引言：3月4日，全国政协会间，卫星专家叶培建委员透露，中国准备在2020年发射火星探测器，次年登陆火星。现特邀被誉为“嫦娥之父”的中国月球探测工程首席科学家欧阳自远，解读人类登陆火星后，如何将其改造成“蓝色行星”。

人类通过几个世纪的卓越努力，要将这颗贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界，“地球-火星”将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。

火星——地球的姐妹

火星与地球同属太阳系的类地行星，它是地球的近邻。火星距地球最短距离为5500万千米，质量接近于地球的11%，半径约为地球的1/2，重力相当于地球的1/3，火星的太阳常数是地球太阳常数（日地平均距离上，大气顶界垂直于太阳光线的单位面积每秒接受的太阳辐射）的43%。

火星的自转周期约为24.66小时，与地球的24小时相近。火星的绕日公转周期为687天（地球为365天），一个火星年相当于1.89个地球年。由于火星的自转轴倾角为25.2°，与地球的23.5°类似，因而火星和地球在一年之中，都会有春、夏、秋、冬的季节变化。

远古时期的火星，曾是一个气候湿润、生态环境较适宜生命繁衍的世界，大气层也比现在稠密，表面曾出现过辽阔的海洋、星罗棋布的湖泊、涓涓流水的河流和洪水泛滥形成的冲积扇。各种理论研究表明，当时火星表面的水体总量，平均可覆盖火星表面深达100米。然而，火星表面的水体有相当一部分通过大气、电离层被太阳风吹走而丢失；另一部分，则可能以冻土和地下冰层的形式被保存了下来。

现在，火星表面几乎没有液态水的活动，人们只能看到它们的“遗迹”——在火星的北半球，裸露着干涸的海洋盆地、湖水蒸发后留下的各种盐类矿物的小洼地和一些已经干涸殆尽的古河床。

如今的火星仅保留了一个稀薄的大气层，其中的大气成分组成以二氧化碳为主，占95.3%，其他微量气体有氮、氩、氧、一氧化碳和痕量水蒸气、甲烷等，火星的大气压是地球的0.6%~1%。这里的冬季最低温能达到-125℃，夏季最高温度仅为22℃，平均气温是-63℃。火星表面的风速极大，易诱发区域性或全局性的尘暴，相对于地球来说，这里可谓是“寒冷”“干燥”“贫瘠”“荒芜”的代名词。

探测火星，为了“再造一个地球”

既然火星有这么多“槽点”，为什么科学家还要花大力气去探测火星呢？目前，科学家们已多次召开“改造火星”的研讨会，严肃探讨了将其改造成“蓝色行星”的可能性，提出了改造愿景、科学步骤和实施方案。要将火星再造成一个“地球”，首先要提高火星表面的温度；其次，增加火星大气的浓度，改变大气组分；第三步，建立火星表面的生态环境；第四步是建立火星农牧业，解决粮食自给问题；第五步，也是非常重要的一步，要建设能源和原材料供给相关的工业设施。等这些都具备了，就可以开始建设人类的生活基础设施，实施火星旅游或移民了。

火星改造的最重要前提，就是头两步。为了提高火星表面的温度，有科学家提出在火星上建造“超级温室气体工厂”等多种方案，通过制造四氟化碳等高效温室气体，引发大气层的温室效应，使其表面趋暖。如果科学家加热火星表面、加厚火星大气层成功，会使火星极地冰盖的干冰融化，释放出二氧化碳，而二氧化碳增多又可增强大气层的温室效应。待极地水冰和火星土壤中的水冰逐渐融化后，一旦火星赤道附近的温度长年保持在0℃以上，就可以有稳定的液态水供应。

在这个基础上，人类就可以选择培育能促进光合作用的菌类和苔藓，在火星上逐步开展植树造林。光合作用使二氧化碳逐渐变成氧气，进一步培育出能释放更多氧气的超级植物，加快火星上氧气的增长速度，逐步改变火星大气的组分。随着大气浓度和氧气浓度的提高，未来的火星居民可能不用穿太空服，就可走出户外，普通飞机也可以在火星上起降……可以想象，红色火星将逐步被改造成绿色火星、蓝色火星。

大多数研究行星科学和深空探测的科学家坚信，通过人类的智慧和努力，火星完全能被改造成生机盎然的“小地球”，再现“青山绿水”，成为人类的“第二家园”。人类自1960年以来已发射了40余个火星探测器，实现了飞越火星、环绕火星探测、着陆器与火星车探测等多种探测方式，目前正计划开展火星无人取样返回和载人登陆火星探测。可以说，火星是地外行星中“最耀眼的明星”，无论从探测次数还是认知程度来说，都是人类当之无愧的“宠儿”。

作者：中国月球探测工程首席科学家 欧阳自远

出品：科普中国