火星完全可以被改造成生機盎然的『小地球』，
再現『青山綠水』，
成為人類的『第二家園』。
歐陽自遠· 中國科學院院士
格致論道第93期 | 2023年4月8日 北京
各位朋友們大家好！我今天要講的題目是《火星：人類的第二個棲息地》。
宇宙的驕子——地球
為什麼說這個題目？我首先要問大家，太陽系裡唯有地球生機勃勃， 誕生了上千萬個物種。
難道真的是天緣巧合，隻有地球有生命，別的就沒有嗎？
▲ 地球
經過人類半個多世紀的探測，我們知道，現在太陽系裡可能隻有、也應該隻有地球才有那麼多物種，而且成長了具有高等智慧的人類。
所以我們的地球是宇宙的驕子。
所有的探測證明，太陽系裡也許有可能曾經存在過最低等的生命，絕對沒有外星人，這是現在已經探測清楚的。
但是太陽系以外，人類要飛出太陽系管轄的范圍，大概要飛3萬年才能到隔壁的那個太陽管的行星裡頭，所以我們現在飛不出去。
在浩瀚宇宙中，唯有太陽系的地球，碧海藍天、風景秀麗；風起雲湧、氣象萬千；生機勃勃、物種繁茂。
人類的誕生與進化建立了高度文明的社會，地球是一顆各種機緣巧合、奇跡匯聚的行星。
▲ 小天體撞擊地球
但是地球存在著很多可能將要發生的、不定的、帶有毀滅性的因素，第一就是小天體撞擊地球。
地球挨過多次撞擊，特別是6500萬年以前一個小行星撞擊下來以後，導致了整個地球表面以恐龍為代表的生物物種的滅絕事件。
▲ 恐龍滅絕事件
撞擊以後形成的塵埃佈滿了整個天空，遮住了70%的陽光。
寒冷降臨到地球上，大部分植物都遭到毀滅，恐龍的食物鏈中斷了。
當時還有其他物種，由於海嘯巨大，整個環境突變，導致以恐龍為代表的100多萬個物種被滅絕。
地球存在潛在的威脅，小天體再撞擊地球，地球的生態環境徹底崩潰，生物物種大滅絕。
這在6500萬年以前已經發生過一次了，大概平均不到1億年有一次這麼大的撞擊。
那次是撞擊在墨西哥魔鬼角，砸出來一個300公裡直徑的巨大的撞擊坑，所以以後小天體再撞擊怎麼辦？
地球上大約有180個撞擊坑，月球上大概有600多萬個撞擊坑，最大的撞擊坑在南極，它的直徑達到1680公裡。
▲ 月球——地球的忠誠保衛者
月球以它微弱的身軀抵禦了大量的小天體，本來沒有月球的話一定會撞擊地球的，幸好月球抵擋了很多。
你看月球表面被砸得坑坑窪窪的。
▲ 大規模核戰爭將徹底毀滅地球生態環境
還有，大規模的核戰爭將徹底毀滅地球的生態環境。
中國作為一個負責任的大國，堅決反對核戰爭，堅決反對進行戰爭的挑釁。
我們要維持和平，保持地球美好的生態環境，制止大規模核戰爭的爆發。
太陽系唯一的選擇——火星
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我們終究還是想，能不能找到第二個棲息地？萬一地球遇到了什麼不可抗拒的、巨大的、全球性毀滅的災難，那麼還有一個地方讓人類居住。
現在整個太陽系裡唯一的選擇就是火星。
為什麼要選火星呢？大家知道，水星是最靠近太陽的，它比月球大一點。
水星是人不能居住的，它白天的溫度420°C，夜裡的溫度-180°C，溫差600°C，這麼嚴酷的環境。
▲ 水星
另外水星轉得很慢，它的一天等於它的兩年。
你在水星上居住，有一年是420°C，有一年是-180°C，不可能生存的。
▲ 金星
還有第2個最靠近太陽的行星，那就是金星。
金星的表面溫度480°C，而且大氣很濃密，達到92個大氣壓，人根本不能在金星上生存的。
