想要把火星改造成一个宜居的世界，其实并不需要在整个火星范围内大费周章。
一项新的研究表明，人类可以通过在火星表面或火星表面上方放置多层薄层硅胶，以相对廉价和高效的方式让火星上的多个小块区域变得适宜居住。这种绝缘气凝胶将可以把火星地面温度提高到足以融化水冰，还能阻挡有害紫外线(UV)辐射的影响，有可能创造出一种使植物和其他光合生物能够茁壮成长的环境。
研究小组成员说，我们可以在相对不久的未来里开始这样做。
研究报告的主要撰写人、哈佛大学环境科学与工程副教授罗宾·华兹华斯(Robin Wordsworth)在接受采访时说：“我们想要考虑的是在几十年的时间跨度内就能实现的目标，而不是在几百年后才能实现的目标，或者是可能永远都无法实现的目标(这得取决于人类的能力)。”
远古时期的火星表面非常适宜居住，那时候的火星表面有湖泊、河流甚至大海。但在大约40亿年前，火星失去了全球磁场之后，情况发生了巨大的变化。
来自太阳的带电粒子开始剥离火星一度非常浓密的大气层，最终将其削弱成一片无法保持大量热量或阻挡紫外线辐射的薄薄一层。结果造成火星地表变得极其寒冷和干燥，火星地下含水层变成了类地生命在火星的唯一潜在栖息地。(一些研究人员确实也认为，现在火星的地下很有可能存在着微生物。)
许多关于使火星表面变得更宜居的讨论都集中在恢复火星大气层这一方面——例如，通过蒸发大量的水冰和冻结的二氧化碳来增厚火星大气。但是，正如华兹华斯上面提到的那样，这种“改造”将会极其困难、昂贵和耗时。
他和他的同事们可能已经找到了另一种方法。华兹华斯说，他们的灵感来自对火星两极二氧化碳冰冠黑点的观察。这些斑点被认为是“固态温室效应”的结果——阳光穿过了半透明的雪和冰，使得冰雪的内部变暖并融化
华兹华斯和他的团队于是着手使用二氧化硅气凝胶去达到类似的效果，这种气凝胶是由二氧化硅团簇在纳米尺度上连接成网络构成的。这种材料体积的97%以上都是空气，因此在地球和太空任务上，这种材料都被广泛用作为绝缘体。例如，硅气凝胶是被动加热建筑物的常用材料，NASA的勇气号和机遇号火星探测器也依靠薄薄的一层硅气凝胶在寒冷的火星夜晚保持温暖。
研究人员在实验室中将二氧化硅气凝胶置于模拟火星环境中，并用与到达火星表面太阳能等量的太阳能照射这些材料。他们发现，仅仅0.8英寸到1.2英寸厚(2到3厘米)的气凝胶层就能使其下的地面温度升高90华氏度(50摄氏度)。这足以融化火星地表下的冰，并使其保持处于融化状态，在一年后甚至可以融化到几米深。研究小组成员说，二氧化硅气凝胶还可以阻挡紫外线，所以它们也可以保护它们下面的任何东西免受有害辐射的影响。
气凝胶可以直接放置在火星表面，像铺瓷砖一样铺在火星上。华兹华斯说，它也可以用来建造用于种植粮食作物和其他植物的温室。
华兹华斯通过电子邮件说：“将这种做法扩散到更大的区域将会使固态温室效应更加有效，因为从两侧排放的热量比例会变得更少，但温室内仍然会出现明显的变暖。无论你把这一层气凝胶放在火星表面上还是上方，都不会对这种效应的基本物理性质产生巨大影响。”
研究人员表示，这一策略可以在火星的大片区域上得到应用。几乎在北纬45度到南纬45度之间的任何地方都有足够的阳光来产生明显的变暖，而在这个巨大的中纬度带中，有许多地区拥有丰富的近地表水冰和规律的季风(季风可以吹走气凝胶上遮挡阳光的灰尘)。
华兹华斯强调，7月15日发表在《自然天文学》杂志网络版上的这项新研究只是第一步。如果一切按计划进行的话，第2步将包括在类似火星的地方测试这种气凝胶技术，比如北极或者智利的阿塔卡马沙漠。
即使这样的实地试验进展顺利，这个想法也会面临额外的挑战。例如，一个任务究竟应该如何在火星上部署二氧化硅气凝胶?这些材料是从地球运输过去(二氧化硅气凝胶非常轻，而且在商业市场上轻易买到，所以这并不贵)，还是用当地可获得的材料在火星上制造出来呢?
