几个世纪以来，我们一直在火星上寻找生命。人类已经仔细研究了我们能找到的每一个地质特征，以寻找生命的痕迹，或者至少是曾经居住在该红色星球上的某种生物的证据。到目前为止，一无所获。
在缺乏生命证据的情况下，一个并非崭新的想法正在获得支持：如果我们找不到火星上的生命，也许我们可以把生命带到火星。不仅如此，我们甚至可能改变这颗红色星球本身的性质，将一个干燥、没有生命的星球变成我们自己的蓝色和绿色弹珠的镜像。
这听起来像是科幻小说，但公共和私营部门的研究人员已经在研究现有技术如何能够改造火星，部分原因在于这将使永久性人类定居点更加可行。
这可能吗？
是的，这是可能的——但这可能不会是一个像埃隆·马斯克计划那样戏剧性的解决方案，即反复引爆核武器来改变火星稀薄的大气层。
“认为核武器拥有巨大能量是一种误解，”NASA行星科学家克里斯·麦凯说。“如果你把地球上所有的核武器加起来，所有国家加起来，也只能相当于火星阳光照射大约半小时的能量。你不能通过引爆核武器来改变一颗行星，改变行星需要的是利用阳光。”
正如麦凯和其他研究人员之前讨论过的，我们已经有能力改变火星。我们知道我们可以加热这颗冰冻的行星，因为我们已经在地球上测试过这个概念。
“全球变暖就是利用阳光来加热地球，”麦凯说。“地球正在变暖，它不是因为核武器而变暖；它是因为阳光而变暖，而阳光是流入和流出地球的巨大能量。”
“如果你想让火星更像地球，你需要让大气层更厚，”正在进行NASA火星大气和挥发物演化（MAVEN）任务的研究员迈克尔·查芬说。“纵观火星的历史，我们知道早期的大气层必须更厚才能支持水。”
目前，大气层如此稀薄寒冷，以至于液态水只能在表面短暂存在。
“如果你把一杯液态水拿到火星上倒出来，一部分会结冰，一部分会蒸发，但没有多少能长时间保持液态，”查芬说。
但理论上，如果我们能够将温室气体泵入火星大气层，我们可以将行星表面加热到足以让液态水稳定存在，就像在遥远的过去（大约35亿年前）那样。更厚的大气层也将提供足够的压力来帮助水保持稳定。
麦凯说，这可能的一种方式是，在自动化工厂生产超温室气体或全氟化碳（PFCs）。这些化合物可以捕捉火星阳光的热量，而不会破坏这颗行星脆弱的臭氧层，也不会对人类定居者构成有毒威胁。
一旦我们把这颗行星加热到适宜的温度，麦凯估计这可能需要大约100年，然后我们就可以开始引入植物。通过吸收二氧化碳并释放氧气，绿色植物将逐渐改变大气的化学成分，使其可供呼吸，这个过程可能需要数千年。
这听起来像是漫长的等待——但考虑到地球已经存在了大约46亿年，一个世纪甚至几千年就变成了一个更易于管理的时间表。
实际挑战
任何未来的地球化改造都必须考虑的一个因素是，火星本身已经含有一些温室气体，例如二氧化碳。如果研究人员不考虑这些气体，可能会导致行星温度过高。
“你从火星开始。你想最终得到一个接近地球的地方。你如何阻止它变成金星？”麦凯说。尽管这两个行星大小相同，但金星的大气层比地球厚得多——由许多温室气体组成——其表面温度足以熔化铅。不仅如此，表面的大气压相当于在海洋3000英尺深处看到的压力。
麦凯目前正在研究如何计算目前在火星近极地冰盖或极地冰盖下冻结的二氧化碳量。目前的估计表明，二氧化碳的含量远低于使行星变暖所需的阈值，但实际估计仍然未知，研究人员希望在开始任何地球化改造过程之前，确定地下还潜藏着多少其他温室气体。
所以，让我们继续假设科学家们计算出了完美的地球化改造过程所需的温室气体的正确数量。人类将能够在大气层上建立一个足够温暖湿润以支持生命的火星。但是随着时间的推移，精心重建的大气层会发生什么呢？
