NASA提出磁屏蔽保护火星大气层(2017)
本周，美国宇航局行星科学部(PSD)在其位于华盛顿特区的总部举办了一次社区研讨会。这项活动被称为行星科学展望2050研讨会，从2月27日持续到3月1日，来自世界各地的科学家和研究人员齐聚首都首都，参加小组讨论、演讲和关于太空探索未来的演讲。
更耐人寻味的演讲之一发生在3月1日星期三，会上讨论了人类宇航员对火星的探索。在这场题为“未来火星科学和探索环境”的演讲中，主任吉姆·格林讨论了部署一个火星环境系统可以如何改善火星的大气层，并促进未来在那里的载人飞行任务的进行。“。
目前的科学共识是，像地球一样，火星曾经有过保护其大气层的磁场。大约42亿年前，这颗行星的磁场突然消失，导致火星大气层慢慢消失到太空中。在接下来的5亿年里，火星从一个更温暖、更潮湿的环境变成了我们今天所知的寒冷、不适合居住的地方。
近年来，欧洲航天局的火星快车和美国国家航空航天局的火星大气和挥发分进化任务(MAVEN)等轨道器证实了这一理论，这两个航天器分别从2004年和2014年开始研究火星大气。除了确定太阳风是消耗火星大气的罪魁祸首外，这些探测器还一直在测量它至今仍在消失的速度。
如果没有这种大气，火星将继续是一个寒冷、干燥的地方，生命不会蓬勃发展。除此之外，未来的载人任务-美国国家航空航天局希望在本世纪30年代完成-也将不得不处理一些严重的危险。其中最重要的是暴露在辐射中和窒息的危险，这将对殖民者构成更大的危险(如果有人试图殖民的话)。
为了应对这一挑战，美国宇航局行星科学部主任吉姆·格林博士和一组研究人员提出了一个雄心勃勃的想法。从本质上说，他们认为，通过在火星L1拉格朗日点放置磁偶极子屏蔽，可以形成一个覆盖整个星球的人造磁层，从而使其免受太阳风和辐射的影响。
自然，格林和他的同事们承认这个想法可能听起来有点天马行空。然而，他们很快强调了对微型磁层的新研究(为了保护机组人员和航天器)是如何支持这一概念的：
这项新的研究是由于完整的等离子体物理代码和实验室实验的应用而产生的。在未来，充气结构很有可能产生1或2特斯拉(或10,000至20,000高斯)的磁偶极子磁场，作为抵御太阳风的主动屏蔽。
此外，这个磁屏蔽的位置将确保火星大气层大部分消失的两个区域将被屏蔽。在陈述过程中，格林和专家小组指出，这些主要的逃逸通道位于涉及较高能量电离层材料的北极盖子上方，以及2)在赤道区，涉及季节性的低能量成分，氧离子的逃逸速度高达0.1公斤/秒。
为了验证这一想法，研究小组-包括来自艾姆斯研究中心、戈达德太空飞行中心、科罗拉多大学、普林斯顿大学和卢瑟福·阿普尔顿实验室的科学家-使用他们提出的人造磁层进行了一系列模拟。这些实验是在专门从事空间天气研究的协调社区建模中心(CCMC)进行的，目的是看看净影响会是什么。
他们发现，位于火星L1拉格朗日点的偶极场将能够抵消，这样火星大气将达到新的平衡。目前，火星上的大气损失在一定程度上是由火星内部和地壳的火山喷发来平衡的。这导致地面大气的气压约为6mbar(不到地球海平面的1%)。
因此，随着时间的推移，火星大气层自然会变厚，这为人类的探索和殖民带来了许多新的可能性。根据格林和他的同事们的说法，这将包括平均上升约4摄氏度(~7华氏度)，这将足以融化北极冰帽中的二氧化碳冰。这将引发温室效应，使大气进一步变暖，并导致极地冰帽中的水冰融化。
根据他们的计算，格林和他的同事们估计，这可能会导致火星七分之一的海洋-那些数十亿年前覆盖火星的海洋-得以恢复。如果这听起来有点像是关于如何将火星地形改造的讲座，那很可能是因为同样的想法也是由提倡这件事的人提出的。但与此同时，从现在到本世纪中叶，这些变化将促进人类的探索。
格林说，火星大气在压力和温度两方面都大大增强，足以让地表液态水大量存在，这对科学和本世纪40年代及以后的科学也有很多好处。与地球非常相似的是，增强型温室将：允许更大质量的设备降落到地面，屏蔽大多数宇宙和太阳粒子辐射，扩大氧气提取能力，并为植物生产提供露天温室，仅举几例。
格林和他的同事们说，这些条件也将允许人类探险家更详细地研究这颗行星。这也将有助于他们确定这颗行星的宜居性，因为许多过去表明它是宜居的迹象(即液态水)将慢慢渗回地貌。如果能够在几十年的时间内实现这一点，肯定有助于为殖民铺平道路。
与此同时，格林和他的同事们计划审查这些模拟的结果，这样他们就可以对这些预计的变化需要多长时间做出更准确的评估。对这种磁屏蔽进行一些成本评估也不会有什么坏处。虽然这看起来像是科幻小说里的东西，但研究一下这些数字并没有什么坏处！引用：美国国家航空航天局提议使用磁屏蔽来保护火星大气(2017年3月3日)，这是从美国国家航空航天局(https://phys.org/news/2017-03-nasa-magnetic-shield-mars-atmosphere.html)于2020年9月4日检索到的。
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