人类未来可以对木星、火星等行星改造吗，使它们变成类似地球目前的环境水平？
1. 能让木星、土星、海王星、天王星等气态巨行星改造成岩质行星吗？2. 对火星、水星、金星施加人工干预，能够使它们变成地球一样的环境？ 这个话题实在有点大，即使是只挑一个星球，比如只讨论“改造火星”也是一个相当大的话题了。不如我们先来聊聊其中一个小问题：能否利用现有条件提高火星表面的气压和温度。
至于如何保持大气和温度，是否能恢复火星的磁场，这又是另一系列问题了。
<hr/>火星，是太阳系中距离地球最近的行星之一。尤其是当人们拨开金星神秘的面纱，失望地发现金星是一颗极度高温高压、酸性大气还有毒的“死星”之后，火星就变得更像一颗温柔可亲的希望之星了。
种种证据显示，曾经的火星很可能和地球一样，是个宜居的“天堂”。那是30多亿年以前，那时候火星的内部还有活力，外部还有较厚的大气层，磁场还能保护火星上的一切。曾经的火星表面，很可能有过充沛的液态水甚至汪洋大海。
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曾经的火星假想图。来源：NASA
只是如今，它们都消失了。
火星的内部渐渐冷却，磁场慢慢消失，大气层散逸，然后表面的液态水也不能幸免。
火星的表面，最终变成了如今我们看到的这样：寒冷、干燥，一片死寂。
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如今的火星。来源：NASA
但似乎，改造火星并不是没有希望，让火星再一次变得有大气、有水似乎并不是没有可能。
毕竟，近年的许多新发现都是那么地让人欣喜：
[*]2008年，NASA凤凰号着陆器在火星北极附近的浅层地下挖到了水冰；
[*]2018年初，NASA火星勘测轨道飞行器（简称MRO）在火星中纬地区发现了大量纯净的地下水冰（详见：未来的火星移民：凿冰饮水，指日可待？）；
[*]2018年7月，欧空局火星快车号探测器的雷达数据表明，火星南极冰下很可能有盐水湖存在（详见：这一次，我们在火星找到了冰下湖？）。
水有了，那大气呢？
现在的火星只有非常稀薄的大气层，平均表面气压只有6 mbar（也就是0.006 bar，或者600 Pa），距离地球表面的1个标准大气压（可以近似认为1 bar）的水平还太遥远。
那如果把火星现有的二氧化碳储备，甚至含碳储备全部转化成二氧化碳气体，是不是就可以让火星再次有厚厚的大气层了呢？火星的气压提高了，那火星移民们在室外工作的时候就可以不用穿着厚重的增压太空服了呀（不是说不用穿防护服了）。而且二氧化碳这种温室气体可以给火星保温，让火星不再继续冷却下去，液态水也可以在火星表面稳定存在了。想想是挺美的…
远到五十年前的卡尔·萨根，近到SpaceX的创始人伊隆·马斯克，无数人都这么想过，也做过大量可行性研究。
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1971年，卡尔·萨根曾尝试计算如果火星的北极冰盖融化挥发，释放的二氧化碳能否改变火星的大气和生态，让液态水可以稳定存在，当然，那时候的人们对火星南北极冰盖的储量认识是非常不足的。来源：参考文献
然而，2018年8月《自然·科学》杂志发表的一篇观点性的文章却对此不太乐观：以人类目前的技术水平，即使把目前火星上所有的含碳储备全部转化成二氧化碳气体，可能也远远不足以让火星达到宜居星球的标准。观点性文章严格说来并不属于学术论文，这篇文章沿用了前人的研究方法，加入了近20年来多个火星探测器积累的观测数据，重新梳理了火星上所有可能的二氧化碳来源。
火星上有哪些潜在的二氧化碳储备呢？
1）南北两极
火星和地球的自转轴倾角相似，因此火星也有着和地球相似的季节变化，有终年冰封的南北极冰盖，这些冰盖里就有不少干冰（固态二氧化碳）储备。
但是很遗憾，把表面这点冰盖里的干冰全部转化成二氧化碳气体也只能把火星大气压提高2 mbar。
不过，雷达数据显示，埋藏在火星极区地下还有一些干冰，这个更多一点，相当于12 mbar。
