艺术家构想的火星在逐渐变得更宜居时的样子。（来源：Daein Ballard/Wikimedia Commons）无论是极端气候变化、即将到来的小行星撞击、科学好奇心，还是太空旅游，我们都有充分的理由考虑将火星作为我们的第二家园。但在扩展人类在宇宙中的不动产之前，科学家们需要让这颗红色星球感觉更像我们这颗蓝色的星球。简而言之，这就是研究人员思考如何改造另一颗行星的目标。特斯拉和SpaceX的创始人埃隆·马斯克曾建议，用核武器轰炸火星的极地冰盖，以释放液态水并产生二氧化碳云，从而加厚大气层并使火星变暖。这一想法去年在媒体上引起了一些关注，当时美国职业棒球大联盟球员兼业余天体物理学家何塞·坎塞科发推文说：“根据我的计算，如果我们用核弹轰炸火星的极地冰盖，我们将在整个星球上制造出一个深36英尺的海洋，”从而将这个想法深植于我们的大众想象中。用巨型镜子将阳光聚焦在两极，以及将一整颗卫星撞向火星，这些也都是将这颗红色星球“地球化”的宏伟提议。虽然我们可能不会使用一些未来主义者想象的那种灾难性力量，但目前确实有一些由坚实科学支持的实际努力正在进行中，它们正在为地球化改造提供依据，一次一小步，却是人类的一大步。
火星温室
从技术上讲，我们已经在全球范围内实践地球化改造了。“当你计算这些数字时，有一个地球化改造的解决方案是有道理的，而且是我们知道如何做的，”美国宇航局艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯·麦凯说。“那就是通过温室气体使行星变暖。这基本上就是我们使地球变暖的方式。”在火星上创造宜居环境的基本计划是这样的：向大气中引入足够的温室气体，开始一个变暖的循环，融化极地冰盖并释放二氧化碳。随着越来越多的温室气体进入大气层，这将启动一个变暖的反馈循环。当大气层变厚，温度升高到生命可以存活的程度时，科学家们将引入耐寒的微生物，它们会合成气态化学物质，加厚大气层，并为这个曾经贫瘠的星球增加分子多样性。随着时间的推移，我们会种植树木来提供氧气，到某个时候，这颗红色星球将适合人类居住。剩下的就是耐心了。一代又一代的耐心。根据这个计划，麦凯估计我们大约需要10万年才能完全改造火星。目前正在进行一些努力，研究一旦变暖过程开始，我们如何将极端微生物和耐寒植物引入火星环境。
EXPOSE实验
从国际空间站看到的EXPOSE-R实验。（来源：NASA）EXPOSE实验是一系列装满不同细菌、地衣、真菌和种子的箱子，这些箱子被固定在国际空间站的外部，暴露在外数月之久。科学家们想确定微生物是否能承受外太空的严寒和破坏性辐射。那些回到地球后能从休眠状态中苏醒的生物，可能是殖民另一颗星球的良好候选者。在第一轮测试中，一些生物和种子在返回地球后生长并繁殖——主要是那些受到太阳辐射屏蔽的。在实验中被放置在模拟火星环境中的生物表现得更好。
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这个实验表明，地球上确实存在理论上可以在另一颗星球上生存的生物。麦凯指出，EXPOSE实验的目的是识别能够在太空中生存的生物，而不一定是能够移居另一颗星球的生物。尽管如此，这项研究揭示了哪些种类的微生物可能在一个原本不适宜居住的星球上茁壮成长。该实验的第二轮部分，即EXPOSE-R2，已于今年三月与斯科特·凯利一同从国际空间站返回。该实验的结果应在秋季公布。
制造我们自己的微生物
（来源：isak55/Shutterstock）与其寻找地球上已经存在的、适合火星的微生物，科学家们有朝一日或许可以自己创造它们。据Motherboard报道，一个由DARPA资助的科学家团队正在努力编纂一个基因库，他们将其描述为“基因组的谷歌地图”。
该数据库将允许研究人员从不同生物的数据库中快速找到编码有用特征的基因。通过这种方式，他们可以从多个基因组中挑选，创造出一种兼具耐寒、在低压环境中茁壮成长、以及自给自足等多种能力的微生物——这些都是殖民火星所需要的属性。手握这些特征的遗传密码，研究人员就可以使用CRISPR和其他基因编辑技术，创造出一个将多种有用特征集于一身的微生物。虽然我们不知道地球上是否有任何一种微生物可以在另一颗星球上生存，但通过从多个基因组中挑选，我们或许可以设计出一种能够生存的微生物。
一切尽在穹顶中
与其改变整个星球，为什么不只改造几个精选地点呢？这个想法被称为“准地球化改造”，它将使用大型穹顶来包围一块土地，这块土地可以被设计成可持续居住的环境。内部种植的植物将提供食物和氧气，并由合成生命所需化学物质的细菌和微生物支持。一家名为“空间硬件优化技术”（SHOT）的印第安纳州公司已经提出
了这样一个概念，该概念得到了NASA先进概念研究所的资助，并且正在努力开发实现这一想法所需的技术。SHOT希望有朝一日能向火星发送一个测试环境，里面装有维持生命所需的所有生物和系统。它将采用一个小穹顶的形式，扎根于火星土壤中，成为内部微生物的某种“救生筏”。这基本上是那个10万年计划的缩小版。
太空土豆
（来源：20世纪福克斯）另一个NASA项目直接借鉴了马克·沃特尼
的剧本：将我们在地球上种植的植物暴露在模拟的火星条件下。通过与利马的国际马铃薯中心
（CIP）合作，研究人员正试图在类似于火星土壤的土壤中种植100个不同品种的土豆。他们希望找到能很好适应火星气候的植物品种，并找出如何在贫瘠环境中种植作物的方法。土豆是一个简单的选择，因为它们既富含卡路里，又能在类似火星的严酷、干燥条件下生长。而且，显然有无数种
烹饪它们的方法——这对于避免每天都吃同一种棕色块茎的单调生活很有用。2008年的凤凰号着陆器发现，这颗红色星球上的土壤含有镁、钠、钾和氯化物——这些都是植物生长所需的营养物质。证明这一步可行，是潜在的地外居民需要克服的一个主要障碍。任何在其他世界上的殖民地都需要自给自足，因此殖民者需要对环境进行足够大的改造，以使大规模农业成为可能。万一火星土壤被证明是贫瘠的，研究人员也在探索其他种植作物的方法，比如气培法
，即在潮湿的封闭环境中无土栽培植物。
创造一个反馈循环
NASA还在墨西哥高山上的另一项独立实验中测试地球植物的极限。麦凯担任该项目的高级顾问，他说这是对植物如何应对极端环境的初步探索。科学家们将把几个物种的树木和植物放置在林木线以上的隔热穹顶中，在这些地方它们原本无法生存。他们希望，庇护这些树木将“触发一种反馈，即生物开始活动，它们丰富了土壤，并创造了更有利于生命的条件，这使得即使我们移除穹顶，生物也能继续生长，”麦凯说。这样的过程对于改造火星很可能至关重要，因为改造必须以一系列小步骤进行，每一步都增强了这颗星球支持生命的能力。“当你给火星升温时，最初一切都将是人工的，”麦凯说。“但是，在某个时刻，它会变得足够温暖，你可以种上植物，简单的耐寒植物，而在某个时刻，它会变得足够温暖，你可以种上树木。”这个过程将从此继续，慢慢地向大气中引入温室气体和可呼吸的元素，所有这些都是为了创造一个人类可以安全地在火星的夜晚走出去，并深情地回望我们蓝绿色家园的星球。
