西米拉坐在葉華的邊上，給他打開了一瓶營養快線。

葉華點頭笑道:“地球是已觀測到的宇宙中有生命的唯一奇葩，植物的光合作用導致地球也是唯一已知含有高濃度氧氣的星球。雖然通過水的光解也可以形成氧氣，例如木衛二的大氣就幾乎完全由氧氣組成，但這種機制要麽無法形成足夠高濃度的大氣，要麽無法持續太長的時間。具體分析可以看:曇花再現:如果把地球那麽大的一團水放在太空會發生什麽?

除了光合作用以外，可能不存在其它機制，能夠在類似地球大小的行星上持續形成富氧大氣。也就是說，如果我們在太陽系外發現一顆類似地球(質量、溫度)的行星，且年齡超過數億年，而其大氣層中含有較多(例如不低於3%)氧氣，那麽我們有99.9%以上的把握斷定，我們發現了宇宙中另一朵有生命的奇葩。

總的來說，影響一個星球大氣濃度的各種因素中，星球的質量是最關鍵的因素。一個木星那麽大的星球，即使放到水星軌道也能擁有濃密大氣，而把月球放到冥王星的位置，其大氣濃度也不會比冥王星多多少。

而火星空氣稀薄，顯然也是主要由質量這個因素導致的。

西米拉剛才認為火星不適合人類居住的最大問題是沒有氧氣，其實這不是關鍵。火星環境對人類最大的挑戰是氣壓。

火星大氣壓只有636Pa，作為對比的是地球大氣是101325Pa，是火星的159倍。而水的固-液-氣三相點正好在636Pa附近，也就是說，在636Pa壓力下，水的沸點在0℃附近。這意味著，體溫37℃的人體，如果突然暴露在火星大氣中，血液、體液會立即沸騰，然後就會“砰”的一聲:——玉米粒變成了爆米花。因此，即使將來如果不增加火星質量的話，火星大氣中就算有了氧氣，人類在火星上也無法像在地球上那樣無防護地在荒野上漫步。

到時我們移民火星的人類，將不得不生活在經過加壓的密封建築物內，或者穿著太空服去郊遊。

不過，雖然人類無法在636Pa的大氣壓環境生存，但並不代表所有生物都不能在這麽低的氣壓下生存。你們所周知的網紅動物——水熊蟲，它在真空裡呆上很長時間也不死，當然，它只是不死，在那樣環境下它會處於休眠狀態，要讓它在如此低壓環境活蹦亂跳地生活，它也隻好表示辦不到。水熊蟲身體結構還是太複雜，也許一些更簡單的單細胞生物，在火星大氣壓下可以茁壯成長。到時我們的基因編輯就要加上水熊蟲的基因。

沒有氧氣倒不是難題，地球上有那麽一大群生物就是厭氧的，它們表示氧氣越少活得越滋潤。但是人和高等生物需要氧氣呀！——這也不難，我們可以弄一批厭氧的藍菌上去製造氧氣。目前地球上有沒有能夠耐受如此低壓的厭氧藍菌，但是即使沒有，鑒於單細胞生物具備的快速繁殖、快速進化能力，我們可以人工培育一批這樣的生物。”

西米拉對此提出質疑道:“在三相點附近氣壓下，水不能以液態存在，在0℃以下是固態的冰，0℃以上則直接升華為水蒸氣……而細胞要能生活，要能進行生化反應，就必須要有液態水的存在。

葉華笑道:“西米拉，你想多了好吧?你說的那是純水，如果往水裡加點氯化鈉或別的雜質，熔點就會降低，等下你就可以去我們的外星人實驗室測試一下零下十幾度的鹽水。

好了，等我們去到增加質量的火星，找到一個溫度適宜的區域，

播種了大批經過培育適合火星環境的藍菌，開始製造氧氣……這取決於機器人播種的規模，改造火星的速度可快可慢，開始的時候，火星大氣有了一點點氧氣，雖然還不適合高等動物生存，但一些複雜一點的、非厭氧的植物，也許能夠適應。這些植物的代謝速度、製造氧氣的速度都比厭氧生物快，一旦它們在火星上播種成功，火星氧氣增加的步伐就可以大大加快。

