定居火星新方案：500万立方公里冰资源是核心建材

12月19日消息，科技媒体Science在12月16日发布了一篇博文，其中提到在美国地球物理联合会（AGU）的年会上，哈佛大学的研究团队提出了一个新的火星定居可行方案，该方案计划借助火星上丰富的冰资源来建造栖息地。

这个团队由哈佛大学行星科学家Robin Wordsworth牵头，他提到火星的表面以及地下藏有500多万立方公里的冰，这些冰是建造防护性栖息地的理想材料。

火星北部冰盖，图源：美国宇航局

研究人员通过相关模型展示，指出用冰构建的结构具备出色的隔热效果，同时能有力抵御太阳有害射线，这一发现让未来的火星宇航员有望生活在如同“冰雪奇缘”般的环境里。

IT之家引用相关博文内容称，火星栖息地的建筑材料主要有两种可选：冰和风化层（即尘埃与碎石）。Wordsworth 表示，采用风化层并非最优方案，主要原因在于需要筛选大量硅、氧元素，再通过高温熔炼来制作玻璃，这个过程会消耗极高的能量。

相比之下，研究团队从地球冰洞获得灵感，选用了更容易获取的冰。这项工作由前哈佛本科生、现任研发中心系统工程师的Rafid Quayum牵头，他提议把冰栖息地设计成占地约1公顷的穹顶形态，里面包含居住区和农业区。

图源：AGU 2025 年会官网

数学模型对冰结构的实用性进行了验证。就隔热性能而言，数米厚的冰层可使内部温度从火星上普遍存在的-120°C升高到-20°C，这个温度虽说不上温暖，却足够让冰体保持稳定状态。

在结构强度方面，往冰里掺入富含聚合物链的水凝胶，能明显增强冰的抗压能力和柔韧性。考虑到冰在低压环境下可能直接升华为气体的风险，研究团队提议添加防水涂层来抑制这一现象，只是这种涂层材料在初期或许需要从地球运输。

冰质栖息地最突出的优势源于其独一无二的光学特质。相关模型研究表明，冰层可以阻隔大部分紫外线，却能让可见光与红外线顺利穿透。这种特性具有关键意义：一方面能保护人类免受电离辐射的侵害，另一方面所引入的自然光热，对于植物的光合作用以及宇航员的生理、心理健康而言，都是不可或缺的。

虽然前景十分诱人，但该方案依旧面临着严峻的挑战。一方面，工程规模极为庞大，以目前相当于国际空间站功率的能源水平来计算，每天仅仅能够处理大约15平方米的冰建材。另一方面，苏黎世联邦理工学院的Adomas Valantinas提到，火星上频繁发生的尘暴会将冰层覆盖住，从而使冰层原本具备的透光和隔热优势有所减弱。