火星上的第一棵树：科学家测量改造红色星球所需的温室效应

火星上的第一棵树：科学家测量改造红色星球所需的温室效应

火星上现有的大气条件使得生命不可能存在。那么，需要多少温室效应才能使火星的寒冷气候变得足够温暖，让树木能够在这颗红色星球上生长？

艺术家描绘火星的改造过程——将其变成一个更像地球的世界。 （图片来源：Daein Ballard，CC BY-SA）

新研究指出，需要增加火星上的二氧化碳（CO2）多少才能支持植物生长，才能将火星温度升高到足以让树木生长的程度。令人惊讶的是，适合红色星球上植物生长的条件并非首先出现在该星球的“热带地区”。

能量平衡

这一未来植物生长场景由波兰华沙理工大学教授罗伯特·奥尔舍夫斯基 (Robert Olszewski) 领导。他和研究伙伴领导了一项火星表面能量平衡研究，例如二氧化碳凝结和蒸发之间的扩散热交换、与地下的热交换以及大气环流的热量传输。

火星地图，热带地区（±25°）已加阴影。由于温室效应足够强烈，火星上的第一棵树生长在希腊盆地热带地区之外。（图片来源：火星轨道飞行器激光高度计 (MOLA) 数据/Olszewski 等人）

“令人惊讶的是，植物生长的条件并非首先出现在热带地区（±25°），而是出现在希腊盆地地区。温室效应的进一步增强扩大了南半球适合植物生长的区域，”一篇新研究论文解释道。

奥尔斯泽维斯基和研究小组成员部分利用 20 世纪 70 年代收集到的海盗号火星着陆器温度和压力数据集，模拟了火星上的各种过程，包括现在和过去/未来时代的过程。

美国宇航局 20 世纪 70 年代的 "海盗 "号火星任务。（图片来源：NASA）

"Olszewski 在最近于德克萨斯州休斯顿月球与行星研究所举行的" 太空生物学与生命未来会议 "上发表的一篇论文中指出："在这里，我们使用基线模型来研究二氧化碳增加加上人为温室增温所引起的温室效应。

高压锅

Olszewski 及其同事评估了火星上所需的总压力、可接受二氧化碳的高比例、所需的氧气、可用水量以及树木生长所需的温度范围。

火星水手谷半球的马赛克拼图，由红色星球上这一巨大地貌的 102 张海盗轨道器图像组成。（图片来源：NASA/USGS/维京计划）

奥尔谢夫斯基指出："火星目前的大气条件不可能存在生命。"火星上植物生长的要求是在地球化和低压温室的背景下考虑的"。研究重点是温度，"因为这是地球形成过程中发生变化的基本环境变量，它控制着二氧化碳的循环和液态水的形成。较厚较暖大气层中的氧气含量仍然是一个重要的单独问题。

生长季节

"重点是温度，它必须高出几十度，而昼夜波动应该低得多。对于树木的生长来说，生长季节必须至少持续 110 个火星日，"研究显示，红色星球上可能达到的最低温度、平均温度和最高温度都是一定的。

Olszewski 及其研究同事指出，在Earth 上，海拔最高的树木主要分布在热带地区，但受热赤道位置的影响。"因此，可以预计火星赤道地区将是第一棵树的所在地"。

未来的火星受到太阳风的直接保护，应该会达到一种新的平衡，使其表面有一个支持液态水的广阔大气层。（图片来源：Daein Ballard, CC BY-SA）

但研究人员观察到，由于火星的轨道偏心率相对较大，南半球在近日点附近的夏季相对温暖。此外，火星的轨道周期为 1.9 地球年。

因此，漫长温暖的南部夏季为树木提供了第一个适宜生长的季节，"Olszewski 报告说。"研究人员总结道："具体来说，我们发现希腊盆地的低海拔为树木生长创造了最初的有利条件。

本文原文来自Space.com，作者伦纳德-大卫（Leonard David）是一位屡获殊荣的太空记者，报道太空活动已有 50 多年。