结局是什么?有人说要把火星改造成一颗像地球一样的小小的蓝色星球。《红火星》(Red Mars)、《绿火星》(Green Mars)和《蓝火星》(Blue Mars)——分别是金·斯坦利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)写于20世纪90年代的火星三部曲的书名。在这些书中,作者用科幻小说的形式探索了这颗红色星球地球化的种种后果。有生物学和工程学方面的考虑,也有哲学方面的思考。在这部科幻三部曲中,一些角色希望保持火星的红色,而一些人则认为绿化火星是传播生命,是人类可以带给其他世界的礼物。一直以来,那些想要脱离地球、脱离祖国,奔向美国独立战争的人有着各种各样的可能。
我无法掩饰自己对火星地球化的偏爱。我看不出这有什么伦理问题。小行星可以毁灭任何行星,而一颗流星带着搭便车的微生物,很可能第一个给地球(或火星)带来了生命,而没有考虑到此举的伦理问题。也就是说,人类破坏生命……或传播生命的能力并不是独一无二的。我同意火星上的任何生命都应该得到最大限度的保护。但我认为我们这些待在火星表面和地下浅层的外来生命不会与本地物种互动。10亿年前,火星曾经更适合孕育生命。为什么我们在地球上可以采取一定的措施让某个死寂之地恢复生机,而在火星上采取同样的方式就错了呢?此外,如果可能,我觉得人类有在宇宙中传播生命的道德义务。如果宇宙中没有生命来理解和欣赏,那么宇宙的奇妙何在?
撇开哲学不谈,火星地球化的科学在这里倒是值得研究。最理想状态下,这一过程需要几百年的时间。这一时间从地质时间的角度看并不长。不管怎么说,要让火星更适合居住——更适合人类居住,就需要增加更多的气压、氧气、热量或重力,或其中任何几方面或所有方面的组合。很遗憾,我们对低重力无能为力。而其他三个方面,压力是人们最渴望的东西。我们可以应对寒冷,而且带着氧气罐四处走动也并不可怕。可怕的是穿着加压服四处走动,时时担心宇航服甚至栖息地会失去压力,从而立刻置你于死地。气压本质上是重量,以每平方英寸或平方厘米受到的力来衡量。所以,为了增加火星上的气压,我们需要向空气中注入更多的物质。
一种方法是释放冻结在火星两极或锁在火星土壤中的二氧化碳。让二氧化碳在我们上空以气态形式存在,而不是在我们下面以固态形式存在:同样的重量,不同的位置。有人提出一种蒸发二氧化碳的方法,即用核弹把两极炸开,我认为这很荒谬。埃隆·马斯克和其他殖民主义倡导者讨论过这个问题。虽然这样可能有效实现增加气压的主要目标,但如果使用了大量核弹,就会把火星变成核荒漠——并破坏极地冰冠地形以及火星上可能存在的任何生命迹象。另一种方法是在环绕火星的轨道上安装一面巨型镜子。数百平方千米大小的镜子,可以将太阳的热量聚焦到火星上。这样可以让干冰和水冰慢慢蒸发。很好,但是建造这么大的一面镜子将是一项工程壮举,远远超过我们以往取得的任何成就。
这两种方法都有需要克服的问题。第一个问题是,是否有足够的二氧化碳来产生足够的压力?根据2018年发表在《自然·天文学》上的一篇论文,答案是否定的。[58]研究人员经计算认为,将火星上所有已知二氧化碳来源加起来,足以将火星气压提高到原来的10倍,但是这距离地球海平面的气压仍有约90%的差距,是地球最高山上感知到的压力的50%。但这只是一种分析,肯定不是最终结论。在火星土壤中可能有未被发现的深层干冰。但第二个问题是,空气中有大量的二氧化碳对呼吸是有毒的。二氧化碳与水蒸气混合,你就得对付酸雨。而且,将二氧化碳注入空气中,意味着如果没有微生物和植物经过几千年漫长的过程将其转化为氧气,我们将永远无法摆脱二氧化碳。
没错,一层厚厚的二氧化碳可以用来锁住热量。毕竟这是一种温室气体。地球上二氧化碳水平的微小上升就正在改变地球的气候。因此,二氧化碳可以解决气压和热量问题,但不能解决氧气问题。增厚大气层的最理想方法是用氧气以及氮气、氦气、氩气和氖气等惰性气体。不过,这目前还只是科幻小说里的内容。你需要从天王星收集氮气和其他气体,然后用成千上万艘货运飞船把它们运到火星。
乌龟出场,慢慢地稳稳地赢得了比赛。我们知道如何让世界变暖,且正在地球上做着这样的事情。在火星上建立工厂的唯一目的就是产生温室气体,这可能会缓慢但显著地让火星变暖。温室效应最强的气体是碳氟化合物,如四氟甲烷(CF4)和六氟乙烷(C2F6),它们在大气中存在了数万年。[59]那些臭名昭著的氯氟化碳(CFCs)也不错,但它们会破坏臭氧,而臭氧是紫外线防护所必需的要素。氟和碳在火星上都存在,建造工厂向大气中添加百万分之几的碳氟化合物,可以使火星每10年温度升高2℃。在20年的时间里,气温上升4℃可能会导致温室效应失控,释放两极的干冰。这样,用100年的时间,冻结在两极的所有二氧化碳就都会跑到空气里。[60]克里斯托弗·麦凯和他的同事基于实验室实验进一步计算得出,就寿命和捕捉更宽波段太阳辐射的能力而言,温室气体最有效的组合是CF4、C2F6、C3F8(八氟丙烷)和SF6(六氟化硫)。[61]