在罕見(jiàn)的環(huán)境成功案例中，聯(lián)合國(guó)剛剛宣布，它相信到2050年，對(duì)地球保護(hù)性臭氧層的破壞將得到完全恢復(fù)。這與日益增加的對(duì)氣候緊急情況的警報(bào)形成鮮明對(duì)比，增加溫室效應(yīng)。

無(wú)論是臭氧層和溫室效應(yīng)的影響，最終幫助控制距離太陽(yáng)遠(yuǎn)紫外線(xiàn)(UV)輻射是如何到達(dá)地球表面，多少紅外(IR)輻射逃逸到太空。這兩種形式的輻射都對(duì)火箭行星的宜居性產(chǎn)生重大影響。

明確控制這種輻射是地球上的緊迫問(wèn)題。但這也給那些夢(mèng)想殖民火星的人帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

紫外線(xiàn)是一種光的形式，其波長(zhǎng)范圍為10-400納米(1nm的長(zhǎng)度為0.000000001米)。這比可見(jiàn)光短和充滿(mǎn)活力。相比之下，典型的4G電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)只有幾十厘米。

日光紫外線(xiàn)可以推動(dòng)人體皮膚中必需維生素D的產(chǎn)生，但過(guò)量會(huì)導(dǎo)致一系列健康問(wèn)題，包括曬傷，皮膚癌和白內(nèi)障。它還會(huì)損害植物并損害農(nóng)作物的產(chǎn)量。

在地球上，幾乎所有的太陽(yáng)紫外線(xiàn)都被臭氧層吸收，臭氧層是地球大氣層的一部分，高度從15至30公里不等。沒(méi)有它，地球上的生命將陷入很多麻煩。

臭氧是由三個(gè)氧原子組成的天然分子。該分子的形成通過(guò)稱(chēng)為查普曼循環(huán)的過(guò)程仔細(xì)平衡，在該過(guò)程中，紫外線(xiàn)將臭氧分解為單個(gè)氧原子和一個(gè)氧分子。自然因素可以充當(dāng)催化劑，例如火山活動(dòng)和地球輻射帶。

關(guān)于臭氧平衡問(wèn)題的第一批意見(jiàn)是在1980年代提出的?？梢源_定的是，某些化學(xué)藥品(如氯氟化碳)的廣泛使用和排放已嚴(yán)重破壞了臭氧層。

這促使國(guó)際社會(huì)于1987年通過(guò)了《蒙特利爾議定書(shū)》，這是迄今為止每個(gè)會(huì)員國(guó)唯一批準(zhǔn)的聯(lián)合國(guó)協(xié)議。

紅外輻射對(duì)地球和其他行星的影響完全不同。所有物體都會(huì)根據(jù)其溫度發(fā)出一定范圍的光。平均溫度為一百萬(wàn)度的物體將主要發(fā)出X射線(xiàn)(就像某些恒星系統(tǒng)那樣)。

太陽(yáng)的平均溫度為5,700°C，在可見(jiàn)光中發(fā)射最強(qiáng)(特別是黃色)，而室溫下的物體則在IR中發(fā)射。這就是為什么人們?cè)诩t外攝像機(jī)中清晰地出現(xiàn)。

主要在可見(jiàn)波長(zhǎng)處的陽(yáng)光穿過(guò)大氣層并溫暖地球表面。為了維持熱平衡，地球然后將光發(fā)射回太空，但是它在紅外中發(fā)射光。大氣中的某些分子會(huì)讓大量可見(jiàn)光穿過(guò)(這就是為什么它們對(duì)人眼不可見(jiàn)的原因)，但會(huì)反射或散射表面發(fā)射的IR光，從而使表面變暖。

這個(gè)過(guò)程中涉及的化學(xué)物質(zhì)就是我們所說(shuō)的溫室氣體，最常見(jiàn)的是二氧化碳，但是甲烷和一氧化二氮也很重要。使氣候問(wèn)題復(fù)雜化的是，水蒸氣和臭氧本身也是溫室氣體。

這是使氣候模擬成為一個(gè)非常復(fù)雜的話(huà)題的眾多因素之一。通常將溫室效應(yīng)本身描述為一件壞事，但實(shí)際上對(duì)生命至關(guān)重要。沒(méi)有任何溫室效應(yīng)，相對(duì)容易證明地球的平均溫度為-24°C，而不是目前的14°C。

就像許多自然過(guò)程一樣，人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)改變了溫室效應(yīng)，以至于地球可居住性的這一基本特征現(xiàn)在變得危險(xiǎn)起來(lái)。我們有充分的證據(jù)表明，人類(lèi)增加了大氣中溫室氣體的數(shù)量，從而增加了全球平均溫度。

殖民者的教訓(xùn)

未來(lái)希望住在火星上的殖民者所面臨的挑戰(zhàn)與地球上的挑戰(zhàn)完全相反。它稀薄的氣氛意味著即使二氧化碳濃度很高，但溫室效應(yīng)仍然很弱，需要加強(qiáng)。但是最近的一項(xiàng)研究表明，即使火星巖石中的殘留二氧化碳被汽化并排放到大氣中，也不會(huì)產(chǎn)生足夠的溫室效應(yīng)來(lái)使地球足夠溫暖地生存。

與地球相比，火星上的臭氧也很少，而且火星稀薄的大氣層允許更多的太陽(yáng)紫外線(xiàn)到達(dá)表面。這種輻射是如此強(qiáng)烈，以至于每天僅對(duì)頂部幾厘米的火星土壤進(jìn)行一次滅菌，所有可能對(duì)生命有用的復(fù)雜分子都被破壞了。

那么，我們?cè)撛趺醋霾拍苁箽夂蚋咏厍蚰?先前的想法包括在火星附近的太空中安裝一塊巨大的磁鐵，以保護(hù)大氣層并向地面發(fā)射核武器。

甲最近的一篇論文表明，我們可以使用二氧化硅氣凝膠-A通過(guò)取凝膠和更換液體成分與所述表面的氣體，以覆蓋區(qū)域由合成和超輕材料。這實(shí)際上將起到人造臭氧層的作用，在可見(jiàn)光下幾乎是透明的，但會(huì)阻擋紫外線(xiàn)。

二氧化硅氣凝膠的使用還可以通過(guò)人工溫室效應(yīng)將其下方的地面迅速加熱至水的冰點(diǎn)以上。將二氧化硅氣凝膠防護(hù)罩放置在表面富含冰的區(qū)域上，將產(chǎn)生適合植物生長(zhǎng)的環(huán)境，而無(wú)需人工干預(yù)。

由于火星大氣層不斷地被太陽(yáng)風(fēng)所籠罩，僅靠這本身并不能使紅色星球變質(zhì)。但是，它至少會(huì)為以后的訪(fǎng)客提供較小規(guī)模的，更少的敵對(duì)環(huán)境。盡管前景仍然艱難，但這是目前使火星區(qū)域成為不太極端的環(huán)境的最實(shí)用方法。