用一百年時間，把火星變得氣候宜人

George Clerk / 華蓋創意

今天火星上已經生存著100萬個微生物。它們覆蓋在人類著陸器的表面，聚集在火星車內部。儘管有要求，但消毒做不到真正的徹底。這些蟲子處於休眠狀態，隨時都能復活。一旦火星再次溫暖，一旦液態水再次在火星上流動，這些微生物就會蘇醒並開始繁殖。而以人類今天的能力，這件事是可以辦到的。

科幻作品對這種改造的描寫已經十分成熟。1942年，它就首次出現在科幻故事中。改造實際上意味著複製一個地球，雖然這可能並非目的，但這種說法卻很流行。（毫無疑問，這聽起來比「生態培育」或「行星生態」更有親和力。）Kim Stanley Robinson的科幻三部曲《紅色火星》、《綠色火星》和《藍色火星》就是以此為中心展開的。而今天，對火星進行改造已不僅僅是科學幻想。

肥沃的土地。好奇號火星車在火星蓋爾隕坑中的沙土和岩石中發現了對生物而言非常重要的氮化合物。NASA / JPL-加州理工學院 / MSSS

由此，我們可以發現生命在自然界里的意義和價值。通過把豐富多彩的生命形態擴散到宇宙中，人類有能力擴大這種價值。人類不僅是地球生命的守護者，還具有獨特的能力，能夠將生命傳播到地球以外。而火星是首個能夠我們對這種能力和動力加以檢驗的實驗室。

在太陽系所有外星世界裡，火星是唯一一個具有實際改造可能的地方。研究顯示這個行星的過去是宜居的，所以它擁有所有可以恢復往日榮耀的要素。改造火星最大的困難是讓它變暖。而讓一個行星變暖可能是我們人類最擅長的了。

我們知道，火星擁有形成生物圈的關鍵要素：水、氮和二氧化碳。過去十年間的研究結果顯示，火星高緯度地區含水量豐富，好奇號火星車最近也在火星土壤里檢測到了硝酸鹽（占火星土壤質量的0.03%）。二氧化碳是「萬能」的。火星可能擁有含量非常大的碳酸鹽礦層，但我們難以通過二氧化碳的這種形態釋出氣體來。改造成功的關鍵可能要依賴火星的南極冰蓋和極地土壤。它們蘊藏的二氧化碳可能只夠大氣稍稍變厚，但也可能足以使火星獲得和地球海平面相當的氣壓。

如果第二種情況屬實，那麼研究結果表明，火星的氣候能夠在兩種狀態下保持穩定。第一種狀態是大氣稀薄，冰蓋很厚，平均溫度在零下60攝氏度左右 ；第二種狀態是大氣濃厚，冰蓋很薄，平均溫度在15攝氏度左右。這表明對火星進行改造是可行的。只要我們能夠將它的氣候從一種狀態推向另一種狀態，那麼它的溫暖氣候就能夠自我維持下去。

假如火星上存在本土生命怎麼辦？

這種氣候的轉變可能是非常快的。只要看看我們現在用溫室氣體讓地球變暖的速度就可以了，我們在100年內，就可以讓火星變暖。而讓火星變暖最有效的方法是用「超級溫室氣體」，比如氟氯烴，甚至於用一些無毒的、不會干擾臭氧層形成的氟化物，它們也不會被陽光里的紫外線破壞。好奇號最近在火星石頭裡發現了氟元素，所以原材料都已經有了。

火星一旦變暖，液態水就會出現，然後一個和地球相似的水循環就會出現。這樣依靠光合作用生存的生物就能活下去，它們能夠把土壤里的硝酸鹽和高氯酸鹽轉化為氮和氧氣。此時，人類就算不穿宇航服也能在火星上散步（不考慮因磁場缺失而長驅直入的宇宙射線），雖然還需要氧氣面罩。

從這一階段開始，改造的重點將轉向生產氧氣。人類自然呼吸的氣體中氧佔13%，二氧化碳在1%以下。地球生物圈依靠陽光進行生物複製，並同時以0.01%的能量轉換率製造氧。以此速度，火星上出現一個和地球相似的大氣層可能需要10萬年。但0.01%的轉換率是海洋、沙漠和森林的平均值。單片樹葉的光合效率更高，大約在5%左右 。假如火星表面所有地區都能達到這麼高的效率，那麼所需的時間只要幾百年。合成生物技術甚至於可以讓這個速度更快。

火星上的「蜘蛛」。這些蜘蛛形的地貌出現在火星的南極冰蓋區，是冰蓋下方的二氧化碳氣體衝出地面形成的。如果人類開始改造火星，那麼這種現象將會隨處可見。NASA / JPL-加州理工學院 / 亞利桑那大學

但是在科學中，決定性因素往往不是技術，而是社會和倫理。舉例來說，假如火星上存在本土生命怎麼辦？首先我們需要確定火星生命和地球生命是否有親緣關係。也許這兩種生命形式在本質上是一樣的，起源於其中一個世界，並隨隕石擴散到了另一個。如果情況是這樣，那麼問題不大。

如果火星生命和地球生命沒有親緣關係，是生命的第二種起源，那麼問題就會比較棘手。我們改變火星的動機將不再是建設一個適合地球生命的新世界，而是增加火星原生生命的豐富性和多樣性。已經在那裡的著陸器和探測器需要拿走，或進行消毒。這樣才能避免搭便車的微生物不會壓制原生生命，成為行星際生物入侵者。

也許，火星生命會對我們心存感激，因為我們把這個行星變回了它原本的樣子。但這個過程會更長，最終的結果也會和改造一個無生命的世界不同。因為原生微生物生產氧氣的速度可能會比來自地球的植物移民慢，甚至於它們可能根本不生產氧氣。無論火星將來變成地球生命的前哨，還是一個行星級的自然保護區，它的這種改變，都將是人類最偉大的創舉。

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