第142章 未来大秦宇宙工程：重启火星磁场

大秦的高中物理学里面都有讲过电生磁的相关知识，每一个稍微有点动手能力的学生可能也都做过这个实验。

把线圈环绕起来通电，这个环绕电流就会产生磁场，磁场方向可以用“右手螺旋定则”确定，不过这个磁场很小。然而，如果在线圈中加上一根铁钉，那么这个磁场就会增大很多，这也是工业上电磁铁的原理

秦星的地磁场产生原理就与此相同，在秦星外地核（以及地幔）中存在大量铁离子，这是一种导体。秦星的自转提供了科里奥利力，让铁离子形成漩涡，漩涡自然就会形成磁场。同时这些磁场与地球固态内地核一起形成了感应磁场。这些磁场叠加在一起后就形成了强大的地磁场

液态外地核中的铁离子漩涡形成磁场，磁场与内地核一起形成感应磁场。

而在太阳系内岩质星球几乎都是圈层结构。

所以，理论上讲，所有的岩石星体都具有地磁场。

但是，问题来了。并不是所有的行星都有固态的铁镍核，还同时具备液态铁镍外核，并且还具备和秦星差不多快的自转速度（能带动铁离子产生漩涡）的！

金星——基本上无磁场。

金星才是秦星的孪生兄弟，这两者的大小、轨道都很接近，其内部结构很可能与秦星相似，都具备圈层结构，以及液态外核和固态内核。但是帝国科学家估计是因为它自转太慢了，所以才无法产生磁场。

月球——不说了，因为太小。而且帝国已经发现月球已经被改造成了战星。

火星——磁场只有秦星的1%，科学家还没搞明白它为什么只有这么小的磁场。

有可能是因为它内部的铁镍核很小，无论是固态铁镍核还是液态都很小，所以磁场小；也有可能是因为它的核心已经冷却凝固了，现在的微弱磁场是远古时期残留下来的。

根据研究，它在数十亿年前是具备强大的火星磁场的，但是却在随后消失了，其原因有两种解释：

一种解释是，火星比较小，所以内部完全冷却变成了固体，于是无法形成磁场。

不过最近新的研究发现其内部可能还存在液态的核心，所以有帝国科学院提出新的解释：火星的地幔层变成了绝热层。

地核虽然还火热，但是却无法出现有效的热对流效果了，没有热对流，液态地核内部虽然会随着自转而运动，但是却不会出现涡流了，这种情况也会导致火星缺乏磁场。

最近的这些年，科学家们无比热衷于火星研究，他们相信火星上是存在生命的，至少远古的火星上是存在生命的。

而且科学家们也发现，现在的火星的生态环境与远古时候的环境相比，发生了翻天覆地的变化。但是，火星上还是留有大气层的，虽然大气层很稀薄。

但只要有大气层，火星上的很多物质都是会保存下来的，这给科学家研究火星以及恢复火星生态环境提供了极为重要的线索。

火星目前的最大的问题就是大气层的改善，只有增加火星大气层的厚度，才能使恢复火星的气候成为可能。而想要改善火星的大气层，火星的磁场是一个突破口，通过火星磁场，能够有效改善火星的大气层，所以说，最为重要的就是火星磁场。

所以如何恢复火星地磁？

在重建火星磁场，使火星磁场恢复原先的模样这个问题上，科学家们是有自己的一套观点以及实施方法的。

在解释科学家们激活火星磁场的方法之前，我们需要先了解一个星球内部的磁场的特性。

任何一个星体，只要它们的内部存在磁场，那么它们的内核就是磁场的发源地，这里面涉及到一个所谓的发电机效应，任何一个存在磁场的星体的内核都会有这样的效应在起作用。

所谓的发电机效应讲的是星体的内部因为高温以及高压的作用，产生了两种物质的两种不同方向的运动，最后形成了磁场。

就比如说秦星，我们秦星的内核的温度高达六千摄氏度，压力也是有地面大气压的两百万倍，在这样的一个高温以及高压的共同作用之下，秦星的内核就有一部分物质会向温度更低的外层运动。

