第271章 快子（二）地球化改造（一）（2 / 3）
如果你看过我最初的巨型建筑，或是后续任何討论的旋转棲息地，你会发现这些建筑有时也被视作准地球化改造的案例，尤其是嵌入小行星內部的棲息地。相比火星这类星球，它们能更精准地模擬地球环境，因为我们可以按需定製所有条件。
“按需”是关键所在，因为並非所有人都认为地球与其他星球的所有差异都需要修正。比如，有人可能不在意重力稍大，或是一天有30个小时。
在旋转棲息地中，我们几乎可以定製所有条件。儘管科幻作品中最早的地球化改造案例是小型小行星，但在小行星內部建造巨型圆柱棲息地通常不被算作地球化改造，因此我们会在巨型建筑系列中详细探討这类建筑。
地球化改造本身的概念很简单：让一个地方变得更像地球。但哪些因素最为重要？与地球的相似度达到何种程度才算合格？在某种程度上，这因人而异，核心在於確定哪些差异是优先改造项，以及与地球的接近標准。
那么，要让一个星球变得像地球，需要改变哪些核心差异呢？我们不局限於火星和金星，先来看看这两颗星球与地球的一些关键差异。
从某些方面来说，这是一个“金髮姑娘效应”的案例：温度不能太高也不能太低，大气不能太厚也不能太薄，但两颗星球的大气都无法让人类直接呼吸。
我们需要调节温度，需要添加可供呼吸的气体、去除有毒气体。该如何实现呢？
金星的重力几乎与地球相当，火星的自转周期几乎与地球一致，但火星重力过低，金星的自转周期几乎相当於一年。我们能改变这些条件吗？我们甚至能改变重力、自转周期、行星自转轴倾角这类参数吗？
简单来说，任何行星、卫星、小行星，都能在绝大多数方面变得与地球高度相似。相似度取决於具体条件、我们掌握的技术、资源投入，以及为实现目標的坚持程度。
即便最基础的地球化改造也需要数百年，甚至更久，这一点我们后续会讲到。即便我们拥有近乎无限的能源或自我复製机器人，改造周期也不会大幅缩短。
好消息是，人类向来具备坚持不懈的特质，歷史上曾耗费数百年完成诸多宏大工程：从金字塔、大教堂，到公路系统、运河、城墙。我们始终愿意投入海量资源与长期精力推进项目，即便在人类平均寿命仅为如今一半、可支配財富远少於现在的年代，我们也做到了。
人们常常疑惑，我们是否愿意耗费数百年完成地球化改造这类工程。儘管我常被指责过於乐观，但我认为答案是肯定的。
接下来，我们先聊聊星球宜居的三个最基本条件：適宜生命的温度、適宜生命的大气，以及水。
事实上，水在宇宙中十分常见，因为构成水的氢和氧分別是宇宙中第一和第三丰富的元素，且水分子的结构非常简单。
讽刺的是，大多数情况下，难题不在於获取氧，而在於获取宇宙中最丰富的氢。氢和氦（宇宙第二丰富元素）在岩质行星上往往十分稀缺，原因很简单：我们关注的行星温度较高，且频繁遭受电离辐射、小行星撞击等，这些因素会促使大气蒸发进入太空。
我之前提到过，人们常常错误地认为火星、月球这类星球因重力不足而无法留住大气。我们稍后会简要探討这一点，但核心问题是，大气物质逃逸的各种机制，高度依赖分子的质量。
氢分子和氦分子质量极轻，极易逃逸。与氦不同，氢能与其他更重的原子结合形成重分子，因此儘管氢原子比氦原子更轻，却能以结合態大量留存。即便如此，氢也常会摆脱与重原子的结合，形成氢分子，或是被上层大气的辐射解离，隨后以远快於氧等元素的速度飞入太空。
氧的质量更大，更容易留存，但它会通过融入岩石的方式从大气中消失。沙子、石灰石、花岗岩、金属矿石等各类岩石，其主要成分都包含氧。
如果一颗行星表面没有大量水或冰，我们总能从岩石中提取氧，但这一过程能耗极高。即便用高效太阳能板覆盖整个星球，仅通过熔融或电解方式从岩石中提取氧，也需要数百年甚至数千年，才能收集到足够形成浅海和可供呼吸大气的氧。
