一組研究人員建議，超輕材料和有意引發(fā)溫室效應(yīng)可能是改造火星的關(guān)鍵，使用二氧化硅氣凝膠可能會(huì)構(gòu)建由液態(tài)水供應(yīng)的巨大生物圈。這顆紅色星球的表面下隱藏著令人驚訝的冰庫(kù)，但進(jìn)入這個(gè)固體庫(kù)已經(jīng)給人類(lèi)的殖民計(jì)劃帶來(lái)了麻煩。

一種有意使火星地球化的溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)一直是地球上氣候變化的最重要因素之一。大氣中的二氧化碳積聚形成絕緣層，吸收熱量并幫助升高溫度。然而，它對(duì)以升高溫度為目標(biāo)而非問(wèn)題的行星有潛在的好處。

在火星上，表面溫度通常為 -81 華氏度(-63 攝氏度)，使環(huán)境變得更熱可以為人類(lèi)任務(wù)提供多種用途。首先，它可以使生活條件更容易忍受，并減少宇航員可能需要穿著宇航服并融入其棲息地的個(gè)人絕緣材料的數(shù)量。更緊迫的是，它可能導(dǎo)致液態(tài)水的存在。

火星已經(jīng)有水了，但它是冰的形式。事實(shí)上，在這顆紅色星球的表面或附近已經(jīng)探測(cè)到超過(guò) 500 萬(wàn)立方英里的冰，據(jù)信還有更多的冰存在于更遠(yuǎn)的地方。然而，即使沒(méi)有更多發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們估計(jì)——如果融化——已知的冰可以覆蓋整個(gè)火星，深度可達(dá) 115 英尺。

然而，這將需要更多的熱量，但有意在火星上釋放二氧化碳和其他溫室氣體并用它們來(lái)使地球變暖的計(jì)劃根本行不通。根本沒(méi)有足夠數(shù)量的此類(lèi)氣體來(lái)創(chuàng)建隔熱層。相反，研究人員現(xiàn)在建議，我們可以使用更有針對(duì)性的方法，使用 NASA 已經(jīng)熟悉的物質(zhì)：二氧化硅氣凝膠。

什么是二氧化硅氣凝膠?

二氧化硅氣凝膠已經(jīng)是一種非常迷人的材料。最常見(jiàn)的氣凝膠，它由固化成三維系列的交織線或簇的二氧化硅組成。它們之間的空間——約占總體積的 97%——是空氣。

有助于將其與其他材料區(qū)分開(kāi)來(lái)的是絕緣體二氧化硅氣凝膠的性能。由于空氣被困在簇結(jié)構(gòu)內(nèi)的“納米孔”中，因此它在整個(gè)凝膠中的移動(dòng)最小。結(jié)果，對(duì)流和氣相傳導(dǎo)均被抑制。

NASA 已經(jīng)將二氧化硅氣凝膠用于多種目的。事實(shí)上，他們已經(jīng)在這顆紅色星球上：火星車(chē)依靠絕緣材料。其他任務(wù)使用氣凝膠捕捉星際塵埃和彗星樣本的高速粒子，依靠海綿狀結(jié)構(gòu)來(lái)快速減速撞擊。

在火星上，選擇性氣凝膠地球化

新的應(yīng)用程序，手筆來(lái)自哈佛大學(xué)，宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，和愛(ài)丁堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，將采取更有針對(duì)性的方法來(lái)地球化?？茖W(xué)家們建議，一塊大約一英寸厚的二氧化硅氣凝膠屏蔽層可以作為絕緣體來(lái)提高底層冰的溫度，使其融化，而無(wú)需動(dòng)力熱源。

同時(shí)，這樣的一層薄到足以傳輸可見(jiàn)光以進(jìn)行光合作用，同時(shí)還能阻擋有害水平的紫外線輻射。

宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家勞拉·克伯 (Laura Kerber) 解釋說(shuō)：“一個(gè)用于創(chuàng)建宜居小島的系統(tǒng)將使我們能夠以可控和可擴(kuò)展的方式改造火星。” “二氧化硅氣凝膠是一種很有前途的材料，因?yàn)樗淖饔檬潜粍?dòng)的。它不需要大量能源或維護(hù)運(yùn)動(dòng)部件來(lái)長(zhǎng)時(shí)間保持區(qū)域溫暖。”

事實(shí)上，根據(jù)研究人員的實(shí)驗(yàn)和模型，僅僅一層薄薄的氣凝膠就足以將火星地貌的一部分升高到類(lèi)似地球的溫度。一種建議是，NASA 計(jì)劃中的居住圓頂——或者甚至更雄心勃勃的建筑，例如完全自給自足的生物圈——可以部分由二氧化硅氣凝膠建造，并被動(dòng)地為居住者提供液態(tài)水。

這將是新研究的主題，這將看到氣凝膠在地球上類(lèi)似火星的氣候中進(jìn)行試驗(yàn)。這可能包括南極洲或智利，那里的干谷與遙遠(yuǎn)星球上的條件相似。