只需一个人造磁层，火星就有望成为第二地球？?

与其他星球比拟，地球无疑长短常幸运的，因为地球四周有庞大的磁场网。在磁场的庇护下，地球大气层才没有被狠恶的太阳风吹走，生命才得以存活。

火星常被看作第二个地球，因为火星与地球有很多相似之处。在火星形当作初期，也曾像地球一样有过壮大的磁场，那时火星比此刻加倍暖和潮湿。

现在，火星的磁场已经形同虚设，火星的大气层也变得很是稀薄，整体天气又干又冷。

这就激发了一个有趣的问题：若是有一个壮大的磁层庇护火星不受太阳风影响，火星会再次拥有更厚的大气层、更暖和的天气和液态的地表水吗？

NASA行星科学部本家儿任詹姆斯·格林（James Green）认为，这是有可能的。

詹姆斯·格林

在人力介入下，也许无需几多亿年，这些转变就能实现。

NASA的人造磁层设想

在NASA总部进行的“NASA行星科学2050年愿景钻研会”（NASA Planetary Science Vision 2050 Workshop）上，格林就若何重建火星磁场，若何改善火星天气等问题，展示了模拟尝试、相关模子以及初期设想等。

NASA设想成立一个“磁力盾”来庇护火星免受高能太阳粒子危险。这个盾牌由一个庞大的偶极子构成——一个壮大到足以发生人工磁场的闭合电路。在模拟中，火星将位于人造磁场相对平安的磁从头至尾处。模拟尝试成果显示：在人造磁场庇护下，太阳风对火星大气的大规模粉碎遏制了，火星的天气也发生了重大转变。

“太阳系是我们的，火星当然也不破例。”格林在钻研会上说，“可是人类要想摸索火星，需要更好的情况。”

L1处火星和太阳的引力大致均衡，是以在此处制造一个足够大的人造磁层，可以使火星位于磁场的磁从头至尾处受到庇护

这种革新属于“地球化”吗？（注：所谓地球化，是指使外星情况更适宜人类栖身）早在几十年前，就有人提出这个问题，格林没有直接给出必定回覆。

“我所理解的地球化，是人类居心标的目的行星大气中直接添加气体。”他在一封电子邮件中写道，“也许我有些吹毛求疵，但在模拟尝试中，我们没有标的目的大气中添加任何工具。现实上，这个尝试只是加快了可能需要更长时候才会发生的天然过程。”

他还提到，很多专家认为无论人类插不插手，火星城市变得加倍暖和，大气层也会变得更厚。而若是我们什么都不做，这一过程需要破费很长时候。

火星的曩昔与将来

为了进一步搞懂这个问题，我们先往返顾一下火星的汗青。

约35亿年以前，火星的大气层比此刻要厚得多。在大气层的庇护下，火星概况温度适中，大量地表水流动、堆积，甚至形当作了海洋。（也许，最初的生命也呈现了。）可是，在火星内核因不明原因冷却后，由此发生的磁场也随之消逝。掉去磁场庇护后，约90%的火星大气被速度快达250-750公里/秒的太阳风中的带电粒子剥离。

太阳风暴中，火星大气离子被剥离

当然，火星此刻是又冷又干的。可是格林暗示，从太阳系的成长趋向来看，火星会在未来某天再次变暖。科学家们估计，跟着太阳的温度逐渐上升，火星会逐渐变暖，充沛的热量使火星海说神聊极冻结的二氧化碳释放出来，使得水冰（由水或融水在低温下凝结的冰）流动起来，并最终转化当作某种温室气体。可是，这个过程估计需要破费7亿年。

“关头是，我们此刻知道火星磁场好久之前就消逝了，太阳风从那时起就一向在剥离火星大气层（尤其是氧气）。从某种水平上来说，太阳风与火星的逸出气体连结了一种均衡。”（逸出气体是指星球地表下释放出的气体化合物。）格林暗示，“若是我们能大幅削减气体逸出，跟着时候推移，火星将会呈现高气压大气层。气压升高会引起气温上升。我们还没有精确测算出新的均衡将会是什么样子，事实需要多长时候。”

他们需要在大气模子中额外增添一些物理学模子，因为跟着时候推移，动力学常识将会变得加倍主要。但格林坚信，这些物理模子会获得成长。他还暗示，欧洲航天局（European Space Agency）的绕火星大气探测轨道飞翔器，可以或许识别出可能在火星大气中阐扬主要感化的分子和化合物。

探测器

是以，从火星的新磁场模子和火星将来天气展望来看，什么时辰我们才能真正改善火星天气，使它适合人类保存呢？

气压的一个小转变就能防止宇航员的血液沸腾，这样一来为宇航员设计防护服和衣服会加倍简单。可是此刻火星上的日平均温度转变规模约为170华氏度，需要一些本色性的大气改变才能使其更适合人类保存。

格林的钻研会重点会商了21宿世纪中期可能发生的问题，他但愿那时人类能在人造磁场范畴取得一些进展。

NASA“火星全球探测者”拍摄的海说神聊极冰盖，约620英里宽，白色部门本家儿如果水冰。仅在海说神聊方冬季，冰盖上冻结的二氧化碳厚度就会增添约一公分。

这篇论文的有趣之处在于，NASA尽力将各类根基模子联系在一路，从展望火星全球天气到火星上的太空气候，无所不包。例如，为火星建造人造磁层模子依靠于NASA的太阳物理学研究——一项对太阳的高级研究。

普林斯顿大学副研究员、火星太空气候专家董川飞是论文作者之一，介入了大量建模工作。他操纵树状块自顺应太阳风迎风方案（BATS-R-US）模子来测试人造磁层的屏障结果。成果表白，当人造磁场足够壮大时，屏障结果很是显著，能大幅削减太阳风造当作的火星大气损掉。他在文中诠释说，人造偶极磁场必需扭转起来防止磁场在白日重连，这样又可以反过来阻止磁场在夜晚重连。（注：磁场重连指磁力线断开后从头联接，过程中会释放大量能量，一般认为太阳风暴就是磁重联导致的。）

若是人造磁场无法反对太阳风，火星可能会掉去更多大气。这就是为什么火星需要待在人造磁层相对平安的磁从头至尾处。

论文写道，人造火星磁层打算听起来可能有些异想天开，但新的研究发现，微型磁层可以用来庇护人类和宇宙飞船。未来，充气布局很有可能发生强度为1或2特斯拉（测量磁场强度的单元）的磁偶极子磁场，可以用来抵御太阳风。模拟尝试显示，火星人造磁场的磁力大约是地球磁场的1.6倍。

论文最后总结道：

“可以确定的是，若是火星平均温度转变4摄氏度摆布，火星的温度就足以融化海说神聊极盖上冰冻的二氧化碳。二氧化碳是一种温室气体，大气中二氧化碳含量增添会导致气温升高，让海说神聊极冰盖中的水融化。据估量，火星的古代海洋有近七分之一被冰冻在极地冰盖中。温度上升后，火星可能会再次当作为近似地球这样的宜居星球。我们会对模拟成果进行评估，估测需要多久火星才能当作为适宜人类栖身、研究的新星球。”

来历：nautil.us

翻译 | 田晓娜；校对 | 黄一当作

版面 | 尹欢欢