此外，根据火星目前极区的温度和压强推测，水分子中可能络合二氧化碳分子，全释放出来的话最多相当于150 mbar，这倒是量挺大的…不过问题是…这只是理论上的估计，实际上根本没在火星极区发现过水分子中络合的二氧化碳，就更谈不上用了。
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火星南北极冰盖，其中既有水冰，也有干冰（固态二氧化碳）。来源：NASA
2）火星表层土壤（风化层）
火星的风化层颗粒可以吸附一定的二氧化碳，例如：平均每克玄武岩可以吸附0.002克二氧化碳，每克绿脱石（一种可能出现在火星上的代表性粘土矿物）可以吸附0.005克二氧化碳，每克橙玄玻璃（一种在富含水和二氧化碳的环境下玄武岩高度风化的产物）可以吸附0.015克二氧化碳。
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火星上三种可能的代表性矿物吸收二氧化碳能力。改编自：参考文献
虽然火星全球的风化层厚度变化很大，不同的矿物种类吸附二氧化碳的能力也不同，但反正，如果把这些二氧化碳都弄出来（甭管怎么弄出来的），满打满算估计相当于40 mbar吧。
3）碳酸盐沉积物
火星的碳酸盐沉积物，很可能就是火星早期大气中的二氧化碳进入岩石中反应形成的，也就是说，它们是曾经火星的二氧化碳以另一种形式贮存起来的仓库。
但火星上目前发现的暴露出来的碳酸盐矿物区域并不多，合理估计可能只相当于0.25 mbar，满打满算也很难超过50 mbar（依然甭管怎么弄出来）。或许火星地下深处可能还有更多的碳酸盐沉积物尚未被发现，但一方面目前的技术探测不到，另一方面以目前的技术也难以挖掘和使用。
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火星勘测轨道飞行器（MRO）数据绘制的北半球低纬区域的尼利槽沟（Nili Fossae）平原成分图，这是火星目前暴露出地表的最大的一片富含碳酸盐矿物的区域。绿色代表富含碳酸盐的成分，棕色代表富含橄榄岩的砂粒，紫色代表玄武岩。来源：NASA/ JPL/Caltech/JHUAPL/Univ.of Arizona
以上这些统统加起来，也就只有地球大气压的10%。
问题是，以目前的技术，这些二氧化碳储备其实不可能达到百分百的利用率，只有其中一部分可以最终变为二氧化碳气体释放到火星大气中。更重要的是，由于没有磁场的保护，火星的大气还在太阳风的轰击之下不断向外散逸——一去不回。
把这些因素也算进去之后，火星的大气压应当只能增长到20 mbar，也就是地球大气压的2%水平，由此产生的温室效应升温最多只有10度，也远远不足以让液态水稳定存在。
也就是说，以人类现有的科技水平，人类如果要移民火星，是不可能自由自在地在户外活动了。
不过呢，也不用太沮丧，火星移民并不是因此不可能了，我们还是能够通过建立封闭的火星基地，或者直接住到地下去，让人类和生物在封闭的环境里建立生态圈，长久地生活下去的。
再说了，封闭的环境更安全，不容易被陨石砸呢。想开点吧…
一点后记
其实这篇写了很久很久很久了，忘记发了…
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参考文献
Sagan, C. (1971). The long winter model of Martian biology: A speculation. Icarus, 15(3), 511-514.
Musk, E. (2017). Making humans amulti-planetary species. New Space, 5(2), 46-61.
McKay, C. P., Toon, O. B., & Kasting, J. F.(1991). Making Mars habitable. Nature, 352(6335), 489.
Jakosky,B. M., & Edwards, C. S. (2018). Inventory of CO2 available forterraforming Mars. Nature Astronomy, 2(8), 634.
