将火星改造成适宜生命生存的世界，不必是一项需要举全星球之力的艰巨任务。
一项新的研究表明，人类可以通过在火星表面或上方铺设薄薄的二氧化硅气凝胶层，相对便宜且高效地使红色星球的部分区域适合居住。这种绝缘的气凝胶将使地面升温到足以融化水冰，并且还会阻挡有害的紫外线（UV）辐射，从而有可能创造一个植物和其他光合生命可以茁壮成长的环境。
研究团队成员表示，我们可能很快就能开始这样做。
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哈佛大学环境科学与工程副教授、主要作者罗宾·沃兹沃斯在接受Space.com采访时表示：“我们希望考虑一些在十年内可以实现的目标，而不是那些未来几百年，或者可能永远无法实现的目标，这取决于人类的能力。”
火星表面在远古时期非常适宜居住，拥有湖泊、河流，甚至还有一个巨大的海洋。 但在大约 40 亿年前，该行星失去其全球磁场后，情况发生了巨大变化。
来自太阳的带电粒子开始剥离火星曾经浓厚的大气层，最终将其减少到一个无法保持过多热量或阻挡紫外线辐射的薄层。 结果，地表变得非常寒冷和干燥，留下地下含水层可能是地球生命唯一的潜在居所。（一些研究人员确实认为，火星地下今天很有可能支持微生物生命。）
许多关于使火星表面更适合居住的讨论都集中在将大气层恢复到以前的辉煌状态——例如，通过蒸发大量的水冰和冻结的二氧化碳来加强大气层。 但正如沃兹沃斯上面提到的，这种“地球化”的努力将是极其困难、昂贵和耗时的。
他和他的同事可能找到了一条替代道路。 沃兹沃斯说，他们的灵感来自对火星两极二氧化碳冰盖上黑点的观察。 这些斑点被认为是“固态温室效应”的结果——阳光被吸收并加热半透明的雪和冰的内部，从而融化这些物质。
沃兹沃斯和他的团队着手用二氧化硅气凝胶实现类似的效果，二氧化硅气凝胶由纳米级的二氧化硅簇连接成网络组成。 这种材料的体积中有 97% 以上是空气，在地球内外被广泛用作绝缘体。 例如，二氧化硅气凝胶是被动加热建筑的常见特征，薄薄的二氧化硅气凝胶层帮助美国宇航局的“勇气”号和“机遇”号火星探测器在寒冷的红色星球夜晚保持温暖。
研究人员在实验室中使二氧化硅气凝胶暴露在火星条件下，并用到达红色星球表面的相同数量的太阳能照射该材料。 他们发现，一层仅 0.8 英寸到 1.2 英寸厚（2 到 3 厘米）的气凝胶层就可以将其下方地面的温度提高惊人的 90 华氏度（50 摄氏度）。 这足以融化地表下的冰，并使其在火星上全年融化到数米深处。 团队成员表示，二氧化硅气凝胶可以阻挡紫外线，因此它们还可以保护其下的任何东西免受有害辐射。
气凝胶可以直接放置在行星表面，像瓷砖一样铺在红色土壤上。 或者它可以用来建造温室，在温室中可以种植粮食作物和其他植物，沃兹沃斯说。
沃兹沃斯通过电子邮件告诉Space.com：“将其铺开到更大的区域将使固态温室效应更加有效，因为从侧面散发的热量的比例会更少，但在温室中仍然可以获得可观的升温。 无论您是将气凝胶层放置在地面上还是地面上方，都不会对该效应的基本物理特性产生巨大影响。”
研究人员表示，这种策略很可能在火星的广大区域采用。 几乎在北纬 45 度和南纬 45 度之间的任何地方都能获得足够的阳光来产生可观的升温。 在这个巨大的中纬度带内，有许多区域拥有丰富的近地表水冰和可靠的风（可以将阻挡光线的灰尘从气凝胶上吹走）。
沃兹沃斯强调，这项于今天（7 月 15 日）在线发表在《自然天文学》杂志上的新研究只是第一步。 如果一切按计划进行，第二步将包括在火星类似地点（例如北极或智利的阿塔卡玛沙漠）测试气凝胶技术。
即使这样的现场试验进展顺利，也仍有额外的挑战需要解决。 例如，任务如何准确地在火星上部署二氧化硅气凝胶？ 这些物质是从地球运输而来（考虑到二氧化硅气凝胶非常轻且可商购，这不会太贵），还是在火星上用当地可用的材料制造？
沃兹沃斯和他的团队没有解决这些工程问题。 但是，他说，该团队目前没有看到任何障碍。
还有重要的伦理考量。 例如，人类将地球生物带到另一个星球是否正确，尤其是一个过去可能拥有自己生物圈，并且今天甚至可能拥有生物圈的星球？
但研究人员和任务规划人员多年来一直在辩论此类行星保护问题。 随着宇航员及其携带的数万亿搭便车微生物登上火星表面的探索从科幻梦想走向现实，这场对话只会变得更加激烈。
沃兹沃斯说，气凝胶的想法应该比全球性的地球化改造工作更少争议。
他告诉Space.com：“我认为，采取局部和可扩展的方法，而不是在全球范围内改变大气层的优势在于，您可以事先仔细研究您计划尝试此操作的区域。 而且它是可逆的。”
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