把金星改造成地球總共分幾步

雖然金星的空氣質(zhì)量不好、表面溫度太高、自轉(zhuǎn)速度過慢，但當(dāng)我們的科技足夠發(fā)達時，把它改造得適合人類居住，是有可能實現(xiàn)的，不少科學(xué)家都把金星看作地球化改造的首選對象，它的支持率甚至超過了火星。

個性相似的“姐妹”

金星通常被稱為地球的“姐妹星球”，事實上也確實如此。除了體積非常相近以外，金星和地球的質(zhì)量也差不多，并且元素構(gòu)成也相差無幾（二者都是類地行星）。金星是地球的鄰居，它也位于太陽的宜居帶內(nèi)。當(dāng)然，金星跟地球的差別才是它不適合居住的關(guān)鍵。

首先，金星的大氣密度足有地球的90倍，表面平均溫度高到足以使鉛融化，而金星上的空氣是由二氧化碳和硫酸構(gòu)成的有毒煙霧。因此，人類如果想在金星上生存，就必須先大刀闊斧對它進行生態(tài)改造——外星地球化。因為它和地球的相似點很多，不少科學(xué)家都把它看作改造的首選對象，它的支持率甚至超過了火星哦！

殖民金星并把它的氣候轉(zhuǎn)化成適宜人類居住的主要原因之一，就是為人類創(chuàng)造一個“備用基地”?？紤]到可選擇的范圍——火星、月亮還有外太陽系，金星有好幾個其他地方不具備的優(yōu)勢。這也就是為什么金星經(jīng)常被稱作地球的“姐妹星”。

首先，金星是一個在尺寸、質(zhì)量和組成上都與地球相近的類地行星。因此金星的重力與地球接近，大約是地球的90%（確切地說是0.904g）。因此，人類在金星上就不太可能會因長期生活在失重和微重力環(huán)境下引發(fā)健康問題——比如骨質(zhì)疏松和肌肉衰退。

由于距地球相對較近，比起太陽系的其他地方，我們與金星之間運輸和通信也更容易。用現(xiàn)有的推進系統(tǒng)，地球到金星的發(fā)射窗口會每隔584天出現(xiàn)一次，與之相比，火星的窗口周期有780天之長。因為金星也是距地球最近的行星，登陸金星所需的飛行時間也更短。它距地球最近只有40萬千米，而火星則有55萬千米。

另一個原因與金星的失控溫室效應(yīng)有關(guān)。失控的溫室效應(yīng)導(dǎo)致這個星球溫度極高并擁有濃厚的大氣層。在金星上檢驗諸多生態(tài)工程技術(shù)的過程中，我們的科學(xué)家可以更好地認識這些技術(shù)的效果。這些信息能夠為我們對抗地球氣候變化的斗爭提供有利幫助。

除了為人類創(chuàng)造第二個棲息地之外，金星改造也會幫助確保地球仍是我們舒適的家園。當(dāng)然，金星作為類地行星的事實意味著它有著豐富的自然資源供我們開采。

空氣質(zhì)量不好，改！

在過去的一個世紀中，金星改造的概念其實出現(xiàn)了很多次，既是科幻小說的題材，也是學(xué)術(shù)研究對象。誠然，在20世紀早期，金星改造被視為純粹的幻想，然而當(dāng)太空時代到來后，情況就發(fā)生了變化。我們對金星的認識不斷深入的同時，也意識到確實有把其他星球改造得更適宜人類居住的需要。

第一個改造金星的方案是1961年由卡爾·薩根提出。在一篇題為《金星》的論文中，他提出了使用經(jīng)過基因改造的細菌，把金星大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機分子的方法。但隨后人們就發(fā)現(xiàn)了金星云層中存在硫酸，這個事實再加上太陽風(fēng)效應(yīng)，使得這個方案也不具備可行性了。

英國科學(xué)家保羅·伯特在他1991年的研究《快速改造金星》中提出可以用氫氣引爆金星大氣層。爆炸引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)會生成石墨和水，而后者會降落到星球表面形成覆蓋約80%行星表面的海洋。但是所需的氫氣實在太多了，多到我們必須直接從某個氣態(tài)巨行星或它們衛(wèi)星上的冰層里采集才夠。