Zent, A. P., Fanale, F. P. & Postawko, S. E. Carbon dioxide: Adsorption on palagonite and partitioning in the Martian regolith. Icarus 71, 241–249 (1987). 如果人类未来的技术达到一个新的高峰，行星改造可能不是一个梦。然而，行星改造真的有必要吗？以火星为例，人类没有必要全面改造它的行星环境，因为它的内部能量流失是人类无法阻止的，需要花费极大的代价去改造它，并且最后的结果可能依然是失败的。接下来，我将以火星作为分析对象，阐述人类未来是否有必要改造火星，并且畅想一下未来的火星基地如何建造。
如果以人类现有的技术，我们想实现登陆火星的突破的话，人类如果愿意付出一定的价钱，也就是天量的预算，我们是可以做到的，我们可以把六七十年代的那些最强力的火箭更新甚至做的更好，我们也可以开发出最新的可以着陆火星同时返回火星轨道的大型火箭，这都不是问题。
但是显然它的优先级现在并不高，因为地球上有太多的东西还需要被解决了，比如说我们的技术在很多方面还不是完美的，而且地球上很多国家还在疯狂的内耗，我们还要面临战争的威胁，我们还需要花掉天量的钱来维持军费，这都是代价。
那么如果有一天我们的家园变得不再那么美丽，换句话说，我们已经无法拯救了，我们该怎么办？
也就是说如果地球不再值得人们去居住的话，那么人类就要逃离地球，或者在经过了一定的妥协之后，人类会想着一方面在地球上坚持着努力生存，另外一方面就需要前往火星开拓新的领地。
因为以人类可以预见的几百年内的技术，逃离太阳系前往其他星系是非常非常困难的，因为那些星系动辄以光年来记，光年可是以万亿公里来计的距离，人类是根本就没办法突破的。
而太阳系内距离我们最近的几个金星、水星，包括月球都是很难开发的，土星、木星这些又是气态行星它的内部到底如何？我们完全未知，基本上相对而言，火星是唯一的选择。
显然最理想的话当然是整体开发火星，我们把火星改造成一个像地球一样充斥着各种生命，各种能量形式的生机勃勃的火星。我们可以有很多很多的物种，由很多很多的地貌有湖泊、有森林、有高山。
然后我们也可以利用化学能，包括我们吃的食物都是化学能，我们也可以利用各种水能、风能、电能、核能，这个当然是最理想状态。
但是现实吗？
人类探测火星，六七十年代就开始了，当时的成功率非常低，1/3 都不到，但是苏联和美国前赴后继，苏联更加是屡败屡战。80 年代虽然偃旗息鼓，但是 21 世纪基本上迎来了各国发展的一个高潮，也可以说是整个人类最大的高潮，甚至直到今天，也就是 2018 年上半年，还依然有八个正在工作状态的火星轨道器和探测器在研究火星。
可以说人类现在对火星的研究，已经是越来越深刻了。
那我们先看到它的条件，我们到底有没有必要去全面改造火星？
总体而言，火星的研究大概分为以下几个结论。
第一，火星的地质运动已经极其微弱了，几乎没有板块运动，地底的能量也已经散失殆尽了。
磁场过于微弱，几乎接近于无，那么就意味着它无法防御太阳风和宇宙辐射，也无法保护大气。
另外一方面就是由于没有大量的地质运动，大气是没有任何补充的，没有地下的东西涌出来。
第二就是火星不可逆的水分散失过程。
火星也许在 30 多亿年前和地球的情况比较类似，有海洋和湖泊，可能它们呈现一定的酸性，这是好奇号研究成果，但是它们基本上是能够维持一定的原始生命的。
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🔗App 内查看 去年美国航空航天局（NASA）进行过火星改造的评估，结论是：以现在的技术不可能，在可预见的未来难度也非常高，任何这方面的突破都将会是遥远的未来。
原文：https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2018/mars-terraforming
在另一颗行星上创造类似于地球或至少可供人类居住的环境，即外星地球化是科幻作家热衷描写的情节。科学家也曾提议利用地球化来实现长远的火星殖民。不管是科幻小说还是科研报告里，最常提到的一种手段就是把火星表层内含的二氧化碳气体释放到大气里，提高大气密度，覆盖火星表面来使其升温。
