火星基地论文

卡尔·萨根是第一个在科幻小说领域之外提出改造火星的人。萨根在1971的论文《火星上的行星工程》中指出，北极冰盖的蒸发很可能会产生火星大气，从而导致温室效应，使温度升高，液态水存在的可能性大大增加。

萨根的工作激励其他研究人员和未来学家认真对待将火星改造成地球的想法。

关键问题是:火星上是否有足够的温室气体和水，将它的大气压力提升到与地球相似的水平？

2018年，由美国国家航空航天局资助的科罗拉多大学、博尔德大学和北亚利桑那大学的研究人员发现，火星上所有可利用的资源只会将大气压力增加到地球的7%左右，远远低于使火星宜居所需的压力。

现在，来自哈佛大学、美国国家航空航天局喷气推进实验室和爱丁堡大学的研究人员有了一个新想法。与其试图改变整个星球，为什么不采用区域改造的方法呢？

研究人员认为，火星表面的一些区域可以居住着一种类似于地球大气层温室效应的物质——二氧化硅气凝胶。通过建模和实验，研究人员表明，厚度为两到三厘米的二氧化硅气凝胶可以传输足够的可见光进行光合作用，防止有害的紫外线辐射，并在没有任何内部热源的情况下，将温度永久提高到水的熔点以上。

这篇论文发表在《自然天文学》上。

与之前让火星宜居的想法不同，这种区域性的让火星宜居的方法比全球性的大气改造更容易实现，而且是利用我们现有的材料和技术可以系统开发和测试的东西。

在太阳系中，除了地球，火星是最适合居住的星球。但对许多物种来说，这仍然是一个充满敌意的世界。一个创造可居住岛屿的系统将允许我们以可控和可扩展的方式改造火星。

与地球上由冰冻的水构成的极地冰盖不同，火星上的极地冰盖是水冰和冰冻二氧化碳的结合体。就像它的气态形式一样，冻结的二氧化碳吸收热量，让阳光穿透。在夏天，这种固体温室效应会使冰层下的温度上升。

固态温室效应，什么样的材料能把导热系数降到最低，尽可能多的透光？

研究人员专注于二氧化硅气凝胶，这是有史以来最绝缘的材料之一。

二氧化硅气凝胶97%是多孔的，这意味着光线可以穿过该材料，但二氧化硅红外辐射的纳米层是相互连接的，这大大减缓了热传导。今天，这些气凝胶已经被用于许多工程应用，包括美国国家航空航天局的火星探测器。

图:一种薄的半透明材料，导热系数低，能透射可见光，但阻挡紫外线和红外线，直接复制了地球大气层的辐射效应。由于热扩散，地下可居住区域的深度随时间而增加。Tav是平均表面温度。

二氧化硅气凝胶是一种很有前途的材料，因为它的功能是被动的，它可以长时间保持一个区域的温暖，而不需要大量的能量或维护移动部件。

通过在火星表面模拟模型和实验，研究人员证明了这种物质的薄层可以将火星中纬度地区的平均温度提高到与地球相似的温度。在足够大的区域内，不需要任何其他技术，只需要在表面和底部覆盖一层这种物质，就会有永久的液态水。

这种材料可以用来在火星上建造一个生活穹顶，甚至是一个自给自足的生物圈。

接下来，研究小组的目标是在地球上类似火星的气候条件下测试这种材料，例如南极洲或智利的干燥山谷。

参考资料:

1 .百度百科

2.让火星适合居住的物质方法

3.通过固态温室效应用二氧化硅气凝胶实现火星可居住性

4.二氧化硅气凝胶可以温暖火星表面，就像温室气体温暖地球一样