火星上能不能采礦?人類殖民火星 可能要派細(xì)菌和藻類先行

7月17日，長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)，這意味著我國行星探測(cè)工程“天問一號(hào)”任務(wù)實(shí)施在即。

雖然這是我國首次火星探測(cè)任務(wù)，卻已引發(fā)了火星迷們的無限遐想——將來我們能不能在火星上建旅館?火星上能不能采礦?在火星上可以開展哪些科學(xué)實(shí)驗(yàn)?更有甚者提出了科幻界中最現(xiàn)實(shí)的問題：等我們移民到火星，該種什么菜吃?

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，在火星上發(fā)展出獨(dú)特的人類文明，包括各種農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明以及技術(shù)文明是可以期待的。”中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員鄭永春向科技日?qǐng)?bào)記者表示。

那么，人類要想殖民火星又該怎樣對(duì)這顆紅色星球進(jìn)行改造和建設(shè)呢?聽聽專家們?cè)趺凑f。

在火星種地遠(yuǎn)不止解決吃飯問題這么簡(jiǎn)單

在科幻電影《火星救援》里，主人公馬克靠種植土豆獨(dú)自在火星上生存下來。鄭永春表示，人類要移民火星，建設(shè)農(nóng)業(yè)文明肯定是第一步，但其作用遠(yuǎn)不止解決吃飯的問題那么簡(jiǎn)單。

如果說日常生活中的農(nóng)業(yè)技術(shù)主要致力于提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、農(nóng)作物品質(zhì)、農(nóng)產(chǎn)品多樣化等，在火星上則要開拓全新的農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域，首要目的是改造環(huán)境。“除了提供食物，我們需要植物來供應(yīng)氧氣、凈化水源等，為人類提供最基礎(chǔ)的生存條件。”鄭永春說。

他認(rèn)為，屆時(shí)需要讓一些低等植物甚至是微生物先行，例如細(xì)菌、藻類等。讓它們先到火星上適應(yīng)環(huán)境，吸收二氧化碳、釋放氧氣，然后產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)，改造火星的土壤，讓火星表面環(huán)境越來越像地球，對(duì)生命更加友好。這個(gè)過程，需要科學(xué)家在地球上開展大量前瞻性研究，篩選出具有適應(yīng)火星環(huán)境能力的微生物、植物及農(nóng)作物，作為移民火星的“先行軍”。如今，國內(nèi)外已經(jīng)有科研機(jī)構(gòu)在開展相關(guān)研究工作。2016年，美國國家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心和佛羅里達(dá)理工學(xué)院聯(lián)合啟動(dòng)“火星花園”項(xiàng)目，目的就是篩選能夠適應(yīng)火星環(huán)境的植物。目前該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入測(cè)試階段。

不過，影響植物生長(zhǎng)的因素很多，包括水分、熱量、光照、肥料，以及引力條件等。在地球篩選出來的植物，到火星上能不能正常生長(zhǎng)，會(huì)不會(huì)發(fā)生變異，缺少了生物多樣性，生態(tài)系統(tǒng)還能否保持穩(wěn)定，其中有太多問題需要研究。此外，這項(xiàng)工作還有很多不確定性。例如，“先行軍”抵達(dá)火星后會(huì)如何進(jìn)化，會(huì)不會(huì)捷足先登把火星“占領(lǐng)”?這些都需要進(jìn)行深入研究。

在火星蓋房選近水、光照好地區(qū)建半地下室

當(dāng)人類抵達(dá)火星，勢(shì)必面臨居住問題，這就需要建設(shè)火星基地。

全國空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩表示，建設(shè)火星基地是人類一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的設(shè)想，從初期建設(shè)臨時(shí)基地，到實(shí)現(xiàn)中期駐留，再到改造火星建設(shè)永久性基地，需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的過程。最終目的還是為了移民火星。

近年來，世界各國建設(shè)月球基地的熱情很高，不少國家制定了計(jì)劃或提出了方案。相比月球，火星上有些條件更適合建造基地。比如，火星的自轉(zhuǎn)周期約為24小時(shí)40分鐘，跟地球差不多。同時(shí)，火星上有水，有稀薄的大氣，還有一年四季。這些環(huán)境條件都跟地球很相似，讓人們看到了殖民火星的希望。

