一次性给火星升温的方案反而让它更冷

火星曾经是湿润的：河谷、湖盆以及经水改造过的矿物表明，很久以前那里曾有液态水流淌。如今它的大气很稀薄，只有6毫巴，其中的二氧化碳只带来约5度的温室增温。轨道探测表明，即便释放出这颗行星自身更多的二氧化碳，也不足以让它进入更温暖的状态。

能捕获热量的尘埃

于是，研究地球化改造（terraforming）——即让火星变得更像地球——的科学家把目光转向了人造气溶胶。超级温室气体需要氟，而氟在火星上很稀少。于是，早先的研究提出了约9微米长的铝纳米棒。将它们调谐到这颗行星向外辐射的红外光波段，它们就能在让阳光透过的同时捕获热量，而且按每公斤计算，效率比气体高出一千多倍。

但那些研究假定颗粒会停留在原处，或者以每秒30到60升的速度持续喷入大气，以补充落下的颗粒。

一剂，一年

慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的汤姆·兰德费尔德（Tom Landefeld）和哈拉尔德·莱施（Harald Lesch）在一个专为行星打造的三维气候模型——通用行星气候模型（Generic Planetary Climate Model）——中测试了另一种情景：

• 火星大气中所有的天然尘埃被铝纳米颗粒一次性替换，之后不再补充；
• 一层每平方米3,400公斤的厚水冰位于火星上最深的洼地希腊盆地——这是一项刻意设计的压力测试；
• 模型运行一个火星年，即669个火星日，包含完整的水循环：云、霜和降水。

他们将其与保留正常尘埃的对照运行进行比较。论文没有说明注入了多少铝。

更冷、更干、更稀薄

结果与计划背道而驰。

• 地表平均温度从194.9开尔文下降到191.8开尔文：冷了3.1度。
• 最高地表温度下降了9度，近地面空气降温更多，平均下降7度。
• 更冷的空气让二氧化碳冻结到地面上：地表气压下降，大气损失了12.3%的质量；地表的二氧化碳冰增加了24%。
• 空气中的水蒸气减少了99.65%，冰转化为水蒸气的峰值速率下降了99.8%。

为什么失败了

作者指出了一连串效应。颗粒会下落：在如此稀薄的空气中，一个二氧化碳分子在两次碰撞之间要行进约10微米，因此颗粒在沉降时几乎不受阻力。由于没有新的补充，它们的加热作用在这一年中逐渐减弱。与此同时，希腊盆地中明亮的冰面反射了大部分阳光。随着温度下降，水在寒冷地点冻结析出，而地球化改造所希望触发的水蒸气温室反馈始终没有启动。作者无法完全区分每种效应各占多少份额。

值得了解的局限

这只是一次为期一年的单一模拟，分辨率较粗，由两位作者完成。注入的铝量没有给出，论文中有几个数字在正文和表格之间对不上。这项研究也没有测试它所反驳的持续注入情景。

用作者的话说，这一结果既不能表明行星地球工程可行，也不能表明它注定失败。一次性注入的表现就像一次短暂的辐射脉冲；要持久地改变火星气候，需要的远不止这些。