第142章 未來大秦宇宙工程：重啟火星磁場

大秦的高中物理學裡面都有講過電生磁的相關知識，每一個稍微有點動手能力的學生可能也都做過這個實驗。

把線圈環繞起來通電，這個環繞電流就會產生磁場，磁場方向可以用「右手螺旋定則」確定，不過這個磁場很小。然而，如果在線圈中加上一根鐵釘，那麼這個磁場就會增大很多，這也是工業上電磁鐵的原理

秦星的地磁場產生原理就與此相同，在秦星外地核（以及地幔）中存在大量鐵離子，這是一種導體。秦星的自轉提供了科里奧利力，讓鐵離子形成漩渦，漩渦自然就會形成磁場。同時這些磁場與地球固態內地核一起形成了感應磁場。這些磁場疊加在一起后就形成了強大的地磁場

液態外地核中的鐵離子漩渦形成磁場，磁場與內地核一起形成感應磁場。

而在太陽系內岩質星球幾乎都是圈層結構。

所以，理論上講，所有的岩石星體都具有地磁場。

但是，問題來了。並不是所有的行星都有固態的鐵鎳核，還同時具備液態鐵鎳外核，並且還具備和秦星差不多快的自轉速度（能帶動鐵離子產生漩渦）的！

金星——基本上無磁場。

金星才是秦星的孿生兄弟，這兩者的大小、軌道都很接近，其內部結構很可能與秦星相似，都具備圈層結構，以及液態外核和固態內核。但是帝國科學家估計是因為它自轉太慢了，所以才無法產生磁場。

月球——不說了，因為太小。而且帝國已經發現月球已經被改造成了戰星。

火星——磁場只有秦星的1%，科學家還沒搞明白它為什麼只有這麼小的磁場。

有可能是因為它內部的鐵鎳核很小，無論是固態鐵鎳核還是液態都很小，所以磁場小；也有可能是因為它的核心已經冷卻凝固了，現在的微弱磁場是遠古時期殘留下來的。

根據研究，它在數十億年前是具備強大的火星磁場的，但是卻在隨後消失了，其原因有兩種解釋：

一種解釋是，火星比較小，所以內部完全冷卻變成了固體，於是無法形成磁場。

不過最近新的研究發現其內部可能還存在液態的核心，所以有帝國科學院提出新的解釋：火星的地幔層變成了絕熱層。

地核雖然還火熱，但是卻無法出現有效的熱對流效果了，沒有熱對流，液態地核內部雖然會隨著自轉而運動，但是卻不會出現渦流了，這種情況也會導致火星缺乏磁場。

最近的這些年，科學家們無比熱衷於火星研究，他們相信火星上是存在生命的，至少遠古的火星上是存在生命的。

而且科學家們也發現，現在的火星的生態環境與遠古時候的環境相比，發生了翻天覆地的變化。但是，火星上還是留有大氣層的，雖然大氣層很稀薄。

但只要有大氣層，火星上的很多物質都是會保存下來的，這給科學家研究火星以及恢復火星生態環境提供了極為重要的線索。

火星目前的最大的問題就是大氣層的改善，只有增加火星大氣層的厚度，才能使恢復火星的氣候成為可能。而想要改善火星的大氣層，火星的磁場是一個突破口，通過火星磁場，能夠有效改善火星的大氣層，所以說，最為重要的就是火星磁場。

所以如何恢復火星地磁？

在重建火星磁場，使火星磁場恢復原先的模樣這個問題上，科學家們是有自己的一套觀點以及實施方法的。

在解釋科學家們激活火星磁場的方法之前，我們需要先了解一個星球內部的磁場的特性。

任何一個星體，只要它們的內部存在磁場，那麼它們的內核就是磁場的發源地，這裡面涉及到一個所謂的發電機效應，任何一個存在磁場的星體的內核都會有這樣的效應在起作用。

所謂的發電機效應講的是星體的內部因為高溫以及高壓的作用，產生了兩種物質的兩種不同方向的運動，最後形成了磁場。

就比如說秦星，我們秦星的內核的溫度高達六千攝氏度，壓力也是有地面大氣壓的兩百萬倍，在這樣的一個高溫以及高壓的共同作用之下，秦星的內核就有一部分物質會向溫度更低的外層運動。

