在罕見的環(huán)境成功案例中，聯(lián)合國剛剛宣布，它相信到2050年，對地球保護(hù)性臭氧層的破壞將得到完全恢復(fù)。這與日益增加的對氣候緊急情況的警報形成鮮明對比，增加溫室效應(yīng)。

無論是臭氧層和溫室效應(yīng)的影響，最終幫助控制距離太陽遠(yuǎn)紫外線(UV)輻射是如何到達(dá)地球表面，多少紅外(IR)輻射逃逸到太空。這兩種形式的輻射都對火箭行星的宜居性產(chǎn)生重大影響。

明確控制這種輻射是地球上的緊迫問題。但這也給那些夢想殖民火星的人帶來了挑戰(zhàn)。

紫外線是一種光的形式，其波長范圍為10-400納米(1nm的長度為0.000000001米)。這比可見光短和充滿活力。相比之下，典型的4G電話網(wǎng)絡(luò)的波長只有幾十厘米。

日光紫外線可以推動人體皮膚中必需維生素D的產(chǎn)生，但過量會導(dǎo)致一系列健康問題，包括曬傷，皮膚癌和白內(nèi)障。它還會損害植物并損害農(nóng)作物的產(chǎn)量。

在地球上，幾乎所有的太陽紫外線都被臭氧層吸收，臭氧層是地球大氣層的一部分，高度從15至30公里不等。沒有它，地球上的生命將陷入很多麻煩。

臭氧是由三個氧原子組成的天然分子。該分子的形成通過稱為查普曼循環(huán)的過程仔細(xì)平衡，在該過程中，紫外線將臭氧分解為單個氧原子和一個氧分子。自然因素可以充當(dāng)催化劑，例如火山活動和地球輻射帶。

關(guān)于臭氧平衡問題的第一批意見是在1980年代提出的。可以確定的是，某些化學(xué)藥品(如氯氟化碳)的廣泛使用和排放已嚴(yán)重破壞了臭氧層。

這促使國際社會于1987年通過了《蒙特利爾議定書》，這是迄今為止每個會員國唯一批準(zhǔn)的聯(lián)合國協(xié)議。

紅外輻射對地球和其他行星的影響完全不同。所有物體都會根據(jù)其溫度發(fā)出一定范圍的光。平均溫度為一百萬度的物體將主要發(fā)出X射線(就像某些恒星系統(tǒng)那樣)。

太陽的平均溫度為5,700°C，在可見光中發(fā)射最強(特別是黃色)，而室溫下的物體則在IR中發(fā)射。這就是為什么人們在紅外攝像機中清晰地出現(xiàn)。

主要在可見波長處的陽光穿過大氣層并溫暖地球表面。為了維持熱平衡，地球然后將光發(fā)射回太空，但是它在紅外中發(fā)射光。大氣中的某些分子會讓大量可見光穿過(這就是為什么它們對人眼不可見的原因)，但會反射或散射表面發(fā)射的IR光，從而使表面變暖。

這個過程中涉及的化學(xué)物質(zhì)就是我們所說的溫室氣體，最常見的是二氧化碳，但是甲烷和一氧化二氮也很重要。使氣候問題復(fù)雜化的是，水蒸氣和臭氧本身也是溫室氣體。

這是使氣候模擬成為一個非常復(fù)雜的話題的眾多因素之一。通常將溫室效應(yīng)本身描述為一件壞事，但實際上對生命至關(guān)重要。沒有任何溫室效應(yīng)，相對容易證明地球的平均溫度為-24°C，而不是目前的14°C。

就像許多自然過程一樣，人類活動已經(jīng)改變了溫室效應(yīng)，以至于地球可居住性的這一基本特征現(xiàn)在變得危險起來。我們有充分的證據(jù)表明，人類增加了大氣中溫室氣體的數(shù)量，從而增加了全球平均溫度。

殖民者的教訓(xùn)

未來希望住在火星上的殖民者所面臨的挑戰(zhàn)與地球上的挑戰(zhàn)完全相反。它稀薄的氣氛意味著即使二氧化碳濃度很高，但溫室效應(yīng)仍然很弱，需要加強。但是最近的一項研究表明，即使火星巖石中的殘留二氧化碳被汽化并排放到大氣中，也不會產(chǎn)生足夠的溫室效應(yīng)來使地球足夠溫暖地生存。

與地球相比，火星上的臭氧也很少，而且火星稀薄的大氣層允許更多的太陽紫外線到達(dá)表面。這種輻射是如此強烈，以至于每天僅對頂部幾厘米的火星土壤進(jìn)行一次滅菌，所有可能對生命有用的復(fù)雜分子都被破壞了。

那么，我們該怎么做才能使氣候更接近地球呢?先前的想法包括在火星附近的太空中安裝一塊巨大的磁鐵，以保護(hù)大氣層并向地面發(fā)射核武器。

甲最近的一篇論文表明，我們可以使用二氧化硅氣凝膠-A通過取凝膠和更換液體成分與所述表面的氣體，以覆蓋區(qū)域由合成和超輕材料。這實際上將起到人造臭氧層的作用，在可見光下幾乎是透明的，但會阻擋紫外線。

二氧化硅氣凝膠的使用還可以通過人工溫室效應(yīng)將其下方的地面迅速加熱至水的冰點以上。將二氧化硅氣凝膠防護(hù)罩放置在表面富含冰的區(qū)域上，將產(chǎn)生適合植物生長的環(huán)境，而無需人工干預(yù)。

由于火星大氣層不斷地被太陽風(fēng)所籠罩，僅靠這本身并不能使紅色星球變質(zhì)。但是，它至少會為以后的訪客提供較小規(guī)模的，更少的敵對環(huán)境。盡管前景仍然艱難，但這是目前使火星區(qū)域成為不太極端的環(huán)境的最實用方法。