第273章 地球化改造（三）（1/2）

保罗·伯奇曾计算过，这种降温过程仅需数百年。我们还可以在行星最低温与最高温区域之间建造冷却塔，加速降温。比如漂浮城市可以等待地表大气温度降低后，建造太空喷泉托起建筑，同时将热量更快地排出金星。

在为行星降温的同时，我们可以从大气中提取氮，引入水或氢来制造水。数百年后，用覆盖层盖住冻结的干冰海洋，再移除部分太阳盾，让温度回升至地球标准。

为金星创造与地球相同的自转周期是另一个难题，我们稍后会再探讨。

首先，我们简单聊聊大气不足的星球，比如火星和月球。我之前提到过，人们常常错误地认为这些星球因体积太小而无法留住大气。这一观点有一定道理，但并非人们所想的那样。

任何气体在特定温度下，都有对应的分子平均运动速度，这个速度被称为方均根速率。屏幕上的公式可以计算该速率，表格展示了地球标准温度下，各种常见气体的方均根速率。

请注意，温度单位为开尔文，速度与温度的平方根成正比。也就是说，若想让速度翻倍，温度需要变为原来的4倍。人类生存的温度约为300开尔文，4倍即为1200开尔文，比金星和水星的温度还要高。即便速度翻倍，大多数气体的运动速度仍低于月球的逃逸速度（仅为地球的五分之一多）。

当然，并非所有粒子的运动速度都相同，部分粒子速度会更快，遵循玻尔兹曼分布曲线，这种逃逸方式被称为**热逃逸**。在任何时刻，都有极小部分气体（约百万分之一）的运动速度是正常速度的4倍。这意味着，地球每年会因热逃逸损失约10万吨气体，几乎全部是氢和氦。

行星温度越低（如火星），气体逃逸量越少；逃逸速度越低（如火星），气体逃逸量越多。尽管10万吨每年听起来数量庞大，但地球大气质量是这个数字的500亿倍。即便火星、月球这类星球，通过热逃逸损失大气也需要地质时间尺度。

但这并非大气逃逸的唯一方式，我们已知另外两种：气体被岩石吸收（封存作用），或是被核爆、彗星和小行星撞击吹散。

还有一种更主要的逃逸方式：气体粒子被辐射撞击，直接脱离大气。想象一颗氦原子在行星上层大气游荡，被伽马射线、X射线等高能光子击中，会瞬间吸收光子的全部动量。

如果这颗氦原子位于行星的晨昏线，且行星正远离太阳自转，它会额外获得行星自转的动量——就像我们从西向东发射火箭，借助地球自转进入轨道一样。

如果氦原子本身正向该方向运动，同时获得行星自转和光子的动量，其总能量与动量足以让它飞入太空。这种方式造成的大气逃逸量，远大于热逃逸。

这也是我们常说磁场对行星宜居性至关重要的原因：不仅是未被大气和磁场过滤的太阳辐射对生命有害，还因为没有磁场阻挡高能粒子，更多粒子会被撞离大气；磁场还能将氢、氮、氧等带电粒子偏转回大气。

其中还有更多细节，比如金星几乎没有磁场，温度远高于地球，却拥有稠密大气。

无论如何，任何逃逸速度达到数千米每秒的行星、卫星，只要能屏蔽高能粒子和辐射，就能在人类时间尺度内长期留住大气。屏蔽磁场的方式有很多，我们后续也会讲到。

你偶尔会听到有人提议，让火星内核重新旋转以产生足够的磁场。这在理论上可行，但远比向深井投掷核弹困难得多。如果你看过电影《地心抢险记》，片中地球内核停止旋转，主角团队深入地心重启内核，请完全忽略片中所有所谓的科学设定。说实话，我在一些50年代的老科幻电影里，都见过更靠谱的科学设定，比如《指挥官科迪》系列中，角色不穿宇航服在月球行走，或是乘坐外壳滚动的火箭起飞。

当然，我们可以投放数百万枚核弹，重新加热并旋转行星内核，但在此期间，人类无法在行星上生存——物体受热会膨胀，由此引发的地震，会让地球的大型地震看起来像轻微震动，且这种地震可能持续数百年。

因此，更可行的方案是采用人工方式：围绕行星建造太阳能卫星环，产生磁场。这比熔化行星内核数万亿吨的铁镍，更节能高效。

同样，就像太阳盾一样，我们可以在行星与太阳的拉格朗日L1点放置磁偏转器，阻挡太阳风。另一种方案是直接用物质阻挡辐射，就像在行星上建造厚重穹顶一样，我们可以在行星轨道或拉格朗日点，部署多层超薄材料屏障。

这些方案都需要维护和部件更换，但质量远小于行星内核，且很多行星本身拥有小型卫星，可小心粉碎后制造这类屏障。

超导磁体在太空中更容易维持运行，随着技术进步与成本降低，人工磁场会成为更可行的选择。我们已经在研究这类防护系统，比如用于星际飞船的系缆磁盾设计，既能提供辐射防护，又能产生人工旋转重力。

如果你看过轨道环相关，就会知道围绕行星建造巨型超导环是可行的，至少比重启行星内核容易得多，也能为月球这类自身无法产生足够磁场的星球提供防护。

这一方案也适用于金星，尽管金星整个星球（不仅是内核）都处于熔融状态，但因自转周期过长，几乎没有磁场。水星的地球化改造也是同理：距离太阳极近、质量比火星还小、自转周期长达数月，但同样可以进行地球化改造。

我们可以为水星建造太阳盾、人工磁场，用轨道镜反射光照，避免昼夜长达数月。在水星建造基地并不困难：在没有大气传导热量的区域，将基地架在导热性差的坚固支柱上，再用闪亮的金属伞遮挡阳光，我有时称之为“蘑菇栖息地”。

水星的表面重力与火星几乎相同——尽管水星体积更小，但密度更高，因为大部分轻元素都已被蒸发。因此，水星本地无法获取水和大气。

我们尚不清楚火星和水星的表面重力，长期来看是否适合人类生存，大概率是可以的。但正如我之前提到的，我们可以建造旋转基地，结合自然重力和旋转重力，获得更舒适的重力环境。

既然基地已经架在支柱上、有遮阳伞，在几乎没有大气的环境中旋转基地，难度并不大。我们也可以通过在拉格朗日点放置太阳盾，让行星冷却数十年。

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