而秦星上的外层的某些物质则会向温度更高的秦星内部运动，这样两个运动方向相反的两种物质的相对运动则会使秦星在内核处形成了地球磁场，任何一个星球的磁场都是相同的原理形成的。

而秦星恰恰是因为有了磁场，最后才能够使得大气层不会被太阳以及其他的星球的引力吸走。大气层使得秦星内部少了很多来自宇宙的高强度的致命辐射，同时也使得秦星的内部的温度能够保持在一个相对稳定的状态，才会有我们今天生活的秦星。

根据众多帝国科学家的研究，他们提出了几种恢复火星磁场的理论。

一种理论是在火核未冷却的情况下，是重熔火星地幔让它重新热传导，理论可行！不过这个方案工程浩大。

如果是火核未能冷却的情况下，比较经济的方法有两种:

一是打洞！

如果帝国具备了将整个星球地幔都熔融的能力，不如打出多个深入火星地核的大洞，在液态外核喷涌出来后，它们将会很快冷却，重新堵住这些洞穴。

而这些物质正好是铁镍质的，即使是冷却以后也是良好的热导体，如果打洞数量够多的话，能够重新在地核中制造出热对流效果来。

二是注入助熔剂！

搞冶金的人可能都知道助熔剂，这东西能够显著降低矿物的熔点。比如在冶炼钢铁的时候，加入萤石、石灰、白云石等，能够很容易降低熔点，促进熔渣流动。

其次，水在岩石圈内也是很好的助熔剂，在高温高压的情况下，含水矿物熔点比不含水矿物熔点要低数十到数百摄氏度。所以可以打小孔，向火核、火幔界面注入合适的助熔剂，这样火星地幔物质将会很快熔融，从而有可能恢复热对流状态。

除了这两种比较经济的重建火星磁场的办法，还有三种昂贵的办法。

一些科学家们表示，如果想要恢复火星的磁场，还有一个最有效的方法就是改变其他天体的运行轨道，使得其他天体能够撞击火星，通过利用别的天体撞击火星，恢复火星的物质运动的活力，并在最后重新激发火星的磁场。

当然，还有第二个恢复火星磁场的办法，那就是在更大的小行星的表面装上推进器，将小行星推到火星的轨道上，使其成为火星的卫星，通过小行星与火星之间的引力作用，使火星内部的磁场得以恢复。

比如：把“谷神星”的卫星放置在围绕火星的轨道上。从理论上讲，围绕火星运行的大天体，其引力可当作一个混合器作用于火星的核心，这样可以再次融化并启动火星的冰冻核心。

第三个方法就是人工磁场，仅在可居住区域创建人工磁场。要实现这一点，可在可居住区域放置一个强大的电磁铁，进而产生磁场来保护殖民者免受太阳辐射的有害影响。

在火星南北极分别建造直径数百公里的超导环，然后挨着建造核电站，给它们降温、通电！每个超导环是有足够的超导电缆绕成。之后通电，电流非常大，产生的磁场非常强，这样就可以产生足够的电磁，用来保护火星的大气层。

如果磁场不够，可以造数十个不同直径的超导环，以达到足够的强度，如果还不够，可以在火星表面其它地方也建造，通过控制超导环的方向，使电磁场以相同的方向叠加。在不够就在太空足够高出也建造超导环，太空还有好处，就是可能不需要冷却，省能源。总之总是可以产生足够的电磁场。

但是这个人工磁场的工程浩大，虽然存在理论上的可行性，但是目前帝国还没有掌握这样的技术。

除此之外，还有一些科学家提出的设想，比如：

1、制造一个行星电磁铁。其想法是这样的：在火星的赤道上铺设一个超导体的螺线管，并将其连接到一个强大的电流源。尽管这个项目需要一个真正巨大的努力和巨大的成本，但最重要的是，它是最“现实”的，因为它不需要发明一种全新的东西。

2、用于破坏火星核心的强大核武器。从理论上，是可行的，但现实难度可想而知，火星的半径也只有3000多公里，如此深的深度，如何才能钻到这样的深度呢？就说在我们秦星上，帝国目前钻井的最大深度才为30公里左右，更何况是在火星上。