通過捕獵富含水和氧氣的小行星撞擊火星，給火星增加幾倍的質量……

火星大氣中或許有了百分之幾的氧氣，這時候就可以往火星移民了:反正我們都是住在密封房子裡或穿著太空服，氧氣濃度和氣壓低點都不是問題，我們的房子和太空服都有加壓兼濃縮氧氣的功能。”

因為生了雙胞胎，西米拉雖然年紀不大，但是性格沉穩了很多，做事也變得很有耐心，認真的樣子很惹人愛，教導孩子也是一套一套的，對孩子們也不打不罵，樂觀並且幽默。

昨晚，葉華是第一次教她如何用自己的權限通過連接特斯拉宇宙數據庫學習技術，很有天賦，教一次就懂了，那一夜葉老師灌輸了很多知識給她。

她有點急功近利，剛得到葉華給她的登陸權限後，第一時間就查看了自己在通訊公司的股份價值。

葉老師和她之間是純粹的師生關系，她很在意自己在葉老師心中的位置，所以很想知道葉老師到底有多重視她。

“呃?我在亞洲電信8%的股份只有8千萬美金?好想有點少了。”但想到葉老師那個進取號捕獲的黃金小行星的萬分之一的價值也會比這些股份多無數倍。

西米拉扭過頭用手推著葉華的小腹，用尷尬變形的臉對著葉華撒嬌道，“華仔，我不想努力了，到時能送我去火星城市嗎?我要住黃金屋........”

葉華正在興致勃勃看著紅後遙控進取號對其他小行星進行探測，拍開她的手，煩惱道:“西米拉，我在做正經事呢，別搗亂，坐好你本分的工作，你在囉嗦，你讓我一時不爽我讓你一天都不爽。”

“討厭，反正有紅後幫你監控著，你就不能等會兒再看嗎?”什麽爽不爽的?西米拉一點也不怕葉華的威脅。

葉華瞪了一眼西米拉不想說話。

西米拉想轉移一下注意力，嘴裡嘟嘟囔囔道:“華仔，火星空氣稀薄的主要原因是質量太小嗎磁場都消失了，在火星上我們人類不穿宇航服能在外面玩嗎?會不會迷路回不了家?”

葉華拉著西米拉的手邊寫邊畫耐心教導著，“是的，火星空氣稀薄的主要原因，或者說關鍵原因，就是質量太小。關於火星空氣稀薄的問題，有一個認識誤區:說因為火星磁場微弱，不能阻止太陽風的侵蝕，導致了大氣流失。

之所以說這是一個認識誤區，而不直接說這是一個錯誤，是因為他們其實沒有說錯什麽。火星上流失的空氣分子，確實大部分是被太陽風所激發，獲得高能量而從火星逃逸的，而太陽風之所以能大量激發這些空氣分子，也確實是因為火星磁場微弱，太陽風中的帶電粒子難以被磁場偏轉，可以長驅直入大氣深處。雖然他們沒有說錯，但沒有說到重點，因為磁場因素只是火星大氣流失的直接原因，而非關鍵原因。

為了便於理解直接原因和關鍵原因的區別，我用一個類比來說明。

有兩個學生甲和乙，他們各自拿起一瓶液體喝了。甲的瓶子裡裝的是可樂，他喝完後就活蹦亂跳地去上課了。乙的瓶子裡裝的是百草枯，他於是被送進醫院。盡管醫生全力搶救，乙仍然出現了多種症狀，最後因呼吸衰竭死了。

在解釋乙的死因時，醫生的說法是，盡管乙出現多種症狀，但真正的死因是呼吸衰竭。學校負責安全教育的老師的說法是，乙因為喝百草枯而死。醫生的說法顯然是正確的，嚴謹而精準，因為呼吸衰竭就是乙死亡的直接原因。

然而對於想要吸取經驗教訓，避免悲劇再次發生的其他人來說，醫生的說法沒什麽用。我們並不知道該如何避免呼吸衰竭。而負責安全教育的老師則說到了問題的關鍵:之所以甲沒死而乙死了，他們命運分野的關鍵點就是甲喝的是可樂，而乙喝的是百草枯。這個說法也對我們有指導作用，在甲和乙當初面臨的情形下該如何做:要避免喝百草枯。

回到原問題:前面我們解釋了為什麽磁場微弱是火星大氣流失的直接原因。那麽，為什麽又說它不是火星大氣稀薄的關鍵原因呢?

