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能帮助人类实现移居火星的二氧化硅气凝胶到底有多厉害?

发布来源:廊坊美尚瑞保温材料有限公司  发布日期: 2022-11-22  访问量:17


天文学家卡尔萨根于1971年提出了行星工程的概念,具体来说,就是融化火星极地水冰,从而创造更温和的环境。2018年,美国科学家发现,即使火星上所有所有可用资源,大气压力也只能达到地球的7%左右。现在,科学家们提出了一个新的想法,利用二氧化硅气凝胶模拟地球大气的温室效应,然后改造火星表面的特定区域。

科学家建议利用二氧化硅气凝胶模拟地球大气的温室效应,对火星表面的特定区域进行改造

长期以来,人类一直梦想着改变火星气候,把它变成一个适合人类居住的星球。卡尔萨根是*个认真提出火星地球化改造的人。他在1971年的一篇论文中指出,蒸发火星北极冰盖可以产生大量气体,通过温室效应提高火星的全球温度,然后提高水保持液体的可能性。萨根的论文促使其他科学家和未来学家认真对待火星地球化转型的想法。

关键问题是火星上是否有足够的温室气体和水,可以将大气压提高到与地球相当的水平?2018年,由美国宇航局资助的科罗拉多大学波尔得分校和北亚利桑那州大学的研究人员发现,即使他们在火星上尽了所有可用资源,他们的大气压力也只能达到地球的7%左右。换句话说,这样把火星变成宜居星球,无异于梦想。

二氧化硅气凝胶

目前,哈佛大学、宇航局喷气促进实验室和爱丁堡大学的科学家提出了一个新的想法:我们不需要对整个火星进行地球化改造,我们可以尝试当地的区域改造。研究人员建议利用二氧化硅气凝胶模拟地球大气的温室效应,改造火星表面的特定区域。

通过建模和相关实验,研究人员发现两到三厘米厚的二氧化硅气凝胶层可以传递足够的可见光,阻挡有害的紫外线辐射,使气凝胶层下的温度始终高于水的熔点。所有这些过程都不需要任何内部热源的参与。研究论文发表在《自然》中·杂志上的天文学。

哈佛大学约翰·地球与行星科学系助理教授罗宾,保尔森工程与应用科学院环境学与工程学·沃德斯沃斯说:局部转型比全球大气转型更容易实现。与之前提出的把火星变成宜居星球的想法不同,这种方法可以借助相关材料和我们已经掌握的技术进行系统的研发和。

劳拉,美国宇航局喷气促进实验室的科学家·科博尔指出:火星是太阳系除地球外较适合居住的行星。但对许多生命来说,它仍然是一个充满敌意的世界。一个能够创建宜居岛屿的系统将允许我们以可控和可扩展的方式改造火星。

火星极地冰盖由水冰和冻结的二氧化碳组成。固气态二氧化碳一样,固态二氧化碳也允许阳光通过并捕获热量。夏季,这种固体温室效应可以在冰下形成一个加热袋,即图片中的黑点不同于地球上的极地冰盖(由冻结的水组成),火星极地冰盖由水冰和冻结的二氧化碳组成。和气态二氧化碳一样,固态二氧化碳也允许阳光通过并捕获热量。在夏季,这种固体温室效应可以在冰下形成升温袋。这种现象无疑激发了科学家。

沃德斯沃斯说:我们开始关注这种固体温室效应,以及未来如何使用它来使火星适合人类生活。我们开始研究哪些材料可以较大限度地降低导热系数,并且仍然可以传输尽可能多的光。较后,研究人员专注于二氧化硅气凝胶,这是科学家开发的较隔热的材料之一。

97%的火星二氧化硅气凝胶是地球化改造后的多孔疏松结构,这意味着光线可以通过这种材料,但相互连接的二氧化硅纳米层可以反射辐射,大大减缓热传导。这种气凝胶广泛应用于工程领域,如美国宇航局的火星勘测漫游者。由于这种效果是被动的,二氧化硅气凝胶是一种有前途的材料,科博尔说。在一个区域内长期保温,不需要大量的能量和移动部件的维护。”

研究人员证明,一层薄薄的二氧化硅气凝胶可以使火星中纬度地区的平均温度等于地球。沃德斯沃斯说:在一个足够大的地区和地下放置一层二氧化硅气凝胶,你可以获得*性液体水,而无需任何其他技术或物理手段。

好奇心号火星车正在对火星进行测量。二氧化硅气凝胶可用于在火星上建造栖息地,甚至建造完全独立的生物圈。沃德斯沃斯说:使用这种材料会带来一系列有趣的工程问题。接下来,研究小组将这种材料,如南极洲或智利的干旱山谷。

沃德斯沃斯指出,任何关于火星地球化转型的讨论都会导致与行星保护相关的重要哲学问题和伦理问题。如果我们想在火星上生存,我们必须首先回答一个问题,那就是火星上是否有生命?如果有生命,我们应该如何处理它?从我们决定让人类定居火星的那一刻起,这些问题就是不可避免的。

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