让火星快速拥有很多水的方法是什么?

让火星快速拥有很多水的方法是什么?

从通过天文望远镜以及众多火星探测器拍摄到的火星照片来看,火星的表面一片金黄色,拥有着与地球上内陆高原和沙漠地带差不多的地形地貌,根本看不出像地球这样大部分被蓝色和绿色所覆盖的生机景象,我们可以很容易地得出一个结论,那就是火星表面极度缺水 。近些年来,科学家们又利用更加先进的探测技术,在火星的两极地区、以及部分低洼地带(比如陨石坑),发现了大量处于冰封状态的水冰 。另外,火星快车空间探测器在火星南极的冰盖下面,还发现了几处可能处于连通状态液态湖存在的地质证据 。因此,从水资源的分布来看,火星并非是一个完全没有水的星球,只是受自然条件变化的影响,其存在的区域不断缩小、总量也已萎缩非常严重 。


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根据科学家们的推测,火星在40亿年前的时候,表面也分布着大面积的海洋,同时也有像地球上“百川东到海”的壮观场景,那个时期火星也拥有一定浓度的大气层,大气压差不多是地球的30%左右,由于有大气层的存在,使得火星表面存在着一定的温室效应,整体温度要比现在高出不少,对于生命体来说也应该是非常宜居的,至于那个时期火星上是否存在着生命形式,目前科学界还没明确的定论 。如果大家细心的话,在目前的火星表面图片中,可以看到一些水流的通道遗迹、火山口内侧因长期积水所形成的山脊梯田,局部地区还可以看到因水流冲刷而形成的扇形冲击地貌,这些都是火星历史上存在大量液态水的有力证据 。


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虽然从目前的观测结果来看,火星仅在局部地区存在着水冰,但据科学家推测,如果将火星两极的水冰全部融化,理论上可以使火星的地球抬升10米左右,可见水星上残留的这些水资源总量还是比较可观的,这还不加上预测的处于火星地壳深处的液态水源 。那么,我们能否有办法将这些水冰短时间内全部融化呢?


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努努力还是可以实现的 。我们可以向火星的两极区域发射大量可以聚集太阳光线的装置,将其同步于火星两极水冰的上空,然后利用太阳辐射的能量将水冰进行融化,只要这些装置可以被顺利地发射到相应同步轨道之内,而且数量众多,这个目标还是相对比较容易实现的,那么,我们就可以在火星表面短时间内形成大量的水资源 。


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如果我们想在火星的外部进行挖潜,那就需要将目光瞄准到含水量丰富的星体或者小行星、彗星上来,然后通过一定的科技手段,将这些星体或者小行星、彗星引入火星的有效引力范围,最终实现与火星相撞或者坠入火星的目的 。对于小行星和彗星来说,就需要提前锁定含水量丰富的小行星以及冰质彗星,并且找准它们的运行规律和运行轨迹,在它们靠近火星轨道时,通过人为发射火箭助推、或者定向爆破的方式,将其的运动方向改变为向直接面向火星 。这种技术目前来看,我们还不成熟,即使在地球周边的外太空环境,还没有实施过一次这样的拦截或者引导实例,何况还得在遥远的火星轨道附近开展呢,不过随着人类科技水平的提升、以及对火星探测技术的日益进步,或许在百余年时间左右就可能实现 。


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而对于含水量丰富的星体,比如木卫二、土卫六,想引导它进入火星的轨道并最终与火星相撞,其“补水”的效果肯定要比小行星和彗星明显和有效得多,不过操作起来难度极大,不考虑载人宇宙飞船如何到达木星和土星,也不考虑推动这两个卫星移动所需要的巨量能源,就凭着木星和土星的强大引力,我们怎么样使两个卫星脱离大质量行星的引力束缚就是一个天大的问题,相信在千年以内肯定是实现不了的 。


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刚才提及了几种针对火星快速的“补水方案”,难度上有相对容易的,也有短期内实现不了的 。那么,假如我们能在短期内使火星表面聚集了大量水资源,那么火星能不能保持住也是一个大问题,如果保持不住,再好的方案也是徒劳,火星也不可能通过这样的改造而变得宜居 。要解释这个问题,需要再来看一下火星环境恶化的主要原因 。

首先,火星的质量较小,只有地球的九分之一,因此表面重力加速度比地球也少很多,火星的引力对大气层的束缚能力因此偏弱,外层大气分子很容易发生逃逸,久而久之,火星的大气层气体密度会逐渐变得稀薄 。第二,也是由于火星质量较小的缘故,其在形成之后的冷却速度要比地球快很多,当然也有科学家推测是由于较大规模的行星撞击,打破了其内核区与地幔区的流体物质的热对流平衡,造成了在39亿年前火星磁场几乎完全消失,这样来自太阳的高能粒子流,很轻松地将火星大气层中的气体分子电离,然后从大气层中逐渐剥离出去,使大气密度变得更加稀薄 。


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火星之所以几乎没有大气层的存在,主要来源于失去了磁场的保护,另一方面质量的先天“缺陷”,使得引力没有足够的能力束缚住大气层,因此,即使我们在短时间内通过特殊的方法,将很多水带到火星表面,由于火星这种“不给力”的环境,也支撑不了大量水的存在,将在很短的时间内,由于低压液态水首先会发生气化,一部分直接散逸到外太空,还有一部分在太阳高能粒子冲击下发生电离,以更高的内能向外逃逸,最终的结果就是火星的水资源会变得更少 。所以说,如果不解决火星磁场缺失的问题,给它输送再多的水也无济于事 。