华兹华斯和他的团队并没有解决这样的工程问题。但是，他说，团队目前还没有看到任何阻碍。
此外，这个方案还牵涉到一些重要的伦理考虑。例如，人类是否应该把地球上的生物带到另一个星球上呢?特别是这样一个过去可能、甚至今天仍然可能有着自己生物圈的星球?
华兹华斯说，这个气凝胶想法应该会比在全火星范围内改造火星的方法受到更少争议。
他在接受采访时表示：“我认为和在全火星范围内改造大气层相比，采用这种局部和可扩展的方法优势在于你可以事先仔细研究准备尝试这种方法的地区，而且它是可逆的。”
在国内的第一辆火星车上有一项重要的黑 科技 在发挥作用，这种材料被称为是全球最轻的固体 ，虽然重量不大，但是这种材料却可以阻断高温， 1200摄氏度的高温对它来说都无关痛痒，零下130摄氏度的低温也难不倒它 。
可以说， 国内建造的火星车能够顺利登上火星，它功不可没。
这是什么材料呢？
本期节目就带大家一起来了解一下。
这种材料表面看起来特别像是一坨凝固了的烟，但是实际上它并不是一种气体，而是实实在在的固体，它就是气凝胶，被认为是迄今为止全球最轻的固体 。相信很多朋友先会想到气溶胶，因为疫情的肆虐，很多朋友认识了气溶胶这种形态，但是气凝胶和气溶胶可不是一回事。
实际上， 它的诞生就是来源于研究者的一个脑洞 。相信大家在生活中会有很多脑洞，比如为什么天是蓝色的等等，但是这些脑洞逐渐也有了科学的解释。
那你有没有想过， 为什么果冻是水做的，但是里面的水却不会流出来呢？
带着这个疑问， 一位美国人就研究出来了气凝胶 。其实说白了， 果冻也是凝胶的一种，里面富含液体，但是之所以里面的水流不出来，就是因为果冻网格里的水分子被表面张力束缚住了，而且这个张力的程度刚好能让液体晃动还流不出来 。
在这种情况下，如果把里面的水换成气体会发生什么样的结果呢？
凭借着这些奇思妙想， 这位美国人用硅胶来开始试验，最终利用酒精，成功做出来了全球第一个气凝胶，这个就是二氧化硅气凝胶。 事实上，气凝胶也有很多种类，但是国内的相关研发工作又在一开始就掉了队。
不过还好我们及时赶上，加上极快的发展速度，也不至于落后太多，甚至在一些成果上已经走在了技术前端。 在2013年的时候，国内的研究人员就用石墨烯材料和碳纳米管相结合，成功制造出了超轻气凝胶，还将其称作“碳海绵”，到现在为止这都是全球最轻的材料 。
其实在它的名字里就已经暗藏了玄机，之所以叫做海绵，就是因为它具备海绵的特性。我们都知道，首先海绵是很轻的，而这种 碳海绵的重量只有空气重量的七分之一，可以飘起来的气球里充的就是氦气，但是这种碳海绵比氦气还要轻 ，这就有点不可思议了。
另外，海绵的吸收力也是很强的，但是这种 碳海绵的吸收力就可以用“惊人”来形容了。目前普通的吸油产品最多可以吸比本身重10倍左右的液体，但是这种材料可以吸收比自身重250倍左右的液体，最高甚至能达到900倍，效果堪比蚂蚁举大象 。
除此之外，海绵还具备很大的弹性， 这种碳海绵也同样可以，受到80%的挤压后，依然可以回到原来的形状。
在开头已经提到过， 这种材料在航空航天领域应用非常广泛 ， 原因就是这种材料的隔热能力极强。 一般来说，这么轻的材料密度肯定是很小的， 事实上气凝胶的密度确实只有玻璃的千分之一，但是这种材料却十分的隔热。
在国防军工方面的应用也是很广泛的，比如飞机的外层隔热就是靠这种材料，也可以用于核潜艇，导弹等设备上的核反应堆隔热，甚至是大型锅炉等的隔热 。
在天问一号和祝融号两个火星探测重器上，这种材料就更加能发挥才能了。 不过这两个设备上的气凝胶都是国内的科学家专门研制的， 可以对抗1200摄氏度高温的发动机温度，也能适应火星上零下130摄氏度的低温 ，所以说这种材料才是真正的黑 科技 。
有了它的加持，火星探测工作更能顺利地进行。
大家对于这种材料有什么看法呢？欢迎在下方留言评论！
欢迎分享，转载请注明来源：夏雨云
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）