金星的情況則相反:金星大氣中氮的占比僅為3%至4%,遠低於地球的近80%,但金星大氣質量是地球的近100倍,且金星體積比地球略小,因此其大氣中的氮總量,是地球宜居大氣所需氮的數倍。後續隻需為土壤和植物補充少量氮即可。
因此,金星是氮的重要來源之一,另一個來源是土星的衛星土衛六。土衛六的大氣幾乎由純氮組成,其餘主要是甲烷——這對火星這類星球的地球化改造十分有利,因為甲烷是溫室氣體,且富含氫。
我們該如何將物質從一個星球運送到另一個星球?比如把氫從木星運到火星或金星(金星本身氫儲量極少)?想像一艘巨型飛船運送數十億噸物質,這顯然不太現實。
標準大氣壓下,一百萬噸空氣約占一立方千米空間。即便飛船體積如此巨大,要完成一顆行星大氣的運送,也需要數十億次往返。地球上最大的超級油輪僅能運載數億噸石油,即便這類巨型船隻每年往返一次,持續一千年,也需要一千萬艘同時運作。
即便我們引導彗星撞擊目標行星,也需要數億甚至數十億顆彗星才能滿足需求。
如果你看過的巨型建築係列,可能已經想到一些解決方案。該係列專門探討如何低成本將巨量物質運離行星,而低成本是關鍵。舉個例子,即便每噸運輸成本僅1美元,總費用也會超過一千萬億美元,遠超地球十年的GDP總量。
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不要對地球化改造抱有不切實際的幻想,人們常常談論技術可行性,卻對實驗室技術到行星級應用的轉化過程一筆帶過,準地球化改造是個例外,這也是它備受關注的原因。
不藉助高度發達的自動化技術和能源,我們無法對任何行星進行地球化改造。有時我會提到,用行星大小的軌道鏡為行星加熱,人們會以成本過高為由反對,卻轉頭提議運送相當於一顆行星質量的大氣和水。
這些行星級軌道鏡僅是幾毫米厚的薄片,總質量甚至不到一萬億噸,而地球大氣的質量約為五千萬億噸。
但這並非意味著不可能實現,太陽係中存在足夠的資源:木星的氫儲量遠超地球的岩石總量,土衛六和金星都有豐富的氮,內太陽係除水星外,氧元素隨處可見。
在土衛六這類星球,我們可能會採用質量投射器方案:將金屬艙體(厚度約易拉罐,大小類似半掛卡車)裝滿高壓氣體,從表麵連續發射。土衛六的重力遠低於地球,我們可以建造數英裡長、高聳出大氣的發射裝置。
製造這些結構和艙體的金屬也不難獲取:土衛六擁有岩石金屬內核,在低重力星球上深度挖掘十分容易,隻需融化冰層即可抵達岩石層,土星的其他岩質衛星也可作為金屬來源。
質量投射器非常適合土衛六,太空電梯也是如此。但土衛六的太陽能資源匱乏,單位麵積光照僅為地球的1%,且鈾等核燃料資源可能並不豐富。因此,隻有掌握核聚變技術,土衛六才能成為氮的有效來源。若沒有核聚變,即便通過鏡麵聚焦太陽能驅動質量投射器,難度也極大。
要在數百年內完成改造,我們每年需要向目標行星運送數萬億噸物質。假設每個艙體搭載10噸氮氣,要為火星輸送足量氮,需要每秒發射一個艙體,持續3000萬年。這意味著我們需要大量質量投射器和海量能源,才能在合理周期內完成任務。
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土衛六全部太陽能鋪滿太陽能板,總功率約為10億兆瓦,而地球約為2000億兆瓦。即便將光能高效轉化為動能,每噸物質送入太空也需要數千兆瓦能量,而如此高的效率並不現實。
若能實現高效轉化,我們可在數百年內為火星輸送足量氮;效率越低,周期越長,同時需要更多太陽能板和鏡麵,維護成本與時間也會增加。
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