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当我们看火星的照片的时候,会发现它是一颗火红色的沙漠似的星球,看火星的地层表面,会发现它和我们地球上的沙漠戈壁滩地貌差不多,没错,这是一个极度缺水的星球,虽然科学家们已经在火星上发现了水冰甚至地下的液态水,说明火星上是存在水的,然而这改变不了火星极度缺水的现实,而人类如果将来想去火星上移民的话,水资源太少将是最大的制约因素 。

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那么有办法给火星快速增加很多水资源吗?当然也是有的,而且方法并不难,只需要将一些富含水的小行星和彗星等撞击的火星上就能做到 。

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在小行星带中间线外围的一些小行星天体上,通常都含有足够的水冰资源,特别是一些来自外太阳系的彗星,其上水冰资源更是丰富,彗星基本都是由水冰、尘埃和碎石组成,常被天文学家们形容为脏雪球,很多彗星的水冰含量占到了自身物质的一半以上,所以如果能将大量的彗星和含水小行星运到火星附近,让它们以合适的角度和速度降落到火星上,就等于给火星送去了水,这将可以大大丰富火星上的水资源,就是在火星上形成海洋也并非做不到 。

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不过必须指出的是,火星是一个没有磁场的星球,而且大气层十分稀薄,表面大气压只有地球表面的0.8%左右,在这样的条件下,即使可以把很多富含水的彗星和小行星降落到火星上,那么这些水资源也很难在火星上长期保持,因为大都会变成水蒸气蒸发掉,在高层大气中会分解成氢气和氧气,再逐渐逃离火星 。

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所以,未来如果人类想改造火星的话,并非只往火星上增加水资源就可以的,首先应该是想办法把火星的磁场建立起来,让它保护火星的大气层,这样火星上面的大气层就会变得更加浓厚,地表大气压变大,水才更容易以液态形式在火星上保存,火星上的生态环境,也才可以在不缺水的基础上建立起来 。

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天文学家们认为火星在远古时代,表面气压曾经相当于如今地球的30%,也有大量氧气,火星的表面温度也更高,曾经有大量液态水存在,因此那个时候的火星很可能有着类似地球如今这样的生态环境,也有生命物种存在 。

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但那个时候的火星是有磁场的,后来由于磁场渐渐消失,导致火星的大气无法再受到磁场的保护,因此被太阳风渐渐剥离,地表大气压降低,液态水蒸发后在高层大气中又被吹离火星,最终导致火星表面成了今天这样的沙漠地貌 。

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所以,若单纯地给火星增加水资源,并不能促使火星成为生态星球,重要的是将火星磁场建立起来,没有它的话,往火星上运水也是白忙活;有了它保护火星大气,火星才能向着成为地球这样的生态星球转变 。

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火星本身就拥有大量的水,只不过火星的水都存在于高纬度以及两极的极冠地区,跟地球的情况类似,两极低温区域封冻大量的水,只要这些冰全部融化,那么火星表面将会铺满数米深的水层!

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上图是渲染的吗?不是哦,而是欧洲太空局(ESA)的火星特快车(Mars Express)探测卫星传回的火星Korolev陨石坑的绝美图片,它被1.8KM厚的水冰覆盖!这实在是有些难以置信,当然极冠封冻的冰层就更厚了!那么问题来了,有什么技术可以短时间内化冻大量的冰层呢?化冻了的火星能变得宜居吗?

一、有什么技术可以在短时间内化冻火星的水冰?


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也许这种给小行星加热改变轨道的技术可以套用在火星融化极冠上,聚集大量的阳光在火星火星两极,产生的热量将会逐渐融化极冠,当然在这之前将火星的极冠用环保涂料涂成黑色则效果会更好!


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而人类当前这个技术努力下还是能实现的,不过要发射大量的环火星静止轨道卫星,将阳光反射到两极以达到融冰的目的!


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二、融冰之后火星能成为宜居星球吗?

在回答这个问题之前,我们必须先了解下火星的基本参数:

火星直径:6794KM

大气压约只有地球的1%

火星无磁场!

其实了解后面两个参数即足够,因为液态水在1%的大气压下只要液态水即刻沸腾蒸发,火星上上融化液态水是留不住的,马上将成为水汽进入火星大气!当然早于冰融化的还有固态二氧化碳,这个将不会经历液态的过程,直接升华进入火星大气层!这个对于火星温升是有好处的,因为二氧化碳将会产生温室效应,让火星表面温度升高!


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但火星有一个致命的缺陷,即火星没有一个原生的磁场,只有微弱的诱发磁场!火星的内核早在十亿年前就已经冷却,保护火星大气的磁场也已经消失,火星大气就是这样被逐渐剥离的!而事实上每年地球逃逸的大气就高达数十万吨,假如我们融化火星速度比较慢的话,估计升华的二氧化碳刚好弥补逃逸的火星大气,却不会对火星产生任何积极影响!


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【让火星快速拥有很多水的方法是什么?】因此在解决火星磁场问题之前,所有整体性改造火星的计划都是纸上谈兵!

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