火星的环境相当严酷。在这个缺水干燥的世界，地表温度平均只有-55°C。而在它的两极，温度可以低达-153°C。主要原因是它的大气太稀薄，无法保存足够的热量（更不用说用来呼吸）。那为什么我们对移民火星那么着迷呢？

原因很多。比如说我们这两个行星很相似，火星上有可利用的水，火星上可以就地生产食物、氧气和建筑材料等等。就长期而言，我们还可以改造火星的环境，使之适合人类的生存。下面让我们来一一细述。

为什么要去

火星和地球的许多相似之处，使之成为了一个切实可行的移民候选地。首先，火星上一天的长度和地球极为相近。一个火星日等于24小时39分钟，因此植物、动物——以及人类移民——会对此感到非常熟悉。

图表显示了太阳系（上）和格利泽581行星系统（下）的宜居带。基于波尔多大学Franck Selsis的图表制作。图/ESO

火星和地球一样有自转轴倾角，因此也有和地球相仿的季节模式（但持续时间更长）。大体上来说，当火星的一个半球指向太阳时，就会进入夏季——气温较高，白天较长——而同时其他地方将进入冬季。

这使得火星上也有了所谓的“生长季”，与此同时移民也会有一种熟悉的舒适感，能够轻松地区分出岁月交替。就和地球上的农民一样，火星土著也会有“生长季”和“收获季”，可以举行一年一度的庆典以迎接季节的变换。

火星和地球都位于我们太阳系的“宜居带”内，虽然它要稍稍靠外一点。金星同样位于宜居带，但它位于内缘。正因为如此，再加上它的大气十分浓密，所以金星是太阳系最热的行星。加上还有硫酸雨，因此还是火星看起来更招人喜欢一点。

除了金星以外，火星离地球比其他行星近。所以移民较为容易。实际上，每过几年，当火星冲日——也就是说，当火星和地球位于太阳的同一侧，两者间的距离最近时——就会为运送移民打开一个理想的“发射窗口”。

比如2014年4月8日火星冲日时，它和地球的距离为9240万公里。2016年5月22日火星冲日时这个距离是7530万公里，2018年7月27日火星冲日时大约是5760万公里。在这些窗口期间，前往火星所需的时间可以短至以月计而非以年计。

火星上有大量的水冰。这些水冰大部分位于极地，但是对火星陨石的勘查结果表明，火星的地底下也可能有大量的水。对这些水进行提取并加以净化，足够人类使用。

Robert Zubrin在他的《火星案例》一书中解释了未来人类移民是如何离开地球前往火星，并最终在那里定居的。他们不需像国际空间站上的宇航员那样从地球带去所有补给——而是可以自己制造空气和水，甚至可以把火星上的水分解为氧和氢，从中获取燃料。

新的测算表明，在火星的非极地地区地底可能存在着大量的水冰。图/Feldman等，2011

初期实验显示，火星上的土壤可以用来烧砖，从而建造保护性建筑。这就大大减少了需要运送的物资量。地球植物最终也可以在火星土壤中生长，只要有足够的阳光和二氧化碳即可。慢慢地，这些在火星上生长的植物也能帮助产生一个可供呼吸的大气。

挑战

虽然有有利条件，但要移民这颗红色行星仍然面临着许多挑战。首先是因为它的温度。虽然火星赤道地区正午的气温可以达到宜人的20°C，但在同样靠近赤道的好奇号探测地——盖尔陨坑——夜间温度可以低达-70°C。

火星引力只有地球的49%左右，要适应它可不是一件容易的事。根据NASA的报告，零重力给人体造成的影响非常严重，它会使人体肌肉量在一周内失去5%，使骨骼密度在一个月内降低1%。

在火星表面，这些退化现象可能会好一点，那里至少还是有一点重力的。但是永久移民还是要准备好与肌肉退化和骨质疏松作长期斗争。

“生物圈2号计划”试图在地球上模拟火星环境。图/科学照片图书馆

而且，火星有一个我们无法呼吸的大气。这个行星95%的大气成份是二氧化碳，这就是说在聚居地，我们需要生产可供呼吸的空气，火星移民不穿压力服、不带氧气罐是无法外出的。

火星也没有像地球那样的全球性磁场。再加上它的大气稀薄，因此大量的电离辐射能够直达火星表面。

感谢火星奥德赛探测器所做的火星辐射环境实验，科学家从测量结果中获知，在火星轨道上，我们要经受辐射量，要比国际空间站所经受的高2.5倍。火星地表可能要低一些，但仍然比人类所能承受的要高出许多。

实际上，最近麻省理工学院学者发表的一篇论文——它分析了将于2020年开始移民行动的“火星一号”计划——得出的结论是，第一个宇航员会在68天后窒息而死，剩下的，也会死于饥饿、脱水，或在大气中被烧死。

这幅艺术概念图描绘的是火星宇航员站在“火星一号”定居地外的情景。图/Bryan Versteeg、火星一号

简短地说，在火星上建造永久定居地要面临的挑战是很多的，但也并非不可克服。

改造火星

随着时间的推移，在火星上生存的许多困难可以通过地球工程（或称改造）的实施来克服。利用蓝菌和浮游植物，移民者可以逐步地把大气中的二氧化碳转化成可供呼吸的氧。

另外，据估计，在火星的南极存在着大量的干冰，也就是固态的二氧化碳，它们没有被行星的风化层（土壤）吸收。假如行星的气温升高，这些干冰会升华成气体，从而提高大气的压力。虽然它仍然无法供人类呼吸，但足以让我们摆脱对压力服的依赖。

另一种可行的方法是在火星上人为触发温室效应。我们可以为火星引入氨冰。因为氨（NH3）中的含氮量很高，氮能够成为可呼吸大气的缓冲气体——就像在地球上一样。

我们也可以为火星引入碳氢化合物，如甲烷——这些东西在土卫六的大气中和地表上非常多——从而引发温室效应。甲烷能够进入大气，在那里发生能够导致温室效应的化学反应。

Zubrin和NASA阿姆斯研究中心天体生物学家Chris McKay建议可以在火星表面建造能够产生温室气体的装置，把温室气体输送到大气中，从而引发火星全球变暖（就象人类正在地球上干的那样）。

艺术家想像