龐之浩介紹，建設(shè)火星臨時(shí)基地，可以在宇航員抵達(dá)火星之前，先用無人貨運(yùn)飛船將滿足基本需求的居住艙和非再生式生命保障系統(tǒng)送到火星。建設(shè)火星中期基地，至少需要使用物化再生式生命保障技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)更高效的循環(huán)利用。而要建設(shè)火星永久性基地，則需要生物再生式生命保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的100%循環(huán)再生。

同時(shí)，火星基地要有電源系統(tǒng)，比如小型核電站;還要有火星車，畢竟宇航員不能老在屋里宅著，需要借此擴(kuò)大活動(dòng)范圍。

此外，龐之浩認(rèn)為，火星基地的選址很重要，最好靠近有水的地方、陽光充足。為了抵御風(fēng)暴和輻射，早期基地應(yīng)采取地下或半地下形式。

在火星基地建設(shè)過程中，全靠從地球運(yùn)送物資顯然不現(xiàn)實(shí)。鄭永春認(rèn)為，就地取材是一個(gè)重要原則。他表示，火星表面很容易獲取的沙塵、土壤、赤鐵礦，甚至干涸湖泊里的鹽類礦物等，都是我們可以利用的目標(biāo)。

在火星搞科研把火星當(dāng)做另一個(gè)地球來研究

人類登陸火星，除了種糧食、搞工程，也該做些別的事情。有人問，能不能發(fā)掘礦產(chǎn)資源運(yùn)回來?

鄭永春說，從目前的技術(shù)能力分析，即使火星上遍地金磚也不值得拿回來，因?yàn)樗璐鷥r(jià)遠(yuǎn)大于其價(jià)值。

這絕非夸大其詞。半個(gè)世紀(jì)前，美國的阿波羅計(jì)劃共從月球運(yùn)回382公斤巖石樣品，有人計(jì)算，這些石頭的成本，相當(dāng)于同等重量鉆石的30多倍。距地球30多萬公里的月球尚且如此，更何況距地球最近時(shí)也有5000萬公里的火星。

正如前文所說，絕大部分火星資源只有原位利用才有價(jià)值，只要能夠減少從地球上運(yùn)輸過去的物資重量，再昂貴的資源開發(fā)也是劃算的。

采礦的路雖然走不通，但人類在火星上卻可以搞搞科學(xué)研究，這也是人類探索宇宙的重要目的之一。

目前，人類借助月球已經(jīng)開展了大量科學(xué)研究，主要包括幾方面，例如從月球研究地球、從月球看太空，以及研究月球本身。

不過鄭永春認(rèn)為，火星上的科學(xué)研究有所不同。

首先，火星離地球太遠(yuǎn)，從那里觀測(cè)地球毫無優(yōu)勢(shì)，最大的意義或許只是撫慰心靈，寄托思鄉(xiāng)之情。

在火星上進(jìn)行天文觀測(cè)意義也不大，畢竟近地空間和月球已經(jīng)提供了很好的天文觀測(cè)平臺(tái)，而且把大型望遠(yuǎn)鏡運(yùn)送到火星也不容易。

鄭永春表示，在火星上最有價(jià)值的科研，就是把火星當(dāng)做另一個(gè)地球來研究。他說，如今人類對(duì)地球的表面、深部、大氣、生物圈，幾乎已經(jīng)研究了個(gè)遍，但是人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)依舊不夠深刻，原因就在于缺少一個(gè)合適的參照對(duì)象，沒有跳出地球看地球。如果有一個(gè)星球跟地球原本很相似，最終的命運(yùn)卻不同，那么以此開展對(duì)比研究，就可以獲得很多啟迪。

火星正如地球的孿生兄弟。鄭永春說，例如火星上曾經(jīng)有海洋，如今卻沒有了，對(duì)于科學(xué)家來說，它的海岸線、海洋沉積物、水汽循環(huán)等，都可以作為研究課題。

又如，天氣預(yù)報(bào)總是不夠準(zhǔn)，因?yàn)榈厍蛏嫌兄脖?、大氣層、水面等各種影響因素，讓氣象預(yù)報(bào)模型十分復(fù)雜?；鹦巧弦灿猩硥m暴、會(huì)下雪，有各種氣象現(xiàn)象，但其氣象模型與地球相比要簡(jiǎn)單得多。將兩者進(jìn)行比對(duì)，科學(xué)家可以找到很多新的研究課題，大有可為。

此外，火星上還有高山、峽谷、火山、冰川、寒旱區(qū)……“如果把中國科學(xué)院的各個(gè)研究所搬到火星上，許多學(xué)科都能在那里找到研究主題，獲得全新的研究視角。”鄭永春說。(記者付毅飛)

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