但是，NASA资助的一项研究最近发现：火星表面含有的二氧化碳含量并不够让火星大气升温。要将火星表面恶劣的环境改造成宇航员不需要生命支持系统即可生活的状态所需要的技术远超今天人类的科技水平。
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上图显示火星上各种二氧化碳来源，以及它们完全释放后能将火星大气压增加多少（蓝圆大小），最右侧的蓝圆为地球大气压基准。
虽然现在火星大气基本由二氧化碳组成，但火星大气压太过于稀薄，无法支撑生命的基本组成——液态水的存在。火星表面大气压为地球大气压的不到百分之一。任何暴露在大气里的液态水都会顷刻蒸发或是结冰。
改造火星的支持者提议从火星地表各种源头释放出气体，来增加大气密度，并将表面温度提高到液态水可以稳定存在的程度。这些被释放出来的气体即通常所谓的“温室气体”。
NASA所引的这份研究发表在去年7月30日的《自然天文学》期刊上，第一作者科罗拉多大学博尔德分校的Bruce Jakosky表示“火星上存量丰富到可以提供显著温室效应的气体很可能只有二氧化碳和水蒸气。“
虽然之前也曾有过研究改造火星可能性的项目，但这份新研究得益于最近约20年里太空飞船对火星的大量新观测。另一位作者北亚利桑那大学的Christopher Edwards说：“这些数据提供了大量新信息，让我们了解火星上易气化的物质如二氧化碳及水演变的历史，火星表面和地底蕴含的此类物质含量，以及火星大气向外太空散发的速度。”
研究者们分析了NASA的火星侦察轨道器和火星奥德赛号卫星收集的火星两极冰盖中含碳矿物和二氧化碳的含量，并利用了NASA的MAVEN火星探测器收集的大气散发数据。
Jakosky称：“我们的结果表明火星上的二氧化碳即使全部释放入大气也不足以提供显著的温室效应。此外，大多数的二氧化碳气体无法被释放，不能简单获取。因此，以今天的技术来看火星地球化是不可能的。”
火星上确实存在大量的冰可以用来制造水蒸气，但之前的分析显示水总量无法提供显著的升温。根据此研究团队的结果，如果不用二氧化碳先升温的话，低温将导致产生的水蒸气无法一直以气体状态存在。虽然也有人提出加入氯氟烃或其它含氟气体来升温，但这些气体的寿命很短，而且需要大规模的工业制造过程，因此这次的研究并没有考虑它们。
火星表面气压约是地球表面气压的0.6%。因为火星距离太阳更远，研究者估计要把火星上的二氧化碳气压提升到接近于地球大气压的水平才能让液态水稳定存在。火星上含二氧化碳最多的地方是两极的冰盖，可以在其上撒播尘土增加辐射吸收，或是用炸药让其气化。但根据最新分析，把两极冰盖全部气化也只会让火星气压增加到地球气压的1.2%。
另一个二氧化碳来源是附着于火星土壤里的尘埃粒子的二氧化碳，这可以通过加热释放。研究者预测加热土壤可以提高最多4%的所需气压。此外，矿石内也含有碳。利用最近NASA对火星矿藏的探测，研究组估计最有可能的数值也许能再提供不到5%的所需气压。这取决于人类准备挖地多深。如果只提取地表附近的矿物需要在整个火星上掘地90米。此外还得算上内含二氧化碳的水冰分子结构，即笼形水合物。但即使这种混合物在火星上存在，最多估计也只能贡献所需气压的不到5%。
火星地壳深处所有含碳的矿物全部开采出来也许可以收集足够的二氧化碳达到所需气压，但这些深层矿物的存在与否现在还未知，而且火星轨道数据并没有显露出这样大尺度矿脉的存在。此外，要以现在的科技从这些矿物中提炼二氧化碳将会极度消耗能源，需要将矿物加热到300多度。火星浅层含碳矿物所含碳不足以产生足够的温室效应，而且也需要同样的高强度处理。
虽然今天火星表面不适合任何已知生命形式居住，火星上类似干枯河床的地貌以及只有液态水存在才能形成的一些矿脉显示在遥远的过去，火星表面气候足以支持液态水的存在。然而，太阳辐射和太阳风不断地销蚀着火星大气中的水蒸气和二氧化碳。MAVEN和欧洲宇航局的火星快车号项目都发现火星远古那也许能让生命存在的大气层早已被太阳风和辐射剥除。当然，这种过程一旦发生，遗失的水蒸气和二氧化碳将永久不可逆地消失。即使人类有办法完全停止这种侵蚀，现在火星表面地质活动释放出气体的速度极度缓慢，根据研究要花上1000万年才能将火星大气浓度翻倍。
另外一种思路是改变富含易气化物质的彗星或是小行星轨道，让其撞击火星。但是计算表明这么做需要几千次撞击，因此也不太实际。
