如果把微生物带去火星，是否能将火星改造成下一个地球？
首先，我们需要明确“改造成下一个地球”意味着什么。最核心的一点，是创造一个能够支持大规模生命存在，并且环境与地球相似，尤其是拥有液态水和可呼吸的大气层。地球的宜居性是无数相互关联的因素共同作用的结果，微生物作为生命的基础单元，它们能否扮演起“造物主”的角色，关键在于它们是否能够启动并维持这些关键的地球化进程。
微生物的潜力和挑战：
设想一下，如果我们将地球上那些具有强大适应能力和改造能力的微生物——比如能够固定空气中的氮气，产生氧气的蓝藻，能够分解岩石释放矿物质的某些细菌，或者能够在新陈代谢过程中产生甲烷的古菌——带到火星，它们有可能做什么？
大气改造： 蓝藻光合作用产生氧气是地球大气层之所以富含氧气的主要原因。理论上，如果火星上有足够的水和碳源，并且这些蓝藻能够在这种极端的环境下生存并繁衍，它们确实可以缓慢地向火星大气中释放氧气。然而，火星大气层非常稀薄，主要成分是二氧化碳，并且缺乏足够的磁场保护，太阳风会不断侵蚀大气层。即使微生物开始产生氧气，如何在如此稀薄且不断流失的大气中积累足够的氧气，并维持其浓度，这是一个巨大的未知数。
土壤改造： 火星土壤中含有许多对地球生命有毒的物质，例如高氯酸盐。某些微生物可能具有分解或转化这些物质的能力，从而净化土壤，为更复杂的生命形式做准备。同时，一些微生物可以从岩石中提取铁、硫等元素，并将它们转化为可溶性物质，这个过程称为生物风化，是地球土壤形成的重要一步。
水循环的启动： 液态水是生命的关键。如果火星上存在水冰，某些微生物或许能够通过代谢活动释放出热量，或者改变土壤的物理化学性质，从而加速水冰的融化，并可能维持小范围的液态水区域。但火星表面极低的温度和气压使得液态水极难稳定存在。
面临的巨大鸿沟：
尽管微生物拥有惊人的改造能力，但火星与地球的差异是巨大的，这些差异构成了微生物“地球化”的巨大障碍：
1. 辐射： 火星缺乏厚厚的大气层和全球性磁场，地表受到强烈的宇宙射线和太阳高能粒子的辐射。地球上的许多微生物，即使是那些能在极端环境下生存的，也很难在高强度的辐射下长期稳定地生存和繁殖。它们需要能够抵御这种致命辐射的能力。
2. 低温： 火星的平均温度远低于地球，绝大多数地球微生物在这种条件下都会被冻结死亡。即使是那些能够产生抗冻物质的微生物，也需要找到适宜的微气候环境。
3. 水： 虽然火星可能存在地下水或冰，但要让微生物能够利用这些水，首先需要解决水是否可及、是否含有过高盐分或毒素的问题。
4. 营养物质： 火星土壤的化学成分与地球土壤有很大差异。微生物需要特定的营养物质来维持生命活动和新陈代谢。我们能否提供这些必需的营养物质，或者微生物本身能否适应并利用火星上有限的资源，是能否成功的关键。
5. 生物圈的复杂性： 地球的生命圈是一个极其复杂且相互依赖的系统。一种微生物的引入可能会对当地环境产生意想不到的连锁反应，甚至导致其自身的灭亡。要复制地球上经过数十亿年演化形成的稳定生态系统，仅仅引入几种微生物是远远不够的。
更现实的路径：生物改造与逐步 terraforming
因此，将微生物直接撒播到火星来“创造第二个地球”的设想，虽然是科幻作品中的经典桥段，但在现实中却异常困难，更像是一种极度简化的模型。更现实的科学路径，是所谓的“生物改造”（bioremediation）或“生物整形”（bioengineering）与逐步的“地球化”（terraforming）相结合。
基因工程与合成生物学： 科学家们正在利用基因工程和合成生物学技术，尝试改造地球微生物，使其能够更适应火星的环境，例如增强其抗辐射能力、低温耐受性，或者赋予它们分解火星特定物质的能力。