在這樣一個背景下，不可能去選擇水星和金星。
第3個是地球，第4個是火星，火星最有可能。
再外面那4個特大天體，表面都是氣體，巖石核相對比較小。
▲ 月球
在4個類地行星裡，地球有一個衛星月球。
它糟糕透了，沒有大氣，是超高真空狀態。
白天的溫度110°C，晚上的溫度-190°C，另外它沒有空氣，也沒有磁場保護，所以人類隻能住在密閉的屋子裡頭，一出去就得穿航天服，不能大規模讓人們居住。
月亮是地球的『親生女兒』，我們做過它們的母子『基因關系』，它就是地球身上的一塊肉，這裡我不詳細談。
火星有兩個小衛星，則是被它抓過來的。
那4個大行星的衛星很多，像木星有79個月亮，大概木衛二它表面是冰，冰底下有海洋，海洋裡面有火山，有可能繁育生命，但是現在沒有找到任何證據。
土星有82個月亮，我們能不能找到可以居住的地方？是不可能的。
土衛六有很多甲烷的海洋、河流和湖泊，這個當然做燃料很好，但在那麼遙遠的地方人類是難以生存的。
看向太陽系以外，國際上發射了很多空間望遠鏡，最有名的像哈勃望遠鏡、開普勒望遠鏡，最近又發射了韋伯望遠鏡。
這些望遠鏡看得很遠，甚至可以看到幾千個光年，但現在也沒有找到什麼生命的證據，所以這真是太奇怪了。
現在運用這些空間望遠鏡，已經發現的地外行星是3700個左右，大部分都是巨大的巨行星，而像地球這樣的也有，還不少。
科學家們最後發現最接近地球的行星，大概距離地球500光年。
什麼意思呢？就是我們現在看見它的是500年以前的情景，它那個時候的光才傳到我們這兒。
它來看我們的話，不是中華人民共和國，是明朝的時候，500年以前的光才傳到它那兒。
▲ 火 星
這樣的話，可以居住的行星現在來說還真沒有找到，所以我們唯一的選擇是火星。
為什麼要選擇火星呢？因為火星跟地球一樣，自轉軸也是歪的。
歪了以後繞著太陽轉，地球才會出現春夏秋冬的季節性變化，我們定了24節氣，循環不已，北半球、南半球的氣候完全相反，因為太陽的入射角和入射的通量有很大差別。
▲ 火星探測霍曼轉移軌跡示意圖《圖源： 中國國家航天局》
火星離我們地球5500萬到4億公裡，這次『天問一號』去火星大概要飛7個月左右。
絕對不是網上說的『地球離火星最近的時候飛過去』，瞎說啊，這樣永遠到不了火星。
地球繞太陽轉一圈365天，火星在外面繞更大的圈，是680多天。
隻有火星和地球跟太陽的連線有一個銳角的夾角，這樣從地球出發，飛了7個月以後，剛好火星到達的位置探測器也到，按照這個綠色的線在那跟火星相遇。
▲ 火星表面環境接近地球
火星比地球轉的圈大，所以公轉周期要687天。
太陽常數就是太陽的能量，給火星隻有地球的一半不到，43%。
它的質量、半徑都很小，火星因為離太陽遠，表面溫度是-63°C。
它有河道、湖泊的殘餘地形，但現在一滴水都沒有，太冷了。
在南極和北極地區，有水冰和幹冰積累起來，所以火星也是一個不宜居住的天體。
但是太陽系裡無可選擇，隻能考慮到能不能改造火星。
火星氣壓隻有地球的1%，空氣非常稀薄，風速很快，經常發生颶風、沙塵暴，氣候很惡劣，但比起別的行星還是可以改造的。
從這些條件比較起來，人類假如要增加一個棲息地，唯一的選擇就是火星。
人類探測火星進行了51次，成功的大概隻有26次，隻成功了一半。
我們中國隻探測了一次，是成功的一次。
火星探測的主要科學問題
