火星，对于喜欢天文知识的人来说，对这颗红色的小星球一定并不陌生。虽然世界上有很多关于火星的各种传说，但令人失望的事实是：火星几乎缺乏我们生存所需的一切元素。
如果人类生存在火星上，估计也只能在火星的地表下面，度过一段简短又悲惨的时光。
但有没有一种可能，我们通过科学的力量，把火星改造成和地球一样的环境呢？令人惊喜的是，在未来这也许是可行的。
今天，我们就站在科学的角度上，和大家聊一聊，如果想要把火星改造成人类也可以生存的环境，我们都需要对火星做什么改造？我们人类需要做些什么？
首先，火星是十分干燥的，火星上的土壤是种不出来任何的植物的，而主要的原因，其实是火星的大气层太过于稀薄，无法承受来自于太阳和宇宙的强烈辐射。
所以，要想让火星变成我们人类的新家园，首先就要解决大气层的问题，我们必须要给火星一个类似于地球的大气层：它应该是由21%的氧气、79%的氮气和少量二氧化碳组成的。并且我们必须要创造海洋和河流，地面也必须风化成为肥沃的土壤，以容纳生命。
而上面这句话说起来很简单，但如果要想把它变成事实，其实是有3个巨大的挑战的。
挑战1：大气层其实，一开始火星是有大气层的，在大约40亿年前，火星上是有富含氧气的大气层的，并且拥有许多的海洋和河流，就像我们地球上一样。但是，在几亿年的时间里，来自太阳的强烈的紫外线，分解了火星的大气层，并且分解了海洋，直到现在，火星成为了一个干燥、贫瘠的红色星球。
幸运的是，很大一部分水分，还是保存在火星上的，在地表下面的极地冰层下面被冻结着，而如果把这部分水分给释放出来，其实是可以形成一个非常浅的海洋的。而同样幸运的是，火星上的氧气也仍然存在于火星当中，以矿物质的形式存在于火星的岩石当中，这些岩石富含大量的氧气，大部分是以氧化铁的形式存在的，如果把这部分氧元素变成气体，那么氧气的问题其实也是可以解决的。
为了释放火星矿物质中的气体，我们需要想办法融化火星的表面，而最好的办法是将大功率激光送到火星的轨道上，对准火星进行持续地照射。而我们人类研发出来的目前最强大的激光是ELI-NP，它能够在万亿分之一秒内，产生10拍瓦的功率的光束。（很多人可能不知道拍瓦是什么，这里解释一下，1拍瓦等于1000000000兆瓦，一兆瓦等于1000000瓦，也就是说，10拍瓦等于10000000000000000瓦，你想一想你家的电灯泡有多少瓦就能对比出来了）
然而，想要融化火星表面，这个能量仍然是不够的，我们需要研发出来双倍功率的激光，并且要连续进行照射。而比较幸运的是，能量的来源是可以来自太阳，直接由阳光供电的太阳能泵辅助激光器，并且核心注入金属的玻璃棒，这样就可以将太阳的能量转化为我们所利用的能量。
如果我们在火星的轨道上，建造一个大约有国土面积10倍的激光装置，那么我们人类是有能力融化火星的表面的。
假如我们做到了这一步，当激光开始照射火星表面时，每立方米的火星岩石，可以释放出来750千克的氧气和一些二氧化碳，而想要达到我们预期的大气层，需要把火星表面融化大约8米深，即可获得足够我们人类生存的氧气，而这个时间大约要持续50年左右。
等到照射结束时，火星上就已经形成了我们预期的大气层，那么此时的火星会迅速降温，甚至可能会下一场雪。
而其实，对火星表面进行照射，还有一个好处，就是火星地下深处的水，会以蒸汽的形式升入大气层，从而形成云层，这时候，整个火星基本上每一个地方都会下雨，并且最终火星上会形成一层比较浅的海洋。
然而此时的大气层，还并没有达到我们人类能够直接在火星上呼吸的成分，因为这时候的气体几乎100%是由氧气组成的，而对空气有所了解的人应该清楚，我们空气当中占比最多的成分是氮气。化学课上我们都学过，氮气是一种惰性气体，正是因为有氮气的存在，才让我们避免了氧气爆炸的可能性。
所以，我们需要给火星添加大量的氮，而比较遗憾的是，氮元素在火星上是十分缺乏的。所以，最可靠的做法是：把土卫六上的氮元素，转移到火星上来。
不熟悉土星的伙伴可能不了解，土星的一颗大卫星“土卫六”上，大气层几乎全是由氮气组成的。因此，我们只需要把3000万亿吨的氮元素，从土卫六转移到火星上。
而如何才能转移气体呢？最可靠的做法是，在土卫六上建立工厂，把氮元素压缩成为液体，然后导入到高压泵当中，然后使用飞船进行运输，直接将氮液投到火星上面，而这个运输的过程，可能需要2代人进行完成，也就是说，如果太空上将来有工作的话，很可能一位爷爷和一个孙子，做着同样的运输氮元素的工作，而一做就是一辈子。
如果一切顺利的话，从开始改造火星大约一个世纪后，火星上终于能够有像地球一样的大气层了，然而这时候，火星上仍然是一片荒地，如果需要改善这种情况，那就需要让火星上存在生命，这就迎来了我们的第二个挑战。
挑战2：生物圈在一个新的星球上，创造生物圈是一件非常困难的事情，物种之间很可能总是存在相互作用，或者物种总是突发各种疾病，导致生物圈崩溃。
那么我们一开始最应该做的，应该是在火星的海洋当中播种浮游植物。因为不存在竞争，浮游植物会迅速占满海洋，成为一切生物存在的基础。
然后是浮游动物，最后是鱼类，甚至是鲨鱼和鲸鱼。
如果想要在陆地上也建立生物圈，就需要播种大量的植物，而植物存在的前提是：肥沃的土壤。
但其实，如果建立好海洋生物圈以后，就算我们什么都不做，在大约一千年以后，水和风也会将火星的表面磨成更细的沙子，最后变成肥沃的土壤。但很显然，一千年对于人类来说，还是太长了。
如果想要加速这个过程，我们仍然需要用到激光进行照射，然而这一次并不是连续照射，而是循环打开与关闭，使地面快速升温又快速降温，从而被分解成为沙土，然后加入水和一些真菌生物，便能得到富含硝酸盐化物的土壤，此时，火星上终于可以种植植物了。
这时候，我们人类已经成功在火星上建立了生物圈了，但如果考虑可持续发展，事情远远没有现在这么简单。
挑战3：可持续发展有一个很致命的问题始终没有解决，那就是火星的核心是不产生磁场的，因此火星是没有能力免受太阳的强烈辐射的，这无疑又一次对火星宣告了灭亡。
所以，我们需要做的是建立一个人造磁场，来避免太阳对火星的巨大辐射。
最简单的办法是在火星的轨道上，建造一个“磁伞”，将太阳辐射引导到两侧。所以，我们需要一个由核聚变驱动的大型超导环，它将通过科学技术，始终朝着太阳的方向旋转。
到此为止，本篇内容就全部结束啦，我们人类也第一次生活在一个完全由我们自己设计的星球上，从而迈向了星际未来的第一步。
然而很显然，我们距离这个未来还很遥远，希望后代们能替我们享受火星上的“天伦之乐”吧。
