改造火星的新材料

科学家们一直在努力，希望未来有一天人类能在火星上建立永久的定居点。这将意味着，这颗寒冷、干燥、几乎没有空气的火星必须被改造成人类的可居住之地，这一过程比到达火星要困难得多——火星白天的温度基本上都在0℃以下，夜晚的温度甚至低到了-80℃；火星也几乎没有大气层，大气压也仅为地球的0.75%，因此火星的地面忍受着来自太空的辐射。

鉴于改造整个火星的难度，来自哈佛大学和美国宇航局的研究人员提出，改造火星的一部分区域（小区域的气压问题好解决），使得那部分区域适宜人居住即可。研究人员受到了火星极地冰盖上发生的一种现象的启发——火星冰层由水和二氧化碳构成，阳光能够轻松穿透这些冰层，并在冰层下聚集热量，使得冰层下的温度升高——这也是一种温室效应。这个现象提示我们：能够造成温室效应的不一定只能是气体，固体其实也可以——这就是“固态温室效应”。研究人员打算利用固态温室效应在火星上创造适宜居住的环境，这就需要去寻找一种可以最大限度地降低热导率（热量在固体传递时的损耗）并能尽可能多地传输光的材料。

研究人员想到了硅气凝胶，硅气凝胶是一种多孔材料，它能允许光线通过，而且它的热导率也非常低。通过建模和实验，研究人员发现一层厚度只有2～3厘米的硅气凝胶就足以造成温室效应，将温度升高到水的熔点以上，同时能够阻挡有害的紫外线辐射。

所以，把硅气凝胶放置在火星地面上，是可以将火星地面加热的。硅气凝胶可以用来建造房子、温室，甚至于一个大的自给自足的生物圈。硅气凝胶覆盖的区域越大，它造成的固态温室效应的效率会更高，因为从区域侧面散发的热量比例会更小，能够极大地减少热量损耗。硅气凝胶在火星上能够发挥作用的区域非常大——由于阳光充足，它几乎可以在火星北纬45度到南纬45度之间的任何地方发挥作用。不过，在有水和风的地区使用效果最好，因为水和风能够吹掉硅气凝胶上面的灰尘，避免阳光被遮挡。

与改造整个火星的生态环境不同的是，使用硅气凝胶的火星改造是可伸缩和可逆的，即我们可以根据需要，改造火星的任何地方、任意面积的部分区域，而且我们也可以随时撤销这些改造，还原火星原本的面貌。这其实也避免了一个潜在的伦理问题——目前我们尚未确定火星完全没有生命，我们可以在局部的改造中进一步寻找火星上存在生命的证据。在完全确认火星不存在生命之前，保留可以完全还原火星面貌的能力，这是尊重火星生命生存的一种方式。

科研人员的下一步动作就是测试硅气凝胶的可行性——他们将其部署在地球上干燥、寒冷如南极洲或智利等地区，看看固态温室效应是否能良好地产生。如果在地球上测试的结果良好，就可以考虑在首艘飞往火星的宇宙飞船上面搭载硅气凝胶或者是生产硅气凝胶的机器（前提是火星上也有可以生产出硅气凝胶的原材料），并尽快在火星上完成一次实地实验。