时间: 2016年04月05日 | 作者: admin | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)把金星改造得适合人类居住,当我们的科技足够发达时,这是有可能实现的。
金星通常被称为地球的“姐妹星球”,事实上也确实如此。除了体积非常相近以外,金星和地球的质量也差不多,并且元素构成也相差无几(二者都是类地行星)。金星是地球的邻居,它也位于太阳的宜居带内。当然,金星跟地球的差别才是它不适合居住的关键。
首先,金星的大气密度足有地球的90倍,表面平均温度高到足以使铅融化,而金星上的空气是由二氧化碳和硫酸构成的有毒烟雾。因此,人类如果想在金星上生存,就必须先大刀阔斧对它进行生态改造——外星地球化。因为它和地球的相似点很多,不少科学家都把它看作改造的首选对象,它的支持率甚至超过了火星哦!
在过去的一个世纪中,金星改造的概念其实出现了很多次,既是科幻小说的题材,也是学术研究对象。诚然,在20世纪早期,金星改造被视为纯粹的幻想,然而当太空时代到来后,情况就发生了变化。我们对金星的认识不断深入的同时,也意识到确实有把其他星球改造得更适宜人类居住的需要。
金星被看作是地球化改造的首选对象。图片来源:NASA/JPL/io9.com
科幻小说中的例子
自从20世纪早期,科幻小说就开始挖掘金星的生态改造这个主题。公认最早的一部作品是奥托夫·斯塔普尔顿(Olaf Stapleton)在1930出版的《最后一个和第一个人》(Last And First Men),书中用了两章来描述人类后代是如何在地球变得不适宜居住后对金星进行改造的;而在此过程中,金星本土的水生生命惨遭灭顶之灾。
到了20世纪五六十年代,正值于太空时代来临之际,外星改造开始越来越多地出现在科幻小说里了。保罗·安德森(Poul Anderson)在20世纪50年代也写过很多关于外星改造的故事。在他1954年出版的《大雨》(The Big Rain)中,人类用了多种行星工程技术,花费很长一段时间改造了金星。这本书的影响力非常大,以至于“大雨”这个词从此成为了金星改造的代名词。
1991年,作家G·戴维·诺德利(David Nordley)在他的短篇小说《金星之雪》(The Snows of Venus)里作出了大胆的设想:用质量加速器(原理和电磁炮一样的加速装置)把金星的大气层驱散,以加快它的自转速度,使金星上一天的长度达到30个地球日。作家金·斯坦利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)因为他的火星三部曲:《红火星》(Red Mars)、《绿火星》(Green Mars )和《蓝火星》(Blue Mars)中对外星改造的现实主义描绘而家喻户晓。 2012年,他发表了这一系列的最新作品《2312》,这本书描绘了整个太阳系的全面大殖民,也包括金星。小说中也探讨了好几种改造金星的方法,从全球降温到碳封存,这些方案都是基于学术研究和科学家提出过各种的设想。
艺术家想象中的改造后的金星,表面绝大部分被海洋覆盖。图片来源:Wikipedia Commons/Ittiz
改造方案
第一个改造金星的方案是1961年由卡尔·萨根(Carl Sagan)提出。在一篇题为《金星》(The Planet Venus)的论文中,他提出了使用经过基因改造的细菌把金星大气中的二氧化碳转化为有机分子的方法。但随后人们就发现了金星云层中存在硫酸,这个事实再加上太阳风效应,使得这个方案也不具备可行性了。
英国科学家保罗·伯特(Paul Birch)在他1991年的研究《快速改造金星》(Terraforming Venus Quickly)中提出可以用氢气引爆金星大气层。爆炸引发的化学反应会生成石墨和水,而后者会降落到星球表面形成覆盖约80%行星表面的海洋。但是所需的氢气实在太多了,多到我们必须直接从某个气态巨行星或它们卫星上的冰层里采集才够。
这个方案还要把铁的气溶胶颗粒洒入大气层里,它可以从很多来源(例如月亮,小行星,水星)获取。剩下的大气估计还有3bar的气压(是地球的三倍),主要成分是氮气,而其中的一部分会溶解到新生海洋中,这又会进一步降低大气压强。
另一个设想是用精炼镁和钙轰击金星,这可以把碳元素以碳酸钙和碳酸镁的形式封存起来。科罗拉多大学博尔得分校的马克·布洛克(Mark Bullock )和大卫·H·格林斯普恩(David H. Grinspoon)在1996年发表了题为《金星气候的稳定性》(The stability of climate on Venus)的论文,他们指出金星本身存在的氧化镁和氧化钙沉积物是可以加以利用的。通过对沉积层的开采,这些矿物会暴露在行星表面,吸收二氧化碳,起到碳汇的作用。
然而,布洛克和格林斯普恩也指出,利用本土矿物的冷却效果是很有限的——只能降到约400K(126.85℃),而且也只能把大气压降到了约43 bar。因此,为了得到让金星降温所需要的8×10^20 kg钙或5×10^20 kg镁,必须从其他地方补充一部分,最有可能的方法就是从小行星上开采镁和钙了。
人们还曾讨论过遮阳罩(solar shades)的概念,就是用一群小型太空飞船挡住照射到行星表面的阳光,或者直接用一面巨型反射镜把阳光反射回太空,以此达到全面降低地表温度的效果。由于金星吸收的光照量是地球的两倍,科学家们认为过量的太阳辐射是诱发失控的温室效应,导致金星变成现在这个样子的一个主要因素。
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