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大發現!研究表明用二氧化硅氣凝膠改造火星就能住人!

發布時間:2019/09/19

       一直以來,早期的火星被科學家一直認為是現在的地球,也就是說火星曾經是可以居住的,但是一場世紀變革導致火星的衰??!一眼望去,只剩下紅色的沙漠,恐怖的沙塵暴成為了火星的日常節目!難道火星真的無法存在生命了嗎?或者說火星真的無法居住嗎?不。最新研究或許將推翻這一說法!

        科學家表示,最新研究表明以某種方式將火星改造成地球,可以使其適宜居住,這是一個富有遠見的科幻夢想。但是,盡管火星無法在全球范圍內形成陸地,這種想法仍然存在。但是現在,一種叫做二氧化硅氣凝膠的材料可能會使整個形成地球的火星的想法變得不那么遙遠。

 

       從卡爾·薩根(Carl Sagan)到埃隆·馬斯克(Elon Musk)等業內知名人士都曾提出讓火星變暖的想法,甚至給它一個大氣層。薩根說,如果這些大量的二氧化碳能夠以某種方式蒸發掉,那么剩下的部分盡管仍然受到二氧化碳溫室效應,但是也不至于對人類的生命產生威脅。而馬斯克甚至口若懸河,半開玩笑地說,把原子彈扔到兩極就行了。但是他們都忽略了一個核心問題,那就是,火星是否有足夠的二氧化碳和水來產生與地球相似的大氣密度?

       早在2018年,科羅拉多大學的科學家研究了這個問題。他們的結論表示以我們目前的技術,將火星改造成地球是不可能的,并且大多數人已經確信這個難以接受的結果。

       據當時的詳細研究表明,如果氣體被排放到大氣中,火星上剩余的二氧化碳不足以造成顯著的溫室效應。此外,大多數二氧化碳氣體是不可靠近的,也不能輕易地動員起來。因此,利用現代技術不可能使火星地球化。但是這已經一年前的事了,而科技在不斷發展。

       在《自然天文學》雜志的一項新研究中,來自美國宇航局噴氣推進實驗室、哈佛大學和愛丁堡大學的三位研究人員提出,如果我們改變思維方式,使用新技術,火星就可能適合人類居住??茖W家們稱這種方式為“全球大氣改造”(GAM),而如果小區域能夠被改造,那將會怎樣?他們認為關鍵是硅膠,也就是二氧化硅氣凝膠覆蓋層可以使火星的部分地區適宜居住。這種使火星適宜居住的區域性方法比全球大氣改造更容易實現!

        科學家所提到的硅膠并不是你想象的那樣。它不是真正的凝膠,而是一種固體、剛性、干燥的材料。它是通過一種叫超臨界干燥的方法從凝膠中提取液體,和制作脫咖啡因咖啡的方法是一樣的。

這項新研究背后的研究人員使用模型和實驗表明,一個薄度為2至3厘米的氣凝膠層可以讓陽光穿透,但會吸收熱量。這種凝膠還能提供足夠的陽光進行光合作用,并使其覆蓋的區域永久變暖,使水冰和凍結的二氧化碳融化。更重要的是,它不需要一個高耗能的熱源。

       一層薄薄的半透明的低導熱材料可以傳輸可見光,還可以阻擋紫外線和紅外線,直接復制地球大氣的輻射效應。由于熱擴散,地下可居住區域的深度隨生活的時間而增加。Tav是平均表面溫度。

       哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)和地球與行星科學系環境科學與工程助理教授羅賓·華茲華斯(Robin Wordsworth)說:“這種使火星適宜居住的區域性方法比全球大氣改造更容易實現。與之前讓火星適宜居住的想法不同,這是一種可以用我們已有的材料和技術進行系統開發和測試的東西。”

        與地球不同,火星上的二氧化碳是凍結的,它們被困在兩極。而地球上的兩極是水冰,火星上的兩極是水冰和二氧化碳冰的結合體。但即使它是冰凍的,二氧化碳仍然可以被陽光穿透,同時獲得熱量。

       在地球的大氣層中,二氧化碳可以讓陽光滲透,但是卻把它困在了大氣層中,最終使地球變暖。同樣的事情也發生在火星上,那里所有的二氧化碳都被凍結了?;鹦巧系臉O地冰帽是水冰和冰凍二氧化碳的結合體。就像地球上的氣態形式一樣,冰凍的二氧化碳在吸收熱量的同時也能讓陽光穿透。在夏天,這種固態的溫室效應在冰層下產生了小塊的變暖,在這里可以看到冰層上的黑點。因此科學家表示我們可以考慮固態溫室效應,以及如何利用它來創造未來火星上的宜居環境,比如用什么樣的材料可以將導熱系數降到最低,同時又能傳輸盡可能多的光。

        事實證明,硅膠正符合這一要求。它首次發明于1931年,是有史以來最絕緣的材料之一。這是因為它是一種多孔材料,幾乎完全由空氣構成,大約涵蓋了99.8%的空氣,有點像熱窗。二氧化硅氣凝膠有97%的多孔性,這意味著光可以穿過材料,但二氧化硅納米層的相互連接會捕獲紅外輻射,大大減緩熱傳導。如今,這些氣凝膠已被用于多種工程應用,包括美國宇航局的火星探測漫游者。

       可以說,二氧化硅氣凝膠是一種很有前景的材料,它可以在很長一段時間內,保持一個區域的溫暖但是并不需要大量的能量或移動部件的維護。

       研究人員目前已經建立了模擬火星環境的實驗。他們用兩種類型的二氧化硅氣凝膠進行實驗:顆粒和瓦片。他們發現這兩種方法都能有效地提高溫度。這兩種藥物都能有效阻擋危險的紫外線輻射。

       他們的結果表明,2厘米或2厘米以上的氣凝膠層可以將UVC輻射降低到0.5%以下。UVC輻射是一種高能量的有害陽光輻射。在地球上,幸虧有了上層大氣中的臭氧、分子氧和水蒸氣,使得幾乎沒有UVC輻射到達地表。而有了這種氣凝膠,即使在一個足夠大的區域里,你也不需要任何其他的技術和操作,你只需要在表面和下面覆蓋一層這樣的物質,你就會有永久的液態水。你現在就可以想象出那種畫面:某種由硅膠制成的圓頂結構,它的溫度足夠適宜居住,而且還能阻擋紫外線。它可能有點像地球上的溫室,在那里水保持液態,植物可以生長。

        但是顯然,這項研究需要更進一步的測試,畢竟一個困擾了幾世紀的問題并不會那么簡單地就被解決,我們需要考慮的更詳細!

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