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既然火星很類似於地球，火星孕育過生命沒有？能不能找到它存在過生命，或者現在還有生命的跡象？
所有去探火星的第一個目標都是說『火星是否還有生命』，結果很失望，我們沒有探測到，哪怕是細菌也沒有探測到。
接下來的探測目標是火星的磁場。
由於火星內部的能量已經消耗完了，沒有火山活動，也沒有內部電流運動造成的南北兩磁極，最後形成磁場保護天體。
地球就有啊，但火星很遺憾已經沒有了，不知道它什麼時候消失的。
另外，我們要探測火星的表面物質、地質特點、構造區劃、內部結構，還要比較8大行星來研究火星的起源與演化，這是太陽系起源與演化的一部分。
還有一個總的目標：探討火星的長期改造與今後能否大量移民。
這是我們人類有第二個棲息地的前提，為人類社會持續發展服務。
▲ 『天問一號』
所以2020年我們發射了『天問一號』。
這次去跟探測月球不一樣，而且還是有很大的差別。
▲ 中國首次自主火星探測任務示意圖《2020》
這裡面是兩部分探測，一部分是衛星繞著火星運行，所以整個火星都可以探測到，對火星進行全球性探測。
另外，我們還有一個火星車著陸在火星上。
火星車走下來以後，可以精確探測火星表面的結構、成分、構造，有沒有地下水還有火星的其他一些研究。
這樣構成了天上、地下聯合探測火星，這比其他國家要精細得多，而且可以比較完美地來探測火星。
我們著陸在火星的什麼位置呢？火星古代的時候北半球有一個大海，這個地方是大海邊緣的烏托邦平原，是比較平緩的。
我們首要確保不受地形影響，否則著陸器一歪了、倒了，火星車也倒了，一定要保證技術上的安全，所以著陸在烏托邦平原。
我們在著陸區會進行詳查，探測火星的磁層、電離層、大氣層等等，還有火星的各種物理場包括磁場、重力場等等，全面地對火星進行探測，重點是火星車路線上的沿途探測。
我們現在還在火星上繼續工作，等火星車不能走了，探測器完成任務了，那就讓它墜落在火星上。
下面一步是火星采樣返回，雖然現在人類已經采到了很多火星掉下來的石頭，叫火星隕石，但是很遺憾，我不知道它從火星哪個地方掉下來的，所以一定要現場采樣。
現在美國正在火星采樣，下一次要把樣品帶回來。
我們中國就準備像『嫦娥五號』一樣，落下去采樣，再把樣品采回來。
改造火星的科學步驟
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火星最像地球，所以是全世界深空探測裡的重點探測對象。
我們將來有望在幾十年內，或者更長一點時間把火星改造成為一個適宜人類生存與發展的藍色星球。
在1998年以後，陸續開過幾次國際會議，我也參加過火星探索的國際會議。
我們希望提出一個總體方案，如何去把火星改造得適宜於人類生存與發展。
後來馬斯克說你們科學家太慢了，最好到火星上炸它1萬個氫彈，讓火星南北極的冰融化，河道裡頭不就有液態水流動了嘛，然後你再慢慢改造。
其實他這個辦法是比較冒進的，10000個氫彈，1%出事就100個氫彈，你將對火星造成損害還是有好處啊？還有很多其他問題，所以科學家都不贊成。
現在主要的問題是如何提高火星表面的溫度。
火星的年平均溫度是-63°C，要讓液態水能夠在表面存在，就一定要提高火星表面的溫度。
接下來，就要增加大氣的濃度，要改變大氣的組分。
要建立火星的一個生態環境系統，然後再逐步地去發展火星的農牧業，解決糧食和副食的自給問題。
接下來，建設能源和原料、原材料的工業設施，建設人類生活的基礎設施，然後再能實現火星旅遊和火星移民。
