引子：太阳系有4个岩石行星，除地球外的三颗类地行星分别是水星、金星和火星。
水星太小，并且距离太阳太近，人类对它的探索不多；金星是距离地球最近的行星，只是金星大气层过于厚重，大气压是地球表面的90倍，地表温度高达500℃，人类发射上去的探测器很快“阵亡”，因此金星被研究的也比较少。火星不同，它位于地球轨道外侧，寂静荒凉，但比较适合航天器探索。多年来各国向火星发射了大量探测器与火星车，科幻小说家们也格外偏爱这颗红色星球。
地球与火星
公众对火星的热爱数十年来有增无减，科学家们也越发对其产生浓厚的兴趣，人们不止探索火星、研究火星，还试图改造火星，要把它打造成地球的“备胎”，未来避难的“伊甸园”。
曾经有一位我非常尊敬的著名科学家写了一本科普书《再造一个地球》，提出未来有可能将火星改造成地球，增加它上面的温室气体，然后“用一两个世纪的努力，一定可以把火星改造成功。”已故的科学家霍金也曾极力鼓动登陆火星，将其打造成第二个地球家园。
事实果真如此吗？本文将从科学的角度分析将火星改造成地球的可能性。
火星为何有今天？
要想知道火星是不是可以被改造，我们需要掌握火星的现状，以及它为什么会变成今天的样子，知其所以然才好对症下药，找出解决方案。
火星是太阳系第二小的行星，由于距离地球比较近，它的视星等达到-2.94，所以我们经常可以用肉眼就可以看到这颗红色星球。火星之所以显现红色，是因为它的表面覆盖着厚厚的氧化铁粉尘。火星地表土壤呈弱碱性，含有元素如镁，钠，钾和氯等元素，这些植物生长所必需的元素在地球表面也广泛存在。问题是火星土壤中含有0.6%的高氯酸盐，这是很高的浓度，它证明火星的土壤无论对细菌、对人还是对植物都有比较强的毒性，它不利于植物的光合作用与根系生长。
火星土壤有毒，它并不适合种植
这是一颗濒死的星球。我认为用“死亡”这个词不准确，因为NASA的Mars InSight着陆器首次测量并记录了“大地震”，由着陆器的内部结构地震实验（SEIS）仪器检测到的地震信号判明震源来自火星内部，说明火星还有地壳活动，这是由于火星地壳在持续冷却的过程中积聚强大应力引发的。
火星地震波在内部的传递过程透露出它的构造信息
跟地球一样，火星也有一个铁质的内核，其内核半径为1794±65千米，主要由铁和镍组成，硫含量约为16-17％，含硫比例非常高。核心周围是硅酸盐地幔，最外层是薄薄的地壳，形成了火星上许多地质构造和火山特征。
火星的体积大约是地球的1/6，但与地球相比，火星的内核显得很大，它曾经非常活跃，从内部释放的热量通过地幔迅速向外传导，剧烈与频繁的火山喷发不仅将内部的铁大量喷出地表，也使得内核快速降温并凝固起来。凝固的内核与地幔胶结在一起，使火星失去了磁场。
地球与火星的内核比较，这是火星磁场消失的原因
对于一颗行星来说，失去磁场是致命的。根据目前已知的大量探测数据，科学家们推断40亿年前的火星曾经也有稠密的大气和广阔的海洋，甚至还有可能存在初级生命，为什么到今天它的大气压只有地球的0.6%、海洋完全干涸、变成了一颗沙尘肆虐的寒冷干燥的星球？究其原因，就是因为火星失去了磁场的保护。完全凝固的内核由于与地幔旋转的角速度完全相同，失去角速度差使“行星发电机”停止工作，进而无法产生磁场。
“行星发电机”效应使地球拥有强大磁场
随着磁场的减弱与消失，强烈的太阳风开始直接吹袭火星大气，宇宙射线将大气分子瓦解成更小更轻的粒子，这些粒子一点一点地被太阳风吹散到太空中。大气层越来越稀薄，火星海洋的水分子也开始蒸发和升华，同时被分解成氢气和氧气，大量氧气与地下喷射出来的铁生成氧化铁，氢气则被太阳风吹走。几十亿年过后，火星就变成了今天的样子。
火星曾经也拥有广阔的海洋与稠密大气
火星可以被改造吗？
你可能会问，既然火星曾经拥有大气和海洋，为什么我们不能创造条件，令它回到以前，再造一个大气层，让海水重新覆盖干涸地表，把火星打造成一个新的地球呢？
很抱歉，我的答案是否定的。根据前面分析的原因，至少以目前人类已知的和未来有可能掌握的技术，火星无法被改造。
我们知道，火星大气稀薄，气候寒冷，表面平均温度仅为-63℃。要改造火星，我们需要液态水，令其两极冰盖融化形成海洋。我们需要增加火星大气中的温室气体（主要是二氧化碳）的含量，否则任何液态水都将很快被蒸发或冻结。
火星极地冰盖如果完全融化，将形成约11米深的海洋
如何增加二氧化碳呢？
火星的大气包括约96％的二氧化碳、1.93％的氩气、1.89％的氮气以及极微量的氧气和水，最近还发现存在极微量的甲烷（约0.24PPB）释放。
由于内部正在冷却，火星表面的火山已经不再喷发，变成了死火山，这意味着地下二氧化碳气体不再释放。地表土壤颗粒上附着有二氧化碳，剧估算，如果用加热的办法将火星土壤里附着的二氧化碳全部释放，将可以使火星大气二氧化碳增加4%。另外，如果将火星地表所有的矿物全部开采出来加热，还可以再增加5%的大气压，前提是你需要全部向下挖100米。
你以为在火星挖土很容易啊？
是不是很难？
有人会说，火星两极有大量水冰，水蒸汽也是强温室气体呀！你讲的没错，只不过你需要很高的温度才能维持水在大气中的存在，如果你不能使火星表面升温，水蒸汽就不可能留下来。甲烷也是强温室气体，它们的含量太少，并且太容易被分解，因此在火星上没什么用。
另外需要说明的一点是，火星的质量太小，它并不能维持其现有的大气层，正如几十亿年间持续发生的那样，火星还在继续失去它现有的大气，我们补充的速度远远跟不上火星温室气体散失的速度。
结论：
火星之所以变成今天的样子，并不是由于某个偶发事件造成的，对于火星来说这是必然的结果。
这或许是火星40亿年前的样子
火星的体积不大，它没有足够的引力来保留大气层；在它形成之初，其炙热的内核通过地幔散失了太多能量，从而使内核冷却而失去磁场；磁场的丧失使得太阳风数十亿年来不断地剥离火星大气、蒸发并分解其海洋，将火星带向死亡。
要想改造火星，使其有利于人类生存，首先要恢复其磁场，然后需要从火星地下找到足够多的温室气体释放到大气层中，逐渐恢复其温度，才能重现火星的海洋。做到这一切的代价极大，并且在可预见的未来都是人力所不能及的。
我们探索火星，首先应该抱着理性的、科学的态度来对待它，不能一门心思只想着去“殖民”。
马斯克的粉丝“建造”的火星基地
我们应从火星的现状推理其历史，从而得出行星由生到死的规律，将其运用到地球上。比如说未来如何阻止地球磁场的消失？如果无法阻止地核的冷却，未来是否应该为地球套上一个巨大的电磁环，或者在地球与太阳之间打造一面巨型的“太阳能电磁盾”，以防止太阳风剥离地球大气层毁灭我们的家园？这样思考问题才算是有意义的。