当然，我们还需考虑氧的留存问题：从岩石中提取的氧，可能会迅速重新与岩石结合。比如將氧化铁分解为铁和氧，铁会再次氧化，重新吸收氧。
儘管如此，我们仍能从中提取氧用於製造大气和水，但製造水还需要氢。如果行星本身没有大量氢，我们就需要从其他地方运送。
我们也可以直接运送水，外太阳系的冰中富含水，任何太阳系大概率都是如此。但这是否能节约成本仍存爭议，因为水的质量近90%是氧，將氧运送数百万英里的能耗，与从岩石中提取氧的能耗相近。
能源来源也至关重要：適合地球化改造的行星通常太阳能资源丰富，而冰储量丰富的区域显然光照不足——若光照充足，冰就不会存在。
反过来说，这类区域是太阳系中氢的海量储存地，氢以单质形式存在，而非水、甲烷或氨。但这些区域往往有著巨大的重力井，在大规模运送物质时，重力始终是阻碍。
我们討论运送大气时，会再详细讲解氢的运送方式，二者原理相似。比如火星的氮元素储量就十分匱乏。
在继续讲解之前，关於水，我们还有两个常被忽视的重要问题。首先，以火星为例，它的地壳成分与地球相似，且曾经存在液態水，不算典型案例，但我们要记住：水会侵蚀陆地。
水的蒸发速率与降雨速率，和星球当前的水量关联不大。在地球化改造初期，远在形成数英里深的海洋之前，星球就会出现大量降雨。因为几英寸深的浅水洼，与相同表面积的深水沟蒸发速率一致。
所以在星球拥有足量水之前，就会出现大规模降雨，尤其是大气稀薄时，低压环境会加速水的蒸发。
大量降雨本是好事，但雨水会溶解泥土，而初期没有植物根系固定土壤，同时缺乏天然河流，最终会引发洪水，建筑会被泥石流摧毁。
因此，地球化改造需要先构建大气，再大量引入水；或是在改造过程中，在全球修建溢洪道和水库。如果你了解维护密西西比河河道、防止农田土壤侵蚀所需的工程力度，想像一下，將这个难度放大一千倍。 ↑返回顶部↑
“按需”是关键所在，因为並非所有人都认为地球与其他星球的所有差异都需要修正。比如，有人可能不在意重力稍大，或是一天有30个小时。
在旋转棲息地中，我们几乎可以定製所有条件。儘管科幻作品中最早的地球化改造案例是小型小行星，但在小行星內部建造巨型圆柱棲息地通常不被算作地球化改造，因此我们会在巨型建筑系列中详细探討这类建筑。
地球化改造本身的概念很简单：让一个地方变得更像地球。但哪些因素最为重要？与地球的相似度达到何种程度才算合格？在某种程度上，这因人而异，核心在於確定哪些差异是优先改造项，以及与地球的接近標准。
那么，要让一个星球变得像地球，需要改变哪些核心差异呢？我们不局限於火星和金星，先来看看这两颗星球与地球的一些关键差异。
从某些方面来说，这是一个“金髮姑娘效应”的案例：温度不能太高也不能太低，大气不能太厚也不能太薄，但两颗星球的大气都无法让人类直接呼吸。
我们需要调节温度，需要添加可供呼吸的气体、去除有毒气体。该如何实现呢？
金星的重力几乎与地球相当，火星的自转周期几乎与地球一致，但火星重力过低，金星的自转周期几乎相当於一年。我们能改变这些条件吗？我们甚至能改变重力、自转周期、行星自转轴倾角这类参数吗？
简单来说，任何行星、卫星、小行星，都能在绝大多数方面变得与地球高度相似。相似度取决於具体条件、我们掌握的技术、资源投入，以及为实现目標的坚持程度。
即便最基础的地球化改造也需要数百年，甚至更久，这一点我们后续会讲到。即便我们拥有近乎无限的能源或自我复製机器人，改造周期也不会大幅缩短。