這個方案還要把鐵的氣溶膠顆粒灑入大氣層里，它可以從很多來源（例如月亮、小行星、水星）獲取。剩下的大氣估計還有3bar的氣壓（是地球的3倍），主要成分是氮氣，而其中的一部分會溶解到新生海洋中，這又會進一步降低大氣壓強。

表面溫度太高，改！

金星吸收的光照量是地球的兩倍，那就做把“遮陽傘”擋住過多的太陽輻射。人們還曾討論過遮陽罩的概念，就是用一群小型太空飛船擋住照射到行星表面的陽光，或者直接用一面巨型反射鏡把陽光反射回太空，以此達到全面降低地表溫度的效果。由于金星吸收的光照量是地球的兩倍，科學(xué)家們認為過量的太陽輻射是誘發(fā)失控的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致金星變成現(xiàn)在這個樣子的一個主要因素。

金星的遮陽罩可以架設(shè)在太空中，起到遮擋部分陽光的作用。而且防護罩還能起到屏蔽太陽風(fēng)的效果，這會有效減少金星表面承受的輻射劑量（輻射量對于是否適宜居住也是一個關(guān)鍵因素）。

另一個替代，方案是太陽反射鏡，它可以架設(shè)在大氣層里，也可以放在金星地表。反射鏡可以由大型反光氣球陣列組成，也可以由碳納米管或石墨烯片層構(gòu)成。前一種方案具備兩個優(yōu)勢：第一，大氣層反射鏡可以利用金星本地豐富的碳資源在這個行星上制造。第二點，金星的大氣層密度足夠大，使反射鏡這樣的大型結(jié)構(gòu)很容易懸浮在云層上方。

NASA的科學(xué)家杰弗里·A·蘭迪斯還提出過在金星的云層上建造房屋的設(shè)想，這些房屋反過來也可以充當(dāng)遮陽罩和處理站的角色。它們還可以為殖民者提供最早期的住所，也能起到轉(zhuǎn)化器的作用，它們會逐漸把金星大氣變得適宜人類居住，這樣殖民者就能移居到地面了。

自轉(zhuǎn)速度太慢，改！

人們甚至想到了改變金星自轉(zhuǎn)速度的辦法。金星每243天才自轉(zhuǎn)一周，是太陽系行星里自轉(zhuǎn)周期最長的。這導(dǎo)致金星上的白天和黑夜極其漫長，絕大部分已知的地球動植物都無法適應(yīng)這種極端條件。不僅如此，自轉(zhuǎn)太慢很可能也致使金星磁場強度過低。

為了解決這個問題，英國星際協(xié)會成員保羅·伯特提議在金星和太陽間的拉格朗日點L1架設(shè)一組軌道太陽鏡系統(tǒng)，再結(jié)合極軌道上的太陽反射鏡，可以在金星表面形成24小時的光照循環(huán)。

或者我們也可以從加快金星自轉(zhuǎn)速度的方面入手，比如用天體去碰撞金星表面或用直徑大于96.5千米的天體近距離飛掠。也有人提議用質(zhì)量加速器或動態(tài)壓縮裝置（研究設(shè)想的利用磁場加速質(zhì)量流的一種裝置）產(chǎn)生加快金星自轉(zhuǎn)所需的力，最終使其晝夜變換周期變得與地球相同。

還有一種可能的解決途徑是移除金星的部分大氣，這有很多方法都可以實現(xiàn)。例如，讓天體撞擊金星表面可以把一部分大氣層吹散進外太空。其他的方法包括太空電梯和質(zhì)量加速器（放置在云層上方的氣球或平臺上較為理想），可以逐漸收集大氣層中的氣體，然后把它們趕入太空里去。

金星地球化難在哪

盡管金星和地球相似度較高（即在體積、質(zhì)量和成分上的相似），但也有很多會給改造和移民帶來嚴峻挑戰(zhàn)的差異存在。比方說，給金星大氣降溫降壓需要大量的能量和資源，還需要花費高昂的代價去建造原本沒有的基礎(chǔ)設(shè)施。

