行星科学家称纳米颗粒变暖有可能使火星变暖

火星表面三分之一的浅埋水层，但目前温度过低，不适合生命生存。利用温室气体加热火星的提议需要大量火星表面稀有的成分。然而，新研究表明，用火星上现成的材料制成的人造气溶胶(例如长约 9 微米的导电纳米棒)可以比最好的气体更有效地加热火星 5,000 倍以上。

火星地球工程的概念经常出现在科幻小说中。

然而，现实生活中的研究人员也在探索融化和释放冰冻地下水的潜在技术，使火星环境更加适合生命生存。

许多此类策略都涉及基于温室气体的变暖，但地球上产生温室气体所需的原料却很少。

西北大学的萨玛内·安萨里博士和同事说：“干涸的河谷穿过火星曾经适宜居住的表面，但如今冰冷的土壤对于地球生命来说太冷了。”

“溪流可能早在60万年前就已流淌，暗示着该行星即将成为宜居行星。”

“人们提出了许多方法来加热火星表面，即关闭以波长 22 和 10 微米为中心的光谱窗口，通过这些窗口，火星表面会被上升到太空的热红外辐射冷却。”

他们表示：“现代火星拥有稀薄的二氧化碳大气层，通过 15 微米波段的吸收仅提供 5 开尔文的温室效应，而且火星显然缺乏足够的凝结或矿化二氧化碳来恢复温暖的气候。”

“可以使用人工温室气体(例如氯氟烃)关闭光谱窗口，但这需要挥发约100,000百万吨的氟，而这种物质在火星表面很稀少。”

“天然火星尘埃气溶胶提出了另一种方法。火星尘埃几乎全部来自火星表面富含铁的矿物的缓慢粉碎。”

“由于体积小(有效半径为 1.5 微米)，火星尘埃会被抬升到高海拔地区(尘埃质量混合比峰值的高度为 15 至 25 公里)，在火星的天空中始终可见，最高可达 60 公里以上的高度。”

“天然火星尘埃气溶胶会降低白天表面温度，但这是由于人造尘埃的成分和几何特性可以改变。例如，长度约为上升热红外辐射波长一半的纳米棒应该会与该辐射产生强烈相互作用。”

在他们的新论文中，安萨里博士和合著者提出了一种使火星变暖的替代策略：将由火星可用的铁和铝制成的 9 微米长的纳米棒雾化。

这些棒状物体的大小与天然的火星尘埃相似——本质上比闪光物略小——并且散开后应该能够飞得很高。

同时，这些棒状物的其他特性可以帮助它们比自然尘埃沉降得慢 10 倍。

研究人员使用 MarsWRF 全球气候模型的一个版本和另一个补充 1D 模型评估了他们的提议。

他们的研究结果表明，这些棒会放大到达火星表面的阳光并阻止地面热量散失。

事实上，每秒持续释放 30 升纳米棒可使火星整体温度比基线升高 30 开尔文以上，并导致冰融化。

几个月后，大气压力将上升 20%，为二氧化碳挥发的前馈循环创造条件。

值得注意的是，纳米棒的形成过程仍需数百年时间，而且并不能确定地使火星具备支持人类生命的能力。

科学家表示：“单单提高火星温度不足以使该星球表面适合含氧光合作用生命生存。”

“另一方面，如果能在火星表面建立光合生物圈，或许借助合成生物学，这可能会增加太阳系人类繁荣的能力。”

该团队的研究成果今天发表在《科学进展》杂志上。