好消息是，人类向来具备坚持不懈的特质，歷史上曾耗费数百年完成诸多宏大工程：从金字塔、大教堂，到公路系统、运河、城墙。我们始终愿意投入海量资源与长期精力推进项目，即便在人类平均寿命仅为如今一半、可支配財富远少於现在的年代，我们也做到了。
人们常常疑惑，我们是否愿意耗费数百年完成地球化改造这类工程。儘管我常被指责过於乐观，但我认为答案是肯定的。
接下来，我们先聊聊星球宜居的三个最基本条件：適宜生命的温度、適宜生命的大气，以及水。
事实上，水在宇宙中十分常见，因为构成水的氢和氧分別是宇宙中第一和第三丰富的元素，且水分子的结构非常简单。
讽刺的是，大多数情况下，难题不在於获取氧，而在於获取宇宙中最丰富的氢。氢和氦（宇宙第二丰富元素）在岩质行星上往往十分稀缺，原因很简单：我们关注的行星温度较高，且频繁遭受电离辐射、小行星撞击等，这些因素会促使大气蒸发进入太空。
我之前提到过，人们常常错误地认为火星、月球这类星球因重力不足而无法留住大气。我们稍后会简要探討这一点，但核心问题是，大气物质逃逸的各种机制，高度依赖分子的质量。
氢分子和氦分子质量极轻，极易逃逸。与氦不同，氢能与其他更重的原子结合形成重分子，因此儘管氢原子比氦原子更轻，却能以结合態大量留存。即便如此，氢也常会摆脱与重原子的结合，形成氢分子，或是被上层大气的辐射解离，隨后以远快於氧等元素的速度飞入太空。
氧的质量更大，更容易留存，但它会通过融入岩石的方式从大气中消失。沙子、石灰石、花岗岩、金属矿石等各类岩石，其主要成分都包含氧。
如果一颗行星表面没有大量水或冰，我们总能从岩石中提取氧，但这一过程能耗极高。即便用高效太阳能板覆盖整个星球，仅通过熔融或电解方式从岩石中提取氧，也需要数百年甚至数千年，才能收集到足够形成浅海和可供呼吸大气的氧。
当然，我们还需考虑氧的留存问题：从岩石中提取的氧，可能会迅速重新与岩石结合。比如將氧化铁分解为铁和氧，铁会再次氧化，重新吸收氧。
儘管如此，我们仍能从中提取氧用於製造大气和水，但製造水还需要氢。如果行星本身没有大量氢，我们就需要从其他地方运送。
我们也可以直接运送水，外太阳系的冰中富含水，任何太阳系大概率都是如此。但这是否能节约成本仍存爭议，因为水的质量近90%是氧，將氧运送数百万英里的能耗，与从岩石中提取氧的能耗相近。
能源来源也至关重要：適合地球化改造的行星通常太阳能资源丰富，而冰储量丰富的区域显然光照不足——若光照充足，冰就不会存在。
反过来说，这类区域是太阳系中氢的海量储存地，氢以单质形式存在，而非水、甲烷或氨。但这些区域往往有著巨大的重力井，在大规模运送物质时，重力始终是阻碍。
我们討论运送大气时，会再详细讲解氢的运送方式，二者原理相似。比如火星的氮元素储量就十分匱乏。
在继续讲解之前，关於水，我们还有两个常被忽视的重要问题。首先，以火星为例，它的地壳成分与地球相似，且曾经存在液態水，不算典型案例，但我们要记住：水会侵蚀陆地。
水的蒸发速率与降雨速率，和星球当前的水量关联不大。在地球化改造初期，远在形成数英里深的海洋之前，星球就会出现大量降雨。因为几英寸深的浅水洼，与相同表面积的深水沟蒸发速率一致。
所以在星球拥有足量水之前，就会出现大规模降雨，尤其是大气稀薄时，低压环境会加速水的蒸发。
大量降雨本是好事，但雨水会溶解泥土，而初期没有植物根系固定土壤，同时缺乏天然河流，最终会引发洪水，建筑会被泥石流摧毁。
因此，地球化改造需要先构建大气，再大量引入水；或是在改造过程中，在全球修建溢洪道和水库。如果你了解维护密西西比河河道、防止农田土壤侵蚀所需的工程力度，想像一下，將这个难度放大一千倍。 ↑返回顶部↑