人類未來如何改造火星，再造一個地球？

在不久前結束的全國政協會議期間，衛星專家葉培建委員透露，準備在2020年發射火星探測器，次年登陸火星。這不禁讓人回憶起2015年那部火爆全球的電影——《火星救援》，或許，飛向火星已經不再是個遙遠的夢想。

「嫦娥之父」、月球探測工程首席科學家、中科院院士歐陽自遠，近期也發表文章深度解讀了人類登陸火星后，如何將其改造成「藍色行星」。

如果人類要移居火星，需要做哪些事情？

火星是可能的避難所

火星是地球的近鄰，同屬於太陽系類地行星。火星距地球最短距離為5500萬千米，質量接近於地球的11%，半徑約為地球的1/2，重力相當於地球的1/3。其自轉周期約為24.66小時，與地球的24小時相近；繞日公轉周期為687天，一個火星年相當於1.89個地球年。由於火星的自轉軸傾角為25.2°，與地球的23.5°類似，因而火星和地球在一年之中，都會有春、夏、秋、冬的季節變化——而這也正是地球與火星最相近之處。

"好奇號"傳回火星照片

歐陽自遠院士寫道，在遠古時期，火星曾是一個氣候濕潤、生態環境較適宜生命繁衍的世界，大氣層相比現在更為稠密，表面曾有過遼闊的海洋、星羅棋布的湖泊、涓涓流水的河流和洪水泛濫形成的沖積扇。

「各種理論研究表明，當時火星表面的水體總量，平均可覆蓋火星表面深達100米。然而，火星表面的水體有相當一部分通過大氣、電離層被太陽風吹走而丟失；另一部分，則可能以凍土和地下冰層的形式被保存了下來。」

根據目前的探測成果，火星上有液態水，可能有過適宜生命發育的環境，這就為人類向火星移民，開闢新的生存空間提供了希望。國家天文台副研究員鄭永春在授受採訪中告訴《科學報》記者，人類可以通過在火星上創造溫室效應，經過一二百年的改造，使之成為太陽系中的另一顆宜居行星，為人類向火星移民，開闢新的生存空間提供新的希望。

生命可以在很多極端環境和極限條件下生存，細菌和孢子可以在非常寒冷、乾燥、隔絕空氣的環境下休眠數百萬年，在環境條件適宜時重新激活。鄭永春告訴記者，火星北極的土壤中就可能存在這樣的休眠微生物菌落。「科學家還在地球上模擬火星的輻射、晝夜溫差等環境條件，1萬個樣本中有6個食桿菌屬的細菌在30天的試驗后仍然存活，證明微生物可以在火星上長期存活。這也驗證了人類改造火星的一種可能，即把低等微生物作為先鋒生物釋放到火星表面，通過生物作用逐步改造火星環境，最終使之適合人類生存。」

人類所居住的地球並非絕對安全，面臨小天體撞擊等重大災難，而火星作為太陽系中與地球最為相似的行星，是人類面臨這些災難時可能的避難所。

再造一個地球

鄭永春解釋說，改造火星環境絕非一朝一夕可以實現，需要經歷漫長的時間。人類要最終移民火星需要經歷四個階段：首先是探測火星，然後是載人登陸火星，接著才是改造火星，最後是火星移民。

歐陽自遠院士解讀了將改造火星的步驟：首先要提高火星表面的溫度；其次，增加火星大氣的濃度，改變大氣組分；第三步，建立火星表面的生態環境；第四步是建立火星農牧業，解決糧食自給問題；第五步，也是非常重要的一步，要建設能源和原材料供給相關的工業設施。

「等這些都具備了，就可以開始建設人類的生活基礎設施，實施火星旅遊或移民了。」

升溫是改造火星的第一步。科學家目前的設想之一是，可以通過釋放火星南北極的乾冰，使火星大氣的二氧化碳濃度提高，創造溫室效應。火星全球升溫之後，地下水湧出，火星上將有大面積的地表水。然後利用適應嚴酷環境的先鋒植物在火星上進行光合作用，吸收二氧化碳、釋放氧氣，慢慢改造火星大氣成分。經過漫長的歲月之後，火星將具有大規模的液態水、適宜的溫度、富含氧氣的大氣層等與地球相似的環境，從而實現向火星移民的征程。

SpaceX公司首席執行官艾倫·馬斯克曾於去年表示，自己正在考慮如何讓火星變暖，想法是可以使用核彈在火星上創造兩個太陽，這樣就能讓火星冰層融化，全球溫度可滿足人類生存需求。

「就目前來看，各國主要精力還是在停留在探測火星的階段——即全面認識火星，包括它的地形地貌、物質成分、表面環境、內部結構等基本特性，並了解這些特性對人類在火星上生存的影響，為人類未來登陸火星提出針對性的解決方案。」談到目前各國所做的嘗試，鄭永春告訴記者。

有生之年看人類登陸火星

截至2013年底，人類共進行了42次火星探測活動。由於地球和火星的軌道運動差異，火星探測器的發射窗口每26個月才會「打開」一次。從1996年以來的8個發射窗口，已經發射了11顆探測器，取得了大量探測資料。美國、俄羅斯、印度、日本等國家均已發射過火星探測器，獲得了大量科學數據，火星成為太陽系中除地球外人類認識最深刻的行星，甚至超過了人類已經登陸過的月球。

在我們的有生之年，不出意外的話，或許可以看到人類登陸火星。

美國航天局在去年10月公布了登陸火星的詳細計劃。長達36頁的報告把登陸火星分成三個階段實施，認為雖然面臨許多挑戰，但都「可以克服」。報告中沒有設定登陸火星的具體日期，但美國國家航空航天局（NASA）局長查爾斯·博爾登在聲明中說，美國「比歷史上任何時候都接近將宇航員送上火星」。

在報告中，NASA承認登陸火星面臨許多挑戰，其中「最重要的挑戰是在長達1100天的長期任務中，確保人員安全」。報告稱，前往火星的宇航員長期處於高輻射的環境下，可能面臨癌症、骨質疏鬆、免疫問題等風險。

鄭永春在採訪中告訴記者，在載人登陸火星方面，目前登陸火星所需的載人飛船、重型火箭、就位資源利用等關鍵設備和技術均已經過了相當長時間的研發。根據現有技術發展，預計未來20年左右，人類將首次登陸火星。

在實現載人登陸火星，突破關鍵技術之後，人類將進一步就位利用火星資源，通過多次運輸，建設自給自足型的火星基地。至於何時人類才能真正移居火星，鄭永春表示，「預計在2050年之前，將有一批航天員實現在火星基地的長期生存」，但這個時期火星的環境還不適宜人類大規模移民，「航天員只能藉助密閉的火星基地實現定居，並進步擴大火星基地的規模，完善其功能。」鄭永春樂觀地展望未來：「然而，即便前往火星的遠征非常艱難和昂貴，人類仍將為此而不懈努力。因為這是全人類的共同夢想，是人類在太陽系中永續生存的關鍵，事關人類未來，標誌著人類真正有能力長期生活在另一個星球。在實現火星移民的征程中，人類的技術、能力和知識將大幅增長，我們在地球上的生活也將長久受益於此。」