总的来说，这份研究显示以目前的科技，要将火星地球化是不实际的。要进行这样大规模的改造，可能要等到极为遥远的未来。
http://picx.zhimg.com/v2-86e0cfe987d9cb564d67a1367deb4620_r.jpg?source=1940ef5c 先说火星的改造。火星直径约为地球的53%，质量为地球的11%。自转轴倾角、自转周期均与地球相近，一天约24.6小时，公转一周约为地球公转时间的两倍即687天。无论从哪个方面来说，火星都是人类最容易改造的星球。
首先，火星缺乏磁场。我们现在对星球磁场产生的机理尚未完全了解。但是，这个磁场的问题不必先解决也可以改造火星。可以在未来随着火星制造能力的提升建设带磁场伞的同步空间站。
其次，就是温度。火星的平均气温太低。表面温度零下六十度。明显不能满足人类生存的需要。但是，温度也是最好解决的问题！只要建造温室气体工厂，可以在百年内达到地球的温度。六氟化硫SF6的增温潜力值是CO2的23900倍。可以在工厂生产SF6，用以提升火星温度。
温度提升后，火星就开始变得湿润了！好奇号发现火星的土壤中有百分之二都是水。两极和盆地含水量更高。
随着气温上升，大海河流的产生，就可以种植有很强光合作用的转基因苔藓。大量产生氧气，一千年内火星就会成为人类的第二故乡。
火星改造在很多地方都可以了解到。但是木星改造就很难看到了！因为木星有强辐射，整个木星辐射带都将是人类避之唯恐不及的地方。
但是，毕竟是开脑洞。如果人类有办法解决超剂量的辐射问题！而且一定要做死改造木星将如何呢？
木星是气态巨行星，在太阳系的八大行星中体积和质量最大，它有着极其巨大的质量，是其它七大行星总和的2.5倍还多，是地球的318倍，而体积则是地球的1,321倍。同时，木星还是太阳系中自转最快的行星将近10小时，所以木星并不是正球形的，而是两极稍扁，赤道略鼓。这样的星球，想要把它改造成类地行星那就别想了！但是，可以在木星大气层的上空建造天空之城。
这种天空之城，成巨大的倒锥形，上端是一个平面。有个透明的苍穹之顶保护穹顶下生存的人类。木星的上层大气层的含量是氢气氦气以及少量的水二氧化碳甲烷！人类搜集这些资源用以供人类生存所需。其他所需的资源开采自木星周边的小行星。
这样的一个天空之城可以容纳千万人生存，能量来自于氘核聚变。木星大气层有大量的氘气够人类用到世界末日。
但是，毕竟木星资源太单一，那时的木星只能发展旅游业了！
不像是火星，各行各业都可以得到大力发展百业俱兴。 气态巨行星改岩石。。。这个太魔幻现实暂时不提
改造星球，水星如楼上所述，大概可以盾构机挖地道，问题是没有价值啊
水星相比其他星球几乎没有任何特殊的优点值得我们大规模殖民，做个小基地研究一下太阳还可以
金星的大气层太厚，而且几百度高温，97的二氧化碳，传说中的硫酸雨，这个想治也太难了
火星大概是最有希望的？首先弄出个磁场，甭管是外面加个磁伞还是用什么方法让火星获得磁场，不过磁场是必须的；
然后就是大气，大气的话分解岩石或许可以一试，从地球带就算了吧；
低重力的话应该无所谓，来个几代适应了就好，毕竟也不是完全失重那种
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NASA拍的火星熔岩管道，大的塞进去十万人绝对绰绰有余，比穹顶基地现实得多
火星基地可以从地下开始，先在熔岩管道里建，火星有大量的废弃熔岩管道，大的塞下个小城镇都没问题，出口一封，美滋滋
气态巨行星不考虑，空间站吸点聚变燃料还挺好的，就像《三体》里那样
木卫二木卫三木卫四是比较值得商议的，它们地表下都有大面积液态海洋，自带一定磁场（木卫三是太阳系唯一靠自身获得磁场的卫星，而且强度超过了水星火星金星，其余三个都是靠切割木星磁感线感应电流有微弱磁场）（不过这也不一定是好事）
而且都有非常稀薄的大气层，虽然微乎其微，不过要是能就地取材总比火星强多了，没记错的话木卫二木卫三大气层氧气含量很高的，木卫三据观测结果表明，可能还有电离层（臭氧层啊）
土卫六其实虽然说它是小号远古地球，但是我感觉没什么殖民价值，表面温度过低，液态甲烷海洋，基本没氧气（不然早爆炸了），但是表面有1.5个大气压，比地球还大...当个超大号培养皿还可以
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