火星移民 科学家正努力把脑洞变为现实

核弹与气凝胶，谁更靠谱？

一个多世纪以来，科幻作家们一直热衷于这个红色星球上的故事，描述那里有可呼吸的空气、液态水和先进的外星生命。

然而，1965年水手4号探测器拍下了第一张近照，却发现火星完全不适合人类居住——高达96%的二氧化碳浓度，荒凉、干燥、大气稀薄，非常危险。

1965年，水手4号探测器拍下的第一张火星近照

但是，作家和科学家们并没有放弃。相反，他们专注于将火星地球化：利用技术从根本上把火星改造成人类可以生存的地方。

许多业内知名人士都曾提出让火星变暖的想法，甚至是给它重塑一个大气层。

1971年，卡尔·萨根提出将火星冰冠上所有的冷冻水和二氧化碳全部蒸发，由此产生的气体将使火星变暖。

火星冰冠

而埃隆·马斯克的想法听起来更让人难以置信，他竟然提出在火星的两极引爆超过1万枚核弹头。他认为，爆炸会使火星上相当大一部分的冰冠蒸发，释放出足够的水蒸气和二氧化碳，同时核弹爆炸时会释放大量热辐射。好在这个天马行空的方法不管从技术上还是伦理上都没有得到科学家们的认可。

相比之下，一种叫做二氧化硅气凝胶的材料看起来更具有可实施性。将整个火星“地球化”难以实现，可以考虑先将小区域改造成适宜居住的环境。这种气凝胶可以从阳光中吸收足够热量，在火星上形成液态水和类似地球的温度区域。

二氧化硅气凝胶

虽然名字叫“凝胶”，但它其实是一种固体、刚性、干燥的材料，是用类似制作脱咖啡因咖啡的超临界干燥法从凝胶中提取出来的。作为超轻固体，它有97%的多孔性，这意味着光可以穿过材料；而二氧化硅纳米层的相互连接会捕获红外辐射，大大减缓热传导。

如果这项技术可行，未来的火星居民可以居住在气凝胶制造的温室“大棚”里，温室里的水保持液态，植物可以生长，温度适宜居住。

改变世界，还是改变自己

即使我们解决了水、氧气和温度，还要面对辐射暴露的问题。火星没有地球那样的磁场，所以无法抵挡太阳风。有科学家提出可以建造大量低温超导体环，产生人工磁场，但这仍是一个纸面上的粗浅概念。

约翰·列侬曾经说过：“如果你不能改变自己，你就改变世界；如果你不能改变世界，你就改变自己。”科学家们的思路有异曲同工之妙，如果改变火星环境困难太大，或许可以把视线投回人类自身。

有遗传学家表示，人类有朝一日或许能通过基因工程来减少太空旅行和定居火星的风险。如果科学家能找到一种帮助人体细胞抵御辐射影响的方法，那航天员就能在太空中更健康地生活更长时间，例如通过表观遗传工程。这通常意味着他们将“开启或关闭”某些特定基因的表达。

或者还有更奇怪的方法。研究人员正在探索如何将其他物种的DNA与人类细胞结合起来，使航天员更能抵抗太空飞行的有害影响。

科学家们看上的DNA来源于恢复力极强的水熊虫，它是目前已知唯一能在太空环境中存活的动物。听起来是不是有点X战警的感觉？可是看完水熊虫的图片之后，笔者表示，极度不想和它结合……

火星餐馆，原材料竟然是…

民以食为天，在火星上吃什么是个很大的问题。未来的火星居民想必不会愿意像《火星救援》中的马特·达蒙那样，餐餐靠土豆为生。

我国在“天宫二号”曾经进行过太空种菜的试验，但植物提供的蛋白质和脂肪相对有限，无法满足太空移民的健康膳食需求。

为了产生蛋白质更为富集的食品，科学家们盯上了人类的便便。由于含有大量的氮元素和碳元素，便便理论上具备合成蛋白质食物的可能。

当然，直接食用是没有补充蛋白质效果的，即使有效果，恐怕更多人也会选择做一个营养不良的火星人。

实际上，要把便便变成可食用的蛋白质，需要在其中加入不同细菌，一种用来产生甲烷和含氮气体，而另一种则以这两种气体为食物，进一步产生蛋白质和脂肪，最终制作成类似龟苓膏或是魔芋块口感的食物。这种食物里含有52%的蛋白质和36%的脂肪，看起来营养比例也不错。

如果将“便便食物工厂”的温度提高到70度，把“员工”换成耐热的水生菌，还能生产出对于胖子更加友好的食物——蛋白质含量被提高到61%，而脂肪含量下降到16%。

如果真的在火星开一家“便便餐厅”，航天员或许会成为第一批顾客。毕竟他们已经在太空中畅饮了很久由尿液净化处理生成的饮用水了。

国际空间站配置了一套价值2.5亿美元的水循环系统，用来收集航天员们排出的尿液、蒸发到空气中的汗液和呼出到空气中的水蒸气。经过净化处理后生成的可饮用水，再被航天员们喝进体内，真是肥水不流外人田。

移居火星：离我们还有多远？

霍金曾经预言：人类必须在100年内逃离地球，否则将会灭亡。

2016年，埃隆·马斯克在第67届国际宇航大会上详细介绍了“火星殖民”的计划，在未来40~100年运送100万人口和大约1000万~1亿吨的物资到火星上（这个数字是根据火星文明自给自足所需要的人口的一个粗略计算）。

马斯克为“火星殖民”计划

准备的概念飞船

4年过去了，“火星殖民”计划似乎仍停留在宏观层面，缺乏令人振奋的实际进展。倒是发表在《新空间：空间创业与创新》杂志上一项具有争议性的新研究，着眼于资源利用和技术战略，通过人口增长、热量需求、土地利用和潜在食物来源的详细模型表明，火星可在100年内实现100万人粮食自给自足。

不过，即使能够大幅降低前往火星的成本，并解决了在火星生存的基本问题，能否招募到这么多有勇气的火星爱好者也是个未知数，毕竟这很可能是一趟有去无回的单程旅行，一次挑战巨大的背井离乡。

对火星的探索是为了人类延续而进行的综合性大课题，如果有生之年能够有一次去火星的机会，你会为自己买一张“船票”吗？