在中國探測火星以前，我寫了一本《火星科學概論》，專門介紹火星相關的各種科學特征。
我也寫了一本《再造一個地球——人類移民火星之路》，講述了改造火星成為一個適宜人類生存與發展的綠色星球的總體計劃、科學步驟和關鍵技術。
總結了7個方面，一步一步做下去，我們一定能夠實現。
我們地球上嚴格限制碳排放，化石能源就是煤、石油、天然氣要限制利用，再利用下去地球會越來越暖，生態環境遭到破壞。
但在火星你可以大量建設很多排放超級溫室氣體的工廠，這個有很多方案，制造四氟化碳等高效溫室氣體，引發大氣層溫室效應，使它表面慢慢地提高溫度。
這樣的話，加熱火星表面、加厚火星大氣層逐漸成功，使火星極地冰蓋的幹冰融化。
火星極地的冰跟地球不一樣，地球都是水冰，火星還有很多幹冰，幹冰就是二氧化碳。
結果也釋放二氧化碳，水冰也釋放，爭取在赤道附近氣溫可以達到15°C左右，這樣它就有水流動了。
你現在去火星隻能住在密閉的屋子裡頭，因為你不能跟外面接觸，外出就要穿航天服。
月球上不穿航天服很快就會死亡，因為它是超高真空。
而火星氣壓隻有地球的1%左右，也是不能讓人們生存的。
要麼你住在地下，挖個洞在裡面工作，你把它封閉起來，局部改造，引種地球容易生長的一些植物，讓它產生光合作用，吸收二氧化碳，生產氧氣，改造火星的大氣。
人們可以選擇促進光合作用的菌類和苔蘚，在火星上逐步開展植樹造林計劃，光合作用使二氧化碳逐漸變成氧氣，進一步培育出能夠釋放更多氧氣的超級植物，加快火星上氧氣的增長速度，逐步改變火星大氣的組分。
隨著大氣濃度和氧氣濃度的提高，未來的火星居民可以達到不用穿航天服就可以走出戶外，普通飛機也可以在火星上起降了。
▲ 紅色火星將逐步被改造成綠色火星、藍色火星
這樣改造火星以後，植物也繁茂地生長了，人類建設的一些工廠也逐步慢慢建設起來，紅色火星將逐步被改造成為綠色火星，最後改造成為藍色的火星。
再造『第二家園』的誘惑
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通過人類的智慧和努力，火星完全可以被改造成生機盎然的『小地球』，再現『青山綠水』，成為人類的『第二家園』。
一旦地球上有難以抗拒的、帶有毀滅性的一些事件發生，假如還有一個棲息地成為共同生存的避難所，這樣至少可以確保人類的延續。
人類太珍貴了，現在在宇宙裡沒有發現第二個具有這樣高度文明、具有智慧、能夠掌握科技手段的生物。
所以我們想能不能把人類的家園分成兩個地方，即使毀了一個地方，還可以保存一個地方。
根據火星目前探測的結果以及各種理論的計算，假如改造好火星，也是在我們太陽系的宜居帶裡頭，所以我們是可以大量移民到火星的。
▲ 國家航天局、中國科學院聯合發佈的中國首次火星探測火星全球彩色影像圖
我們現在做出來火星的第一幅高精度影像圖，這個是在貴州的中國科學院地球化學研究所，就是我在的研究所參與做出來的，最近評了貴州省的自然科學一等獎。
我們將逐步地把火星研究深入下去，以後地球、火星將成為人類社會持續發展的命運共同體，這是我們的一個期望。
現在全世界的科學家都矚目如何去改造火星，我希望年輕的朋友們以後能夠擔當起這個責任，為人類命運共同體最後能夠永久安寧、幸福地生存與發展做出你們的貢獻。
謝謝！
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