而秦星上的外層的某些物質則會向溫度更高的秦星內部運動，這樣兩個運動方向相反的兩種物質的相對運動則會使秦星在內核處形成了地球磁場，任何一個星球的磁場都是相同的原理形成的。

而秦星恰恰是因為有了磁場，最後才能夠使得大氣層不會被太陽以及其他的星球的引力吸走。大氣層使得秦星內部少了很多來自宇宙的高強度的致命輻射，同時也使得秦星的內部的溫度能夠保持在一個相對穩定的狀態，才會有我們今天生活的秦星。

根據眾多帝國科學家的研究，他們提出了幾種恢復火星磁場的理論。

一種理論是在火核未冷卻的情況下，是重熔火星地幔讓它重新熱傳導，理論可行！不過這個方案工程浩大。

如果是火核未能冷卻的情況下，比較經濟的方法有兩種:

一是打洞！

如果帝國具備了將整個星球地幔都熔融的能力，不如打出多個深入火星地核的大洞，在液態外核噴湧出來后，它們將會很快冷卻，重新堵住這些洞穴。

而這些物質正好是鐵鎳質的，即使是冷卻以後也是良好的熱導體，如果打洞數量夠多的話，能夠重新在地核中製造出熱對流效果來。

二是注入助熔劑！

搞冶金的人可能都知道助熔劑，這東西能夠顯著降低礦物的熔點。比如在冶鍊鋼鐵的時候，加入螢石、石灰、白雲石等，能夠很容易降低熔點，促進熔渣流動。

其次，水在岩石圈內也是很好的助熔劑，在高溫高壓的情況下，含水礦物熔點比不含水礦物熔點要低數十到數百攝氏度。所以可以打小孔，向火核、火幔界面注入合適的助熔劑，這樣火星地幔物質將會很快熔融，從而有可能恢復熱對流狀態。

除了這兩種比較經濟的重建火星磁場的辦法，還有三種昂貴的辦法。

一些科學家們表示，如果想要恢復火星的磁場，還有一個最有效的方法就是改變其他天體的運行軌道，使得其他天體能夠撞擊火星，通過利用別的天體撞擊火星，恢復火星的物質運動的活力，並在最後重新激發火星的磁場。

當然，還有第二個恢復火星磁場的辦法，那就是在更大的小行星的表面裝上推進器，將小行星推到火星的軌道上，使其成為火星的衛星，通過小行星與火星之間的引力作用，使火星內部的磁場得以恢復。

比如：把「穀神星」的衛星放置在圍繞火星的軌道上。從理論上講，圍繞火星運行的大天體，其引力可當作一個混合器作用於火星的核心，這樣可以再次融化並啟動火星的冰凍核心。

第三個方法就是人工磁場，僅在可居住區域創建人工磁場。要實現這一點，可在可居住區域放置一個強大的電磁鐵，進而產生磁場來保護殖民者免受太陽輻射的有害影響。

在火星南北極分別建造直徑數百公里的超導環，然後挨著建造核電站，給它們降溫、通電！每個超導環是有足夠的超導電纜繞成。之後通電，電流非常大，產生的磁場非常強，這樣就可以產生足夠的電磁，用來保護火星的大氣層。

如果磁場不夠，可以造數十個不同直徑的超導環，以達到足夠的強度，如果還不夠，可以在火星表面其它地方也建造，通過控制超導環的方向，使電磁場以相同的方向疊加。在不夠就在太空足夠高出也建造超導環，太空還有好處，就是可能不需要冷卻，省能源。總之總是可以產生足夠的電磁場。

但是這個人工磁場的工程浩大，雖然存在理論上的可行性，但是目前帝國還沒有掌握這樣的技術。

除此之外，還有一些科學家提出的設想，比如：

1、製造一個行星電磁鐵。其想法是這樣的：在火星的赤道上鋪設一個超導體的螺線管，並將其連接到一個強大的電流源。儘管這個項目需要一個真正巨大的努力和巨大的成本，但最重要的是，它是最「現實」的，因為它不需要發明一種全新的東西。

2、用於破壞火星核心的強大核武器。從理論上，是可行的，但現實難度可想而知，火星的半徑也只有3000多公里，如此深的深度，如何才能鑽到這樣的深度呢？就說在我們秦星上，帝國目前鑽井的最大深度才為30公里左右，更何況是在火星上。

