氣凝膠已榮膺“已知超輕固體”等15項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄,在熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)等方面都表現(xiàn)出了優(yōu)異性能,科學(xué)界公認(rèn)其為“即將改變世界的材料”。
日前,哈佛大學(xué)、愛丁堡大學(xué)和美國航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員為氣凝膠材料找到了新的“用武之地”:改造火星。
美國天文學(xué)家、科普作家卡爾·薩根曾大膽設(shè)想,北極冰蓋的蒸發(fā)將可能產(chǎn)生會(huì)火星大氣層,形成溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣溫升高,并讓液態(tài)水存在的可能性大大增加,火星因此會(huì)變得和地球一樣適合人類居住。
然而,去年美國航天局的一項(xiàng)研究顯示,火星上所有可用資源只會(huì)將大氣壓力增加到地球的7%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使火星適宜人類居住所需要的壓力,整體“改造”火星的希望極為渺茫。
有鑒于此,美英科學(xué)家們提出了“火星局部改造氣凝膠方案”:二氧化硅氣凝膠是一種半透明材料,可透射陽光;氣凝膠還是一種絕熱材料,導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)0.010W/(m·K),能隔絕熱量散發(fā),所以,將2到3厘米厚的二氧化硅氣凝膠用作“保溫被”,便可把火星的某一個(gè)局部地區(qū)地球化。
通過建模和實(shí)驗(yàn),研究人員證明,3厘米氣凝膠顆粒可讓上下方保持45℃的溫差,而2厘米的氣凝膠磚則使溫差超過了50℃。在這種溫度下,氣凝膠材料下方的水將常年保持在液體狀態(tài),植物和其他生物可在這個(gè)區(qū)域生存,并免受紫外線的傷害。而且,實(shí)現(xiàn)所有這些都不需要任何內(nèi)部熱源。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在新一期英國《自然·天文學(xué)》雜志上。
論文共同作者、美國航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家勞拉·凱貝爾說,這種建造宜居區(qū)的方法讓人們可控、規(guī);亍案脑臁被鹦。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃,在智利阿塔卡馬沙漠和南極麥克默多干谷等類似火星的干冷環(huán)境中實(shí)地測(cè)試。
不過,論文前一作者、哈佛大學(xué)環(huán)境科學(xué)和工程學(xué)助理教授羅賓·沃茲沃思表示,“火星局部改造氣凝膠方案”還面臨一些工程學(xué)挑戰(zhàn),如根據(jù)目前的氣候模型,需要將大量氣凝膠運(yùn)輸?shù)交鹦巧希要經(jīng)過至少2個(gè)火星年(約4個(gè)地球年),才能形成性液態(tài)水區(qū)域。
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