雅科斯基的处境，”他说。“这是荒谬的,荒谬的。”

如果Jakosky是错的，火星确实有多个bar-equivalent的埋藏CO₂我们就有可能迅速地将火星改造成地球。麦凯说:“从我们排放的温室气体使地球变暖的速度来看，我们可以在100年内让火星进入温暖的气候状态。解释在他的鹦鹉螺特性。“最有效的技术将是产生超温室气体，如氯氟烃或更好的全氟化合物，它们无毒，不会干扰臭氧层的形成，并抵抗太阳紫外线辐射的破坏。好奇号最近证实了火星岩石中存在氟，所以成分都在那里。”

在2001年纸，Mckay和Aervenutical工程师Margarita Marinova，现在是SpaceX的高级火星和车辆系统开发工程师，写道，“在4x10的顺序^20.朱尔斯，相当于火星75分钟的阳光，将需要产生足够的全氟碳化合物，使火星的温度升高大约9华氏度。相当于250个500兆瓦(相当于小型核反应堆的规模)的设施运行100年。”除了那些提供殖民地其他需求的人，比如农业，还需要很多人来为这些设施工作。祖布林认为，要开始大规模的地球改造，需要50万到100万人。

不管我们是否能将火星改造成地球，看起来我们很快就要去火星了。马斯克有一个计划，用SpaceX的大猎鹰火箭(Big Falcon Rockets)把我们送到那里，这是他上个月刚刚宣布的最新版本。其中几个在着陆后将形成“火星阿尔法基地”。这是对它的渲染固定在麝香的推特页面上。在澳大利亚，他向观众展示了观众，以及描绘基地的增长到一个城镇，然后是一个城市。他说，最终，火星的新居民将赤裸裸的火星。这将是“一个好地方。”

Brian Gallagher是事实如此浪漫的编辑鹦鹉螺博客。在推特上关注他@BSGallagher．