3、在拉格朗日點處放置電磁鐵。拉格朗日點是兩個天體系統中的點，在這兩個天體中，這些天體的重力相互平衡或由其他力進行補充。一個質量遠小於火星質量的物體被放置在拉格朗日點中的一個點上，它將能夠無限期地停留在其中。

不過拉格朗日點位於火星和太陽之間的一條直線上，距離火星約有100萬公里。如果你把一個強大的電磁鐵放在那裡，那它就會成為火星和太陽輻射之間的屏障。這種方法有待驗證！

此外，如果要逃避太陽輻射的影響，有人還提出，可以在火星地下建立居住點，雖然火星土壤本身的厚度將是抵禦輻射的良好保護，但這大大限制了殖民者的活動或工作。

為什麼我們需要磁場？

火星上擁有磁場可以穩定火星的大氣層！

由於沒有磁場，所以火星的大氣層是由太陽風帶到外層空間的。但是，如果我們能夠在火星上創造出和秦星一樣的大氣層，那麼太陽風要想帶走大氣層的百分之一，則大約需要一百萬年的時間。

磁場能夠降低太陽輻射對殖民者健康的影響，雖然火星上的太陽輻射並不像人們普遍所認為的那樣嚴重。

從短期來說，穿著太空服的人一旦進入到了太空中不一定會死亡。然而，當人們在火星上建立了永久定居點時，隨著時間的推移，火星上的居民將逐漸遭受到因輻射增加而引起的各種疾病的折磨，主要是增加患癌症的數量，以及導致新生兒患各種基因異常的疾病。

這就是重建火星磁場的原因所在，殖民需要！

而當火星磁場被重新建立之後，就可以開始火星秦星化了。

首先是形成生態系統，所謂生態環境系統的形成，就是一個荒涼的火星表面形成一個無氧的生物圈。

要形成這個無氧的生物圈，火星需要充足的液態水，以及大氣可以阻擋紫外線。當大氣的密度和厚度增加時，它既可以減少紫外線的輻射，也可以產生溫室效應，提高火星表面的溫度。

當火星表面溫度提高時，可以融化北極的水冰，甚至融化永凍土中的冰，因而可以部分解決液態水的問題。

當生態系統形成階段結束之後，將進入秦星環境形成階段，秦星環境形成階段的第一步是在火星的某些條件稍好的地方引進秦星上的微生物。

首批引進的必須是所謂的光能自養生物，這些光能自養生物，能利用太陽光作為能源在代謝的過程中不需要複雜的有機物。

將經過遺傳工程改造的細菌和其他適應性強的微生物播「種」到火星上去，它們會「吃掉」火星大氣層中的二氧化碳，釋放出氧氣，逐步形成一個類似於秦星的含氧大氣層。

有些微生物可以改變火星的大氣成分，特別是氮的含量。但是還需要引進植物來提升空氣中的氧的含量，這樣人類才能夠在火星生存。

接著用飛船把一種叫「氯氟烴」的強力的溫室效應氣體，運送到火星上去使其升溫。楊子墨計算過，如果每年運送100萬噸氯氟烴到火星上去，只要40年的時間，就可以在火星上造成有效的溫室效應，使其表面溫度升高，再配合上述的藻類植物的生長和微生物的繁殖，能逐步使火星大氣層加厚，並使大氣層增氧。

然後在大氣中增加適合適量的氣體，其中包括溫室氣體和適合生物生存的氣體。增加地表溫度與氣壓，主要是為了液態水，其次是植物、動物。

在太空中架設巨大反射或折射鏡群，將更多陽光反射至火星表面。大量融解地下凍土層，再把水引到地表。雖然一開始會結冰，但隨著工程進行，冰層進而融化形成水圈。

在冰上（包括兩極）培植深色藻類或散布煤灰等深色物質增加吸熱進而加速融化。散布固沙菌類、植物，防止沙暴的發生，進而生成土壤，擴大居住地。

建立火星表面生態環境之後就是種樹，然後建立火星農牧業，形成農副食品自給，也就是種地。

隨後進行生產，建設能源和原材料工業設施以及建設人類生活基礎設施，最後便是實施火星旅遊和火星移民。

以目前大秦掌握的技術來看，難度最大的還是重啟火星磁場，好在科學院已經在驗證其中幾種方法了。