人類移民火星不是夢? 最新研究:只需在地表鋪上一層「這個物質」就能在火星種植作物!

2019-07-17 09:00

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火星是太陽系與地球環境條件最相似的行星,也讓殖民火星成為文學電影的熱門題材,哈佛大學團隊15日在《自然天文學》期刊發表的最新研究指出,只要在火星表面鋪上薄薄一層的隔熱材料「矽氣凝膠」(silica aerogel),就能模擬地球大氣層的溫室效應,提升火星地表溫度,同時阻隔有害的紫外線輻射。科學家更指出,在矽氣凝膠的幫助下,人類有望在火星部分地區種植作物,為移民火星計畫踏出第一步。

火星地球化最新法寶:氣凝膠

由於火星大氣層相對較稀薄,表面平均氣壓只有地球的0.6%,無法留住輻射熱量,地表均溫只有攝氏零下52度;此外,火星上也缺乏人類生存所需的足夠氧氣和液態水。學者多年來陸續提出各種火星「地球化」(terraforming)的方案,但都因成本考量及技術限制而不了了之,去年的一項研究更指出,即使把火星蘊含的冰層全數蒸發,也只能將氣壓提升至地球的7%。

改造整個火星的環境看似遙不可及,於是哈佛大學環境工程學系助理教授華茲華斯(Robin Wordsworth)與研究團隊決定另闢蹊徑,先讓部分地區的環境更加適宜人居。他們發想出的秘密武器是氣凝膠—這種物質是世界上最輕的固體,既透明又絕緣,具有有非常強大的隔熱功能,同時仍具透光效果。

氣凝膠具有強大隔熱效果。(維基百科公有領域)
氣凝膠具有強大隔熱效果。(維基百科公有領域)

團隊在實驗室內模擬火星環境,發現只需在表面鋪設2至3公分厚的氣凝膠,就可以在氣凝膠下方留住足夠熱量,讓火星中緯度地區的溫度升至與地球環境相似,升高的溫度能融化地底冰層、形成液態水,但穿透的陽光仍足以讓植物行光合作用。

華茲華斯說,雖然鋪設氣凝膠不能解決所有問題,但這個方法未來也許可讓太空人在火星乾燥、貧瘠的土地上建立「火星綠洲」,讓植物在此生長。若直接將氣凝膠鋪設在地表,可以在融化的冰層種植藻類與水生植物,如果把氣凝膠離地懸掛,就能夠在地表種植陸生植物。

可讓火星終年擁有液態水

NASA科學家鄒哲與氣凝膠。(維基百科公有領域)
NASA科學家鄒哲與氣凝膠。(維基百科公有領域)

「與過往的構想不同,採用氣凝膠是我們可以運用現有材料與技術,進行開發及測試的方法。」華茲華斯指出,氣凝膠不需要額外的能源,即可持續維持地表溫度:「只要鋪設範圍夠大,你不需要任何其他技術,就能讓火星永久擁有液態水」,鋪設氣凝膠的範圍可以從小面積開始,逐步擴大、延展,比起全面改變火星大氣組成也更為可行。

在實驗室模擬成功後,研究團隊未來希望在智利的亞他加馬沙漠(Atacama Desert)及南極麥克默多乾谷(McMurdo Dry Valleys)等地理環境極端之處,進行進一步的實驗,「若我們想要利用現今的科技,在其他星球打造永續的棲息地,這個方法可能可以派上用場。」

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