20世紀(jì)，天文學(xué)家借助先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡和光譜儀了解到，目前的火星實(shí)際上是一個(gè)干燥、寒冷的塵埃行星，比地球南極還寒冷，比撒哈拉沙漠還干燥。稀薄的火星大氣中有97％是令人窒息的二氧化碳，氣壓是地球表面氣壓的1％以下，表面溫差很大，平均為零下55℃。顯然，這樣的自然環(huán)境是不適合人類居住的。因此，“火星地球化”的重頭戲是——“給火星大氣加熱”。

“給火星大氣加熱”這出戲是由二氧化碳“主唱”的。氣態(tài)二氧化碳具有溫室效應(yīng)，是一種天然的溫室氣體，如果在火星大氣中注入充足的、冰點(diǎn)以下的二氧化碳，就能使火星大氣升溫。根據(jù)已有的觀測結(jié)果，火星上有很多二氧化碳，在兩極有固態(tài)二氧化碳極冠，在大氣中有二氧化碳?xì)怏w，在表面浮土里也混雜著凍結(jié)的二氧化碳，即使在火星表面以下幾千米深的地方，也可能有液態(tài)二氧化碳存在。

科學(xué)家充分發(fā)揮想象力，把火星巖石想象成浸泡在液態(tài)二氧化碳里，他們還給儲存液態(tài)二氧化碳的地方起了一個(gè)名字——“儲液池”。根據(jù)一項(xiàng)名為“?？虏ㄒ廖魉埂钡挠?jì)劃，二氧化碳從“儲液池”里取出后注入大氣，使大氣加熱，并加快熱量向兩極對流；大氣加熱后，反過來加快二氧化碳的釋放，二氧化碳的釋放又使大氣進(jìn)一步加熱，直到大氣自動加熱，觸發(fā)氣候失控；最后，熱量增加和氣候失控將在新的高壓和高溫下停止。

加熱火星有不同的模型，其中一個(gè)模型是根據(jù)火星氣候的“長冬季模型”建立的。這個(gè)模型認(rèn)為．火星的漫長冬季是在火星的春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)的移動，以及封閉在極冠中的1巴氣壓(巴是氣壓單位，1巴=0.9869個(gè)大氣壓)的干冰(凍結(jié)的二氧化碳)的共同作用下形成的?；鹦谴悍贮c(diǎn)和秋分點(diǎn)的移動周期(歲差周期)為5萬年，而據(jù)卡爾·薩根猜想，火星極冠中的二氧化碳可能只要100年就蒸發(fā)完了。因此，“長冬季模型”不能解釋火星的漫長冬季。不過，科學(xué)家由此想到了二氧化碳在火星加熱中的作用，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了模擬計(jì)算,結(jié)果表明，如果火星表面浮土里的二氧化碳是均勻分布的，氣體很容易發(fā)生失控，可以獲得很高的工作效率。根據(jù)計(jì)算,如果浮土里含有1巴氣壓的二氧化碳,那么，最高的工作效率能使火星表面的初始溫度升高5～20℃，大氣壓增加幾十毫巴。失控溫室效應(yīng)的最后狀態(tài)是氣壓為8Do毫巴，溫度為零下23℃。

但是，用二氧化碳加熱火星也存在兩個(gè)難題。第一，即使火星上所有可用的二氧化碳都蒸發(fā)到大氣層中去，也未必能把火星加熱到合適的溫度，因?yàn)槿藗儾恢阑鹦巧系降子卸嗌俣趸?。第二，要讓火星自動釋放二氧化碳，需要對二氧化碳加熱，這在火星上是很難做到的。

如果不能實(shí)現(xiàn)用二氧化碳加熱火星，那又該怎么辦呢?科學(xué)家又提出了一些新的方法，其中之一是利用人工制造的全氟碳(一種有機(jī)化合物)來給火星加熱。這個(gè)方法是美國麻省理工學(xué)院的青年學(xué)生瑪格麗塔·瑪麗諾娃提出的。她指出．全氟碳有許多優(yōu)點(diǎn)：它是一種超溫室氣體，只要很少一點(diǎn)就能產(chǎn)生大量熱量；它的壽命很長，很適合用于火星加熱；它對生物組織沒有副作用，用后無后顧之憂；它不損耗大氣中的臭氧層，有益于防御外來的紫外輻射。目前，瑪麗諾娃的建議已被美國宇航局采用，并讓她同其他專家合作研究全氟碳的加熱效應(yīng)。

事實(shí)上，溫室氣體的作用不是加熱而是隔熱一一行星吸收太陽光后，其中帶熱能的紅外線被反射到大氣層里，由于大氣層里的溫室氣體能起隔熱作用，使熱-能逃逸不出去，因而起到了保溫作用。

要給火星大氣加熱，必須給它以能量。加熱的能量來自哪里？——太陽光，它既便宜又容易獲得。

大氣加熱的快慢取決于制造溫室氣體的速度。粗略計(jì)算表明，如果有100家工廠，每家工廠都用核反應(yīng)“產(chǎn)生”能量，它們工作100年之后，火星溫度可以升高6～8℃。以這樣的速度加熱，火星溫度升到火星上冰的溶解點(diǎn)——55℃，大約需要800年。當(dāng)然，實(shí)際上可能沒有這么長，如果采用比較有效的人造超溫室氣體，加熱時(shí)間將大大縮短。

還有一種加熱火星的方法，就是增加太陽能輸入。從原理上講這個(gè)方法很簡單，只要在火星上空安裝一臺巨大的反射鏡系統(tǒng)，把太陽光反射到火星表面就行了。原理雖然簡單，實(shí)現(xiàn)起來可不容易。早在1993年就有人提出了一個(gè)設(shè)計(jì)：在距火星表面21.4千米的太空中安放一面直徑125千米的反射鏡來加熱火星南極，使南極的溫度升高5℃。從極冠蒸發(fā)來考慮，這個(gè)設(shè)計(jì)足夠需要了，然而制造這臺反射鏡系統(tǒng)所用的鋁相當(dāng)于地球上5天生產(chǎn)的鋁錠總量，這么大的反射鏡如何在火星上制造和組裝呢？

一旦火星溫度升高，冰開始融化，就有了生命所需的水。有了水，氣壓也會上升，達(dá)到地球上某些山頂?shù)乃?，這樣就有了可供生物生存的環(huán)境。但是，對人類生存來說，這還不夠，還需供應(yīng)氧氣。將來在火星上活動的人，最初可以借助氧氣面罩生存，然后種植植物，利用植物光合作用制造氧氣。廣種植物可以補(bǔ)充大氣，從遺傳學(xué)上講，這是一種好辦法。等到火星上流水潺潺、綠樹成蔭、藍(lán)天映日時(shí)，紅色火星就變成綠色火星、藍(lán)色(有藍(lán)天的)火星了。當(dāng)然，這一天的到來還十分遙遠(yuǎn)，最保守的估計(jì)是10萬年。