NASA提议在火星建造磁场以保护大气层。

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火星地球化假想图

上周，美国宇航局行星科学处(PSD)在华盛顿总部举行了题为“行星科学展望2050”的研讨会。该研讨会从2月27日持续到3月1日，吸引了全球各地的研究者。期间，3月1日，Jim Green主任作了题为“未来火星的科学和探索环境”的报告，讨论了磁场对于火星大气层的增强作用，以此促进未来的载人任务。

当前科学界一致认为，火星曾经像地球一样拥有磁场以保护自己的大气层。约42亿年前，火星的磁场突然消失，致使火星的大气层逐渐散失到宇宙之中。随后的5亿年里，火星环境从温暖湿润变成了现在我们所知的寒冷荒凉。

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太阳风暴撞击火星剥离大气外层粒子的渲染图

近年来，诸如欧洲航天局火星车和NASA火星大气和演变任务等对当前仍在持续散失的火星大气的散失速度进行了测量，确认了太阳风对火星大气的消耗作用，证实了上述理论。

没有充分的大气层，火星将一直保持寒冷、干燥、荒凉的环境，对NASA希望将在2030年代实现的载人任务造成如辐射和窒息等诸多阻碍。对此，NASA行星科学处和科研小组主任Jim Green博士提出了一个雄心勃勃的想法。大致上，他建议在火星的L1拉格朗日点放置磁偶极子，制造环绕整个星球的人工磁层阻挡太阳风和辐射。(译者注：在两个天体环绕运行系统中，能找到5个点，在这5个点上放入一个质量忽略不计的物体，该物体在引力和离心力的作用下相对于两个天体保持静止，这些点被称为拉格朗日点，其中L1点在两个天体的连线之间)。

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在火星的L1拉格朗日点创造人工磁偶极子的方法

Green和他的同事承认这个想法可能听起来有点异想天开，但他们很快强调了支持该想法的针对微型磁层的新研究(为了保护宇航员和飞船)：“由于全等离子体物理编码的应用及实验室实验，该新研究即将到来。未来可能设计出具有充气式结构的磁偶极子，产生1到2特斯拉强度的磁场，主动防御太阳风。”此外，磁场的位置应能保护大气散失严重的两个区域。报告指出，主要的两个散失区域已经被定位：发现了更高能量的电离层材料的北极帽；发现了季节性低能量成分以及高达0.1kg/s的氧离子逃逸的赤道区。

为了测试这个想法，由来自阿姆斯研究中心、哥达德太空飞行中心、科罗拉多大学、普林斯顿大学以及卢瑟福阿普尔顿实验室科学家组成的研究团队针对他们的人造磁层进行了一系列的微缩实验。研究发现，火星L1拉格朗日点的偶极磁场能够抵消太阳风，实现火星大气层的新平衡。目前，火星大气通过火山喷发和凝结达到了平衡，但表面气压仅为6毫巴(低于地球海平面气压的1%)。

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火星曾经像地球一样有磁场，防止了大气层的剥离

如此，火星大气层将随时间自然变厚，增加了人类探索和殖民的可能性。据Green和他的同事称，这将引起平均温度上升4摄氏度，足以融化北极冰帽的干冰并引起温室效应，从而进一步加热大气，融化冰帽的冰川。

根据计算，Green和他的同事估计这将使火星的海洋规模恢复到数十亿年前的七分之一，促进当前和世纪中叶的人类探索。“一个在气压和温度方面增强的火星大气层，能使地表存在大量的流动水，对科学和2040年代以后的人类探索大有助益。此外，增强的大气层将允许更大重量装备降落到地表，防御大部分宇宙和太阳粒子辐射，扩展氧气提取的能力，提供‘流动空气’温室使得植物生长生存。” Green举例道。

Green和他的同事说，这些条件同样将允许人类探索者进行更细致的星球研究，帮助他们决定星球的宜居性，因为诸多显示这里曾经适宜居住(比如液态水)的迹象正逐渐浮出表面。如果该提议可以在几十年内实现，无疑将帮助推进殖民进程。

本文译自 phys，由 CliffBao 编辑发布。

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