本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我在这里写的上一篇文章《火星上的死亡》确实引发了一场讨论。在社交媒体上的激烈评论风暴中，我被视为理智的声音或是一个彻头彻尾的贱民，因为我胆敢暗示某些关于火星探索的大胆想法可能会面临一些相当棘手的障碍。为什么是障碍？因为物理学。因为生物学。
正如我在那篇文章中所解释的那样，我实际上对航天发射产业取得的显著进步感到非常兴奋。但是，如果我们认真对待像人类在火星上大规模定居这样的想法（撇开地球正在经历挑战人类的变革时我们优先事项的合理担忧），我们需要进行更长时间的对话，并谨慎对待我们的热情。仅仅是为了确保当失败发生时，我们不会因为我们的期望过高和不切实际而放弃。
本着这种精神（不应被视为严格的分析，而是一些需要思考的要点），这里有一些关于人类在火星上存在的问题
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火星表面可能很糟糕，但它比月球或金星更宜居，对吧？
在许多方面，这是事实。火星有适度的大气层，因此您不必与绝对真空作斗争。或者像月球上那样极端的温度变化。或者金星上令人窒息的压力。虽然，大约是地球海平面压力的0.7%，任何在火星上的徒步探索都需要某种形式的全压力服。这既是为了阻止您的身体以令人不快的方式肿胀和出血，也是为了确保足够的氧气被输送到您的血液中。
即使加压到大约地球表面压力的1/3（如目前美国宇航局在近地轨道上的“软”EMU宇航服），这意味着您需要在宇航服中保持接近100%的氧气氛围，并且将面临“预吸氧”协议，以防止减压病，即氮气气泡在您的体内形成。在国际空间站上，美国宇航局的预吸氧程序可以持续4-12个小时，具体取决于太空行走所遵循的协议。换句话说，您不会在晚餐后匆忙穿上宇航服在火星上散步，除非您一直呆在低压、高氧环境中（这会增加火灾的危险），或者穿上高压宇航服---这肯定正在开发中。
低压、非常干燥的火星大气也意味着挥发性物质往往会很快沸腾或升华。暴露在火星低纬度地区（温度较为温和）的固态或液态水会很快变成蒸汽。除非您将它们密封在密封的容器中，否则无法将大块的极地水冰运回营地。任何暴露在原始环境中的粘合剂、密封剂和其他材料也会受到限制（也是因为阳光的紫外线损害，这是显著的）。
地球表面重力加速度的三分之一听起来不错，是吧？
表面上也许是这样。你会感到轻飘飘的，更轻，移动身体所需的力气更小。但是我们真的不知道0.37g长期会对人体产生什么影响。我们有关于极端情况的良好数据：1g和微重力（或零重力）。我们知道微重力是具有挑战性的，需要付出很多努力才能避免最糟糕的生理影响：从骨密度急剧下降（以及当所有钙试图排出你的系统时肾脏的压力），到心血管变化、即时和长期的表观遗传变化，以及视力障碍，这可能与大脑脑室中脑脊液增加有关（这也可能对认知产生影响）。药物治疗方案可能会有所帮助，但如果您留在火星上，它们可能是终生的方案。这意味着要么依赖地球的药品供应，要么进行大量的内部生产。
也有一些实验模拟了较低重力对人类行走速度的简单影响。由于我们解剖结构和步态的性质，似乎我们在火星上体重会减轻，但我们只能以大约正常速度的一半舒适地行走。火星奥运会可能不会那么令人兴奋。
但是火星拥有丰富的自然资源可以自给自足，对吗？
是的。火星总共有大量的水（在地下冰和普通风化层中结合），并且其表面矿物成分在许多方面都非常熟悉。它接收到大量的太阳电磁辐射---在火星上每平方米的功率约为地球上类似地点的60%。并且在极地地区有大量的冻结二氧化碳沉积物。问题在于首先要如何获得其中的任何一种。
以风化层（土壤）为例。好奇号探测器的数据表明，按质量计算，风化层中有1-3%是水。因此，原则上，烹制风化层以释放水，然后冷凝它，可以提供实用的水源。但有一些注意事项。
首先，如果您想用这些水来自然地种植食物（例如土豆），火星土壤很糟糕。这是因为它实际上是有毒的，因为它含有称为高氯酸盐的含氯化合物。地球上对暴露于火星上高氯酸盐水平的植物进行的实验表明，大多数物种都会受到影响。那些具有抵抗力的物种最终会在其结构中具有高浓度的高氯酸盐。您不想吃那个。
有一些地球微生物实际上会消耗高氯酸盐（因为它们是富含能量的氧化剂），并且已经被用来帮助清洁地球上的受污染水。因此，在火星上进行耕种必须进行大量的精心准备工作，以去除水和土壤中的毒素，并确保获得合适的养分（即使在水培种植中）。食物生产的规模越大，挑战就越大。
这就是火星上大多数丰富资源的问题所在。它们需要大量而仔细的提炼和净化，可能除了蛮力应用（例如电解水以制造氧气和氢气）之外。在所有情况下，这都需要大量的能量预算。在您忘记之前：拥有氧气不足以使人类快乐，您还必须清除我们呼出的空气中的二氧化碳，否则我们会死亡---这涉及更多的能量使用和材料，以及植物生命在火星上可能发挥的关键作用。
我们最终将改造火星，那才是真正的解决方案，不是吗？
如果我们真的知道如何实现这样的事情，而不仅仅是纸上谈兵，那可能会是。我以前在这些页面上写过关于这个话题的文章。这需要规模超过我们以前尝试过的任何事物的工程。它甚至会超过我们在过去几个世纪里对地球大气中二氧化碳浓度造成的无意影响的规模。
我们可以加热火星的极地地区（也许使用轨道反射镜），释放冻结的二氧化碳以加厚大气层。我们可以引入彗星和氨气，以增强温室效应，并在大气层中建立富含氮的化学缓冲层。我们可以尝试改造能够改变土壤化学成分并向大气中添加分子的微生物。
但我们可能无法预测所有结果。如果这些工程中的任何一项真的奏效，我们就会拥有一个新的行星，拥有新的气候带和大气环流（龙卷风、飓风、在数十亿年的干旱之后的降水），这些都将因为这些事情的本质而变得不可预测和棘手。如果地球化改造只是让火星变成一个充满漩涡的地狱怎么办？
那么接下来呢？
这个列表可以继续下去。重点不是要拒绝我们关于让人类登上火星的任何想法，甚至建立像埃隆·马斯克这样的人正在谈论的那种存在性对冲基金，或者过早地否定那种关于我们物种未来应该如何发展的扩张主义（而且相当不合时宜）的观点。所有这些都值得讨论，也许值得采取一些行动。但是不要自欺欺人地认为我们知道如何真正做到这一切，或者在这个过程中不会杀死很多人。弄清楚细节是关键。最好的旅程通常是做好充分准备的旅程。