长久以来，人们一直梦想着改变火星的气候，使其适合人类居住。
卡尔 莎根
卡尔·萨根是第一个在科幻小说领域之外提出改造火星的人。萨根在1971年的论文《火星上的行星工程》指出，北极冰盖的蒸发将可能产生火星大气层，形成温室效应导致气温升高，液态水存在的可能性大大增加。
萨根的工作启发了其他研究人员和未来学家认真对待火星地球化改造的想法。
关键的问题是:火星上是否有足够的温室气体和水来将其大气压力提高到类似地球的水平?
2018年，由美国宇航局资助的科罗拉多大学、博尔德大学和北亚利桑那大学的研究人员发现，火星上所有可用的资源只会将大气压力增加到地球的7%左右，远远低于使火星适宜居住所需要的压力。
火星变成地球似乎是一个无法实现的梦想。
现在，来自哈佛大学、美国宇航局喷气推进实验室和爱丁堡大学的研究人员有了一个新想法。与其试图改变整个星球，不如采取区域性改造的方法呢?
研究人员认为，火星表面的某些区域可以用一种类似地球大气温室效应的物质，二氧化硅气凝胶，来居住。通过建模和实验，研究人员表明，一个两到三厘米厚的二氧化硅气凝胶可以传递足够的可见光进行光合作用，阻止有害的紫外线辐射，并提高温度永久保持在水的熔点以上，不需要任何内部热源。
这篇论文发表在《Nature Astronomy》上。
与之前让火星适宜居住的想法不同，这种使火星适宜居住的区域性方法比全球大气改造更容易实现，是一种可以利用我们已有的材料和技术进行系统开发和测试的东西。
太阳系中，除了地球，火星是最适合居住的行星。但对许多物种来说，这仍然是一个充满敌意的世界。一个创造适合居住小岛的系统将允许我们以可控和可扩展的方式改造火星。
不像地球上的极地冰帽是由冰冻的水构成的，火星上的极地冰帽是水冰和冰冻二氧化碳的结合体。就像它的气态形式一样，冻结的二氧化碳在吸收热量的同时允许阳光穿透。在夏天，这种固态的温室效应会在冰层下产生小块的升温。
固态温室效应，什么样的材料可以将导热系数降到最低，同时又能传输尽可能多的光？
研究人员聚焦在二氧化硅气凝胶上，这是有史以来最绝缘的材料之一。
二氧化硅气凝胶有97%的多孔性，这意味着光可以穿过材料，但二氧化硅红外辐射的纳米层相互连接，大大减缓了热量的传导。如今，这些气凝胶已被用于多种工程应用上，包括美国宇航局的火星探测漫游者。
论文图片
图：一层薄薄的半透明的低导热材料可以传输可见光，但阻挡紫外线和红外线，直接复制地球大气的辐射效应。由于热扩散，地下可居住区域的深度随时间而增加。Tav是平均表面温度。
二氧化硅气凝胶是一种很有前途的材料，因为它的作用是被动的，可在很长一段时间内，保持一个区域的温暖而不需要大量的能量或移动部件的维护。
通过模拟火星表面的模型和实验，研究人员证明，薄薄的一层这种材料可以将火星中纬度地区的平均温度提高到与地球相似的温度。在一个足够大的区域里，你不需要任何其他的技术，你只需要在表面和下面覆盖一层这样的物质，你就会有永久的液态水。
这种材料可以用来在火星上建造居住穹顶甚至自给自足的生物圈。
接下来，研究小组的目标是在地球上类似火星的气候条件下测试这种材料，比如南极洲或智利的干谷。
但重要的一点，任何有关让火星适合人类和地球生命居住的讨论，都提出了有关行星保护的重要哲学和伦理问题。如果你要在火星表面创造生命，你确定那里已经没有生命了吗? 一旦我们决定让人类登上火星，这些问题就不可避免。
参考资料：
1. 百度百科
2. A material way to make Mars habitable
3. Enabling Martian habitability with silica aerogel via the solid-state greenhouse effect
4. Silica aerogel could warm the Martian surface similar to the way greenhouse gasses keep Earth warm