引入多样化的生命形式： 即使是第一步，也可能需要引入多种不同类型的微生物，形成初步的微生物群落，通过它们之间的相互作用来共同改造环境。
循序渐进的改造过程： 整个“地球化”过程将是一个漫长而复杂的过程，可能需要数百年甚至数千年的时间，并且需要人工干预和辅助。这可能包括释放温室气体来提高火星温度和大气压力，融化水冰，以及逐步引入更复杂的植物等。微生物可能只是整个宏大工程的“先遣队”和“基石”。
总结来说， 把微生物带去火星，并期望它们能将火星改造成下一个地球，这是一个充满诱惑但同时也面临巨大挑战的设想。微生物确实是改变星球环境的强大力量，它们在地球的演化中扮演了至关重要的角色。但火星与地球的根本性差异，以及生命系统本身的复杂性，使得这一过程绝非易事。更可能的情况是，微生物将在未来火星改造的漫长过程中扮演一个初步的、辅助性的角色，它们需要与人类的技术和工程手段紧密结合，才能一点一点地为人类未来的生存和繁衍铺平道路。这更像是一场史诗般的行星改造工程，而非简单的生物播种。
网友意见
地球上现存的微生物办不到这事。火星地球化改造比二十世纪科幻小说描述的难得多。
不限于此，人类可能永远不需要在火星上大规模居住。
我们知道一些很旧的科幻小说把改造火星写得特别简单：扔一堆转基因生物上去，等个几年就有了大气。读者可能因此以为这事特别容易。其实，将地球生物不加掩蔽地投放到火星地表，就只会被全部消毒罢了。
对地球生物里高度耐辐射的类型来说，火星上的辐射不是问题，但火星土壤有大量的过氧化物。用核弹或小行星撞击将其大面积炸飞会更有利于生存。
水不是个问题：火星极地有水，火星地下若干地区很可能有大量的水。尽管如此，钻穿或炸穿火星地壳然后将超耐环境自养生物（例如 Candidatus Desulforudis audaxviator[1]）投放过去也无法期待什么改造：此类生物确实可以在火星地下生存，但是花上一亿年也改造不出你想要的什么大气。人类兴建第一座巨型建筑到现在的历史约一万二千年，比这个周期长的有组织活动基本上不用去考虑。
火星不如木卫二、土卫六等卫星的冰壳下面的海洋适合地球生物。这些冰壳目前也没有好的非破坏性穿透方式，必要的话可以使用核武器。
火星的价值更多地体现在火卫一、火卫二上，利用它们建设天钩乃至太空电梯都不需要超越现在的技术和材料，可以从火卫二将冰、铁、碳等对太空开发来说需求量大的资源用很小的速度改变量抛射到内太阳系任何地点，以及前往小行星带和土星圈。这可以作为地球文明在整个太阳系扩展的基础。而将火星环境改造成人能直接活动就别提了：
- 你再怎么改，低重力也还是不适合你这个生物学身体。
- 改自己，那你根本都不用改火星。
关于用现实的方法改造火星的困难与低价值，以下截图引自《巫师、外星人和星舰》：
以上是对火星地球化改造的困难与低价值的简单介绍。
可以看到，相当乐观的学者认为改造火星要花超过 300 年、或许长达 30000 年的时间，1E25~1E26 焦耳的能量，这能量约为现在每年全球能耗的 10 万~100 万倍。即使改造火星只要 1000 年时间且发电成本变成现在的千分之一，从现在开始需要每年投资 2021 年不变价 1000 亿美元、连续投资一千年（在年通货膨胀约 3% 的情况下会成为天文数字，美国抑或任何投资它的企业都不一定能存在到它完成）。
这还是在假定人类文明可以使用太阳输入火星的全部能量的情况下。靠地球生物去做，即使你将火星表面盖满超耐环境光合微生物，也需要至少 3 亿年。黄花菜都凉了。
参考
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