例如，要把金星大氣層溫度降低到足以遏制失控溫室效應(yīng)的程度，我們需要非常多的金屬和先進材料去建造一面足夠大的軌道遮陽罩。這樣的結(jié)構(gòu)如果放置在拉格朗日點L1，直徑需要是金星本身的4倍。而且還需要一支龐大的裝配機器人隊伍在外太空完成遮陽罩的組裝。

而與之相比，增加金星的自轉(zhuǎn)速度需要巨大的能量，更別提那么多需要從外太陽系，主要是柯伊伯帶弄過來的撞擊天體了。在所有這些設(shè)想中，一支足夠龐大的太空艦隊是必須的，而且它們還需要先進的動力系統(tǒng)。

而現(xiàn)今還沒有滿足這項要求的動力系統(tǒng)，傳統(tǒng)的推進方式——離子發(fā)動機和化學(xué)推進劑都既無法提供足夠快的速度也不夠經(jīng)濟便宜。看了這個實例你就明白了，NASA的“新視野”號花了11年多的時間與柯伊伯帶的冥王星相會，用的就是引力輔助的傳統(tǒng)火箭推進器。

與此同時，在依靠離子推進完成的“黎明”號任務(wù)中，從地球到小行星帶灶神星的旅程耗時將近4年。而要實現(xiàn)多次往返柯伊伯帶拉回冰凍彗星和小行星的任務(wù)，不論用哪種推進方法都無法做到，況且制造出所需的大規(guī)模艦隊對現(xiàn)在的我們來說還是一個遙不可及的夢想。

在云層上方架設(shè)反射鏡的計劃同樣也面臨著資源缺乏（或太難獲?。┑膯栴}。不但需要大量的材料，我們還要確保在大氣層轉(zhuǎn)化后的很長時間內(nèi)這些材料仍能維持在原有位置，因為金星表面目前是完全被云層覆蓋的。考慮到金星的云層已經(jīng)有很高的反射率了，所以我們采取的任何措施都必須使反射率得到大幅提升（顯著超出現(xiàn)有的0.65），這樣才會有效果。

那如果想要驅(qū)散金星的大氣層呢，你會發(fā)現(xiàn)難度有過之無不及。1994年，詹姆斯·B·波拉克和卡爾·薩根通過計算證明，用直徑700千米的天體以高速撞擊金星也只能清除不到千分之一的大氣。更麻煩的是，隨著金星密度的降低，每次碰撞清除的大氣質(zhì)量會遞減，這意味著我們需要成千上萬的巨型撞擊物。

另外，絕大部分被驅(qū)散的大氣層氣體會進入金星附近的太陽軌道，而且如果沒有進一步干涉的話，它們在金星引力的牽引下會再一次回到大氣層的懷抱中。用太空電梯移除大氣也非常困難，因為金星的同步軌道距離行星表面實在太遠了，用質(zhì)量加速器把氣體運送到這樣的高度極其耗時而且代價高昂。

希望還是有的

綜上所述，改造金星的潛在收益是非常明確的。人類將得到第二個家園，我們將能夠利用它的資源，而且我們還能學(xué)到應(yīng)對地球災(zāi)難性變化的寶貴技術(shù)。然而，要想真正獲取這些利益我們不得不面臨一系列困難和挑戰(zhàn)。

進行任何地球化改造任務(wù)之前，都要對很多障礙做足事先準備功課。這些困難中最突出的就是運輸和后勤，包括調(diào)動大量工作機器人，以及為采集必須材料的飛船提供合適動力。除此之外，人類需要達成跨越多個世代的共識，確保不間斷的財政資源支持以最終完成這項使命。即使在最理想的條件下，這也不是一件容易的事情。

一言以蔽之，這是人類絕對無法在短期完成的工作。但展望一下未來，把金星從各個方面都變成我們的“姐妹星球”——包括海洋、可耕種的土地、野生生命和城市等，這應(yīng)該是一個美妙而且可行的目標。唯一的問題是，我們還需要等待多久呢？