3、在拉格朗日点处放置电磁铁。拉格朗日点是两个天体系统中的点，在这两个天体中，这些天体的重力相互平衡或由其他力进行补充。一个质量远小于火星质量的物体被放置在拉格朗日点中的一个点上，它将能够无限期地停留在其中。

不过拉格朗日点位于火星和太阳之间的一条直线上，距离火星约有100万公里。如果你把一个强大的电磁铁放在那里，那它就会成为火星和太阳辐射之间的屏障。这种方法有待验证！

此外，如果要逃避太阳辐射的影响，有人还提出，可以在火星地下建立居住点，虽然火星土壤本身的厚度将是抵御辐射的良好保护，但这大大限制了殖民者的活动或工作。

为什么我们需要磁场？

火星上拥有磁场可以稳定火星的大气层！

由于没有磁场，所以火星的大气层是由太阳风带到外层空间的。但是，如果我们能够在火星上创造出和秦星一样的大气层，那么太阳风要想带走大气层的百分之一，则大约需要一百万年的时间。

磁场能够降低太阳辐射对殖民者健康的影响，虽然火星上的太阳辐射并不像人们普遍所认为的那样严重。

从短期来说，穿着太空服的人一旦进入到了太空中不一定会死亡。然而，当人们在火星上建立了永久定居点时，随着时间的推移，火星上的居民将逐渐遭受到因辐射增加而引起的各种疾病的折磨，主要是增加患癌症的数量，以及导致新生儿患各种基因异常的疾病。

这就是重建火星磁场的原因所在，殖民需要！

而当火星磁场被重新建立之后，就可以开始火星秦星化了。

首先是形成生态系统，所谓生态环境系统的形成，就是一个荒凉的火星表面形成一个无氧的生物圈。

要形成这个无氧的生物圈，火星需要充足的液态水，以及大气可以阻挡紫外线。当大气的密度和厚度增加时，它既可以减少紫外线的辐射，也可以产生温室效应，提高火星表面的温度。

当火星表面温度提高时，可以融化北极的水冰，甚至融化永冻土中的冰，因而可以部分解决液态水的问题。

当生态系统形成阶段结束之后，将进入秦星环境形成阶段，秦星环境形成阶段的第一步是在火星的某些条件稍好的地方引进秦星上的微生物。

首批引进的必须是所谓的光能自养生物，这些光能自养生物，能利用太阳光作为能源在代谢的过程中不需要复杂的有机物。

将经过遗传工程改造的细菌和其他适应性强的微生物播“种”到火星上去，它们会“吃掉”火星大气层中的二氧化碳，释放出氧气，逐步形成一个类似于秦星的含氧大气层。

有些微生物可以改变火星的大气成分，特别是氮的含量。但是还需要引进植物来提升空气中的氧的含量，这样人类才能够在火星生存。

接着用飞船把一种叫“氯氟烃”的强力的温室效应气体，运送到火星上去使其升温。杨子墨计算过，如果每年运送100万吨氯氟烃到火星上去，只要40年的时间，就可以在火星上造成有效的温室效应，使其表面温度升高，再配合上述的藻类植物的生长和微生物的繁殖，能逐步使火星大气层加厚，并使大气层增氧。

然后在大气中增加适合适量的气体，其中包括温室气体和适合生物生存的气体。增加地表温度与气压，主要是为了液态水，其次是植物、动物。

在太空中架设巨大反射或折射镜群，将更多阳光反射至火星表面。大量融解地下冻土层，再把水引到地表。虽然一开始会结冰，但随着工程进行，冰层进而融化形成水圈。

在冰上（包括两极）培植深色藻类或散布煤灰等深色物质增加吸热进而加速融化。散布固沙菌类、植物，防止沙暴的发生，进而生成土壤，扩大居住地。

建立火星表面生态环境之后就是种树，然后建立火星农牧业，形成农副食品自给，也就是种地。

随后进行生产，建设能源和原材料工业设施以及建设人类生活基础设施，最后便是实施火星旅游和火星移民。

以目前大秦掌握的技术来看，难度最大的还是重启火星磁场，好在科学院已经在验证其中几种方法了。