到火星上蓋房子

鄭永春

你知道嗎？各國航天局局長曾討論過先探索月球還是火星，大多數航天局局長從可行性的角度出發，認為先探索月球是不錯的選擇，但如果要實現大規模移居，太陽系內只能選擇與地球最為相似的火星了。預計在2030年左右，人類將首次登陸火星。未來100年，在火星上的人口規模有可能達到一百萬人，從而使人類實現在地球之外的跨星球生存。

如何大規模移居火星，其實是一個很大的問題，況且我們還沒有登上過火星。但科學家們已經有很多思考了。

跨星球生存先要蓋房子

從宏觀角度，科學家指出，大規模移居火星的前提是形成“太空工業經濟”；從微觀角度，太空種菜也有可能。而移民火星，首先要考慮的就是居住問題。沒錯，就是蓋房子！

現實可行的方案是就近利用火星上原本的資源，比如土壤，來生產磚塊、橫梁等結構材料。此前，已經有學者進行了這方面的探索，但這些探索發現，利用火星資源都需要加入一定比例的添加劑，或者需要進行高溫煅燒才能完成。而新的研究發現，不需要加入添加劑，只要直接加壓成型，就可以在火星上加工蓋房材料了！

火星土壤和地球土壤的區別

我們知道，火星土壤與地球土壤存在本質的區別。雖然二者都是由巖石風化而成，但相比地球的土壤，火星上的土壤中沒有探測到有機質的存在。在地球上，土壤中的有機質一般來源于動物、植物和微生物等有機體的腐爛分解。因此，用風化層描述火星土壤可能更為準確。

在火星表而，紅色基調為主的地貌特征主要是由鐵氧化物或其他鐵氫氧化物造成的。這些物質形成于數十億年前，說明當時火星的環境可能是溫暖濕潤的。現在的火星鐵氧化物，其形成可能是由太陽紫外線輻射造成的。通過分析著陸點的表土成分發現，火星土壤主要為玄武質砂粒，并混合了灰塵和細粒鹽。透亮的灰塵主要為納米級鐵氧化物，尤其足赤鐵礦成份。

不用添加劑造出“火星磚”

在新的研究中，研究者采用一種代號為Mars-la的模擬火星土壤進行了生產結構材料的實驗，并展示出一塊采用靜態加壓、剛性模子的方式生產的磚塊。這個磚塊寬度約為1厘米，長度為三四厘米。

在這項研究中，需要將模擬火星土壤中的石塊壓碎。在壓磚前，模擬火星土壤的顆粒大小25～45微米。因為火星土壤中的石塊大多為玄武巖，通常只需要1～10兆帕的壓力就可以壓碎，而實驗中使用了三四十兆帕的壓力，這樣土壤中的石塊被壓成磚塊后，其中大部分顆粒的直徑都會小于10微米。不過，構成火星土壤的玄武巖在磚塊中的作用就像沙子一樣，并不能提供粘結力。所以，一般使用這種直接壓制方式生產的磚塊，都需要添加劑來進行粘合。

而這次研究最關鍵的是，不需要添加劑！其中起到關鍵作用的是模擬火星土壤中的氧化鐵顆粒。這種氧化鐵顆粒雖然只有納米級大小，但它們能使土壤粘結在一起！實驗發現，利用火星土壤采用一步壓磚的方式，在30～50兆帕的壓力下，用靜態加壓或沖擊加壓的方式都可以生產出磚塊。其中，氧化鐵顆粒提供了土壤顆粒主要的粘結力。如果在土壤中加入纖維等加強筋，還可以提高磚塊的強度。

在地球上也能燒出“火星磚”

我們知道，不管是去南極洲還是在國際空間站接受訓練，都無法為人類在火星上定居做好足夠準備。那么，征地球上模擬火星環境制出的磚，真的可以用在火星上嗎？

答案是肯定的！因為征地球燒制“火星磚”的土壤，正足以真正的火星土壤為模擬對象的！當然，原料還是從地球的天然巖石和礦物中獲得，之后根據火星土壤的物理性質和化學組成，進行一定的加工改造，從而最真實地模擬山火星的土壤。

據了解，很多人對火星上種土豆最感興趣?！傍P凰號”探測數據表明，火星土壤略微呈堿性，含有大量的營養元素，如鎂、鈉、鉀、氯化物，這些都是植物生長需要的元素。科學家比較了火星土壤的成分和地球上植物生長的土壤，認為火星土壤可以適合植物的生長。然而，“鳳凰號”進行了簡單化學實驗，混合地球上的水測定火星土壤的PH值，發現存在高氯酸鹽——這種有毒物質并不適合生命生存。有科學家認為，可能是飛船或儀器載入過程等地面因素影響了這次測試結果，因此確定火星土壤是否含有高氯酸鹽非常必要。

2020年，中國人也將發射火星探測器奔赴火星。中國科學家目前正在積極開展相關研究，盡可能充分地了解火星表面的環境特征和土壤的承載能力等基本情況。只有我們對火星的情況了解得越充分，我們登陸火星才越有把握。endprint