只需一個人造磁層，火星就有望成為第二地球？?

與其他星球比擬，地球無疑長短常幸運的，因為地球四周有龐大的磁場網。在磁場的庇護下，地球大氣層才沒有被狠惡的太陽風吹走，生命才得以存活。

火星常被看作第二個地球，因為火星與地球有很多相似之處。在火星形當作初期，也曾像地球一樣有過壯大的磁場，那時火星比此刻加倍暖和潮濕。

現在，火星的磁場已經形同虛設，火星的大氣層也變得很是稀薄，整體天氣又干又冷。

這就激發了一個有趣的問題：若是有一個壯大的磁層庇護火星不受太陽風影響，火星會再次擁有更厚的大氣層、更暖和的天氣和液態的地表水嗎？

NASA行星科學部本家兒任詹姆斯·格林（James Green）認為，這是有可能的。

詹姆斯·格林

在人力介入下，也許無需幾多億年，這些轉變就能實現。

NASA的人造磁層設想

在NASA總部進行的“NASA行星科學2050年愿景鉆研會”（NASA Planetary Science Vision 2050 Workshop）上，格林就若何重建火星磁場，若何改善火星天氣等問題，展示了模擬嘗試、相關模子以及初期設想等。

NASA設想成立一個“磁力盾”來庇護火星免受高能太陽粒子危險。這個盾牌由一個龐大的偶極子構成——一個壯大到足以發生人工磁場的閉合電路。在模擬中，火星將位于人造磁場相對平安的磁從頭至尾處。模擬嘗試成果顯示：在人造磁場庇護下，太陽風對火星大氣的大規模粉碎遏制了，火星的天氣也發生了重大轉變。

“太陽系是我們的，火星當然也不破例。”格林在鉆研會上說，“可是人類要想摸索火星，需要更好的情況。”

L1處火星和太陽的引力大致均衡，是以在此處制造一個足夠大的人造磁層，可以使火星位于磁場的磁從頭至尾處受到庇護

這種革新屬于“地球化”嗎？（注：所謂地球化，是指使外星情況更適宜人類棲身）早在幾十年前，就有人提出這個問題，格林沒有直接給出必定回覆。

“我所理解的地球化，是人類居心標的目的行星大氣中直接添加氣體。”他在一封電子郵件中寫道，“也許我有些吹毛求疵，但在模擬嘗試中，我們沒有標的目的大氣中添加任何工具。現實上，這個嘗試只是加快了可能需要更長時候才會發生的天然過程。”

他還提到，很多專家認為無論人類插不插手，火星城市變得加倍暖和，大氣層也會變得更厚。而若是我們什么都不做，這一過程需要破費很長時候。

火星的曩昔與將來

為了進一步搞懂這個問題，我們先往返顧一下火星的汗青。

約35億年以前，火星的大氣層比此刻要厚得多。在大氣層的庇護下，火星概況溫度適中，大量地表水流動、堆積，甚至形當作了海洋。（也許，最初的生命也呈現了。）可是，在火星內核因不明原因冷卻后，由此發生的磁場也隨之消逝。掉去磁場庇護后，約90%的火星大氣被速度快達250-750公里/秒的太陽風中的帶電粒子剝離。

太陽風暴中，火星大氣離子被剝離

當然，火星此刻是又冷又干的。可是格林暗示，從太陽系的成長趨向來看，火星會在未來某天再次變暖。科學家們估計，跟著太陽的溫度逐漸上升，火星會逐漸變暖，充沛的熱量使火星海說神聊極凍結的二氧化碳釋放出來，使得水冰（由水或融水在低溫下凝結的冰）流動起來，并最終轉化當作某種溫室氣體。可是，這個過程估計需要破費7億年。

“關頭是，我們此刻知道火星磁場好久之前就消逝了，太陽風從那時起就一向在剝離火星大氣層（尤其是氧氣）。從某種水平上來說，太陽風與火星的逸出氣體連結了一種均衡。”（逸出氣體是指星球地表下釋放出的氣體化合物。）格林暗示，“若是我們能大幅削減氣體逸出，跟著時候推移，火星將會呈現高氣壓大氣層。氣壓升高會引起氣溫上升。我們還沒有精確測算出新的均衡將會是什么樣子，事實需要多長時候。”

他們需要在大氣模子中額外增添一些物理學模子，因為跟著時候推移，動力學常識將會變得加倍主要。但格林堅信，這些物理模子會獲得成長。他還暗示，歐洲航天局（European Space Agency）的繞火星大氣探測軌道飛翔器，可以或許識別出可能在火星大氣中闡揚主要感化的分子和化合物。

探測器

是以，從火星的新磁場模子和火星將來天氣展望來看，什么時辰我們才能真正改善火星天氣，使它適合人類保存呢？

氣壓的一個小轉變就能防止宇航員的血液沸騰，這樣一來為宇航員設計防護服和衣服會加倍簡單。可是此刻火星上的日平均溫度轉變規模約為170華氏度，需要一些本色性的大氣改變才能使其更適合人類保存。

格林的鉆研會重點會商了21宿世紀中期可能發生的問題，他但愿那時人類能在人造磁場范疇取得一些進展。

NASA“火星全球探測者”拍攝的海說神聊極冰蓋，約620英里寬，白色部門本家兒如果水冰。僅在海說神聊方冬季，冰蓋上凍結的二氧化碳厚度就會增添約一公分。

這篇論文的有趣之處在于，NASA盡力將各類根基模子聯系在一路，從展望火星全球天氣到火星上的太空氣候，無所不包。例如，為火星建造人造磁層模子依靠于NASA的太陽物理學研究——一項對太陽的高級研究。

普林斯頓大學副研究員、火星太空氣候專家董川飛是論文作者之一，介入了大量建模工作。他操縱樹狀塊自順應太陽風迎風方案（BATS-R-US）模子來測試人造磁層的屏障結果。成果表白，當人造磁場足夠壯大時，屏障結果很是顯著，能大幅削減太陽風造當作的火星大氣損掉。他在文中詮釋說，人造偶極磁場必需扭轉起來防止磁場在白日重連，這樣又可以反過來阻止磁場在夜晚重連。（注：磁場重連指磁力線斷開后從頭聯接，過程中會釋放大量能量，一般認為太陽風暴就是磁重聯導致的。）

若是人造磁場無法反對太陽風，火星可能會掉去更多大氣。這就是為什么火星需要待在人造磁層相對平安的磁從頭至尾處。

論文寫道，人造火星磁層打算聽起來可能有些異想天開，但新的研究發現，微型磁層可以用來庇護人類和宇宙飛船。未來，充氣布局很有可能發生強度為1或2特斯拉（測量磁場強度的單元）的磁偶極子磁場，可以用來抵御太陽風。模擬嘗試顯示，火星人造磁場的磁力大約是地球磁場的1.6倍。

論文最后總結道：

“可以確定的是，若是火星平均溫度轉變4攝氏度擺布，火星的溫度就足以融化海說神聊極蓋上冰凍的二氧化碳。二氧化碳是一種溫室氣體，大氣中二氧化碳含量增添會導致氣溫升高，讓海說神聊極冰蓋中的水融化。據估量，火星的古代海洋有近七分之一被冰凍在極地冰蓋中。溫度上升后，火星可能會再次當作為近似地球這樣的宜居星球。我們會對模擬成果進行評估，估測需要多久火星才能當作為適宜人類棲身、研究的新星球。”

來歷：nautil.us

翻譯 | 田曉娜；校對 | 黃一當作

版面 | 尹歡歡