“人们说，‘嗯，火星失去了大气层。如果你把它带回来，它不会再次丢失吗？’”麦凯说。“他们是对的。它只会再次丢失。”
不同之处在于时间。麦凯指出，许多估计认为火星在1亿年内会失去其大气层。这在太阳系的历史跨度中可能很短，但在人类尺度上，这足以让这项努力变得有价值。
“无论如何，太阳系中没有什么是永恒的，”麦凯说。“与人类的时间尺度相比，我们将以非常非常长的时间尺度来改变火星。1亿年对于分摊抵押贷款来说是很长的时间。”
不同的行星，相同的规则？
金星、火星和地球之间的差异可能很明显。一个太热，一个太冷，第三个刚刚好。但它们都是岩石、中等大小的世界。在很大程度上，我们为地球开发的长期气候模型也适用于其他行星。我们只需要考虑大气层厚度的差异、行星的大小（火星比其他两个小）以及每个行星与太阳的相对距离。
“人们用来研究地球全球变暖的气候模型，也是我们用来研究火星地球化改造的气候模型，”麦凯说。
但火星气候史上仍有一些方面对研究人员来说是未解之谜。
“我们送往地表的火星车和许多轨道任务都提供了证据，表明在太阳系早期火星上曾存在水，”查芬说。“如果回到40亿年前，火星上一定有湖泊和河流，至少在短时间内，才能形成我们今天看到的这些地貌。”
“所以我们有一个谜团。我们有一个今天无法支持液态水的行星，但在过去曾支持大量液态水。一定是行星的大气层发生了变化，”他说。
这就是MAVEN发挥作用的地方。这艘NASA探测器自2014年以来一直在火星轨道上运行——分析大气成分，测量辐射和带电粒子，并将数据传回地球。分析这些数据的研究人员正在试图找出火星目前如何向太空流失大气，以及它在过去是如何如此戏剧性地失去如此多的大气的。
“火星大气层带电粒子的流失率约为每秒四分之一磅，”查芬说。“这足以在火星历史过程中带走整个当前的大气层。但这不足以解释早期厚重的大气层为何会消失。”
关于火星的大气层，仍有许多问题。其中一些最大的问题涉及的不是当前的研究，而是我们未来的选择。
但是，我们应该这样做吗？
人们已经在梦想在火星上建立永久性人类基地。如果这些计划得以实现，人类将不得不在一个气温极低、辐射水平很高的世界里生活。在这些条件下，地球化改造的成本和权衡对于新火星居民来说可能很有意义。为什么不让他们的家园更像地球，从而更适合人类呢？
我们知道人类有能力提高行星的平均温度——因为这正是地球上正在发生的事情。随着火星殖民地的建立，借鉴地球上全球变暖的经验并将其应用于另一颗行星可能会更具吸引力。
“如果有人住在火星上，他们把火星当作自己的家，那么地球化改造可能是他们有动力去推动的事情，”麦凯说。
然而，在我们急于让火星更像地球的过程中，我们可能会造成永久性的损害。如果我们未来的一次火星探险，发现了生活在未改造的火星表面的微生物怎么办？这一发现将意味着改变这颗行星可能会消灭外星生命。
“火星生命伦理问题不是科学问题，”麦凯说。“它们显然是价值问题。你可以让理性的人仔细思考这个问题，并得出不同的结论。”
这种困境将归结于一个微小的外星污迹的存在与地球生命福祉之间的权衡。“我们作为一个社会，将不得不就我们在其他世界做什么达成一致，”麦凯说。“我们都知道在地球上应该做什么，无论我们是否去做。我们应该保护生命，保护自然，在地球上这两者是相同的。你去了火星，它们就不是相同的了，我们没有原则上的共识，更不用说实践上的了，关于我们应该做什么。”
随着将人类送往火星的计划逐渐升温，这些讨论将变得更加重要。我们需要开始超越仅仅是火星地球化改造的实际问题，并开始探索我们的原则是什么，以及我们可能会采取哪些实际行动。