因為有一個對比鮮明的例子:金星。金星的磁場比火星更加微弱，目前我們的探測器尚無法探測到金星的固有磁場，也就是說，如果金星存在固有磁場的話，也必定弱於探測器靈敏度下限。可是金星大氣不但比火星濃密，甚至比地球還要濃密92倍。太陽風同樣可以長驅直入金星大氣深處，並且，由於金星離太陽更近，它所遭受的太陽風粒子的轟擊比火星要強得多，再加上金星大氣溫度比火星大氣溫度高得多，空氣分子本身的能量也要高不少，這樣看來，金星大氣應該更快流失，並導致大氣更加稀薄才對呀?

那麽是什麽造成了金星與火星如此懸殊的差異呢?

那是引力的影響！問題的第一個關鍵點，是質量的差異。金星的質量比火星大得多(7.6倍)，因此金星引力對空氣分子的束縛也要大很多，這導致了金星空氣分子平均動能雖然比火星高，卻比火星空氣分子流失得少。

你們可能會說，太陽風粒子能量那麽高，被激發的空氣分子獲得如此高的能量後，就是10倍100倍金星的引力，也不足以留住它吧?其實，如果太陽風激發空氣的模式真是這樣簡單的方式，那反倒不足為慮了:太陽風粒子的數量，與大氣中空氣分子的數量比起來完全是9牛1毛，如果一個太陽風粒子隻激發一個空氣分子令它逃逸，那麽全部太陽風粒子總共也激發不了多少空氣分子，不可能造成空氣的明顯損耗。

真實的激發方式是這樣的:一個高能粒子進入大氣後，它首先撞到一個空氣分子，隻把一部分能量傳遞出去，然後它繼續前進，撞到第二個、第三個……每次撞擊它都損失一部分能量，直到它自身能量變得很低為止。同時那些被撞過的空氣分子，也會再撞擊其它空氣分子，這樣能量就一級級傳遞出去，最後分散到很多分子上。

這些獲得能量的空氣分子，能量越高的數量越少，能量越低的數量越多。能量高到足以逃脫引力束縛的只有極少部分，而如果引力稍微強一點，能夠逃逸的分子數量就會明顯減少。那麽，當引力強大很多倍的時候，可逃逸分子數量減少的幅度就非常可觀了。雖然金星空氣分子的平均速度更高，但由於金星的逃逸速度高得多，所以金星上能逃逸的空氣分子更少。

或者說，在不考慮其它因素的情況下，要想讓金星上的空氣流失比例與火星相同，則金星的溫度(絕對溫標)需要達到火星的4259倍。而實際上，金星的平均溫度為737K，而火星的平均溫度為210K。見金星的空氣流失比例確實不如火星。但這個差異幅度仍不能完全解釋金星與火星大氣壓一萬五千多倍的差距。

氣體供應量的影響！問題的第二個關鍵點，還是質量的差異。類木行星有大量的氫、氦等氣體，這是其早期形成時吸積的。但太陽系的類地行星比較靠近太陽，溫度較高，質量又不太大，它們都無法吸積這些輕質氣體，即使當初形成時有一點，也會在漫長的歲月中喪失殆盡。

那麽類地行星的大氣是哪裡來的呢?一方面，類地行星形成時可以通過引力吸積一部分較重的氣體(例如氮氣、氬氣等);更多的，則是在漫長歲月中，通過“除氣”作用，將行星內部混在岩石中的揮發成分排除出來，例如二氧化碳、二氧化硫等等。而除氣作用，一個最主要的機制就是火山活動。火山噴發時，不僅僅噴出岩漿和火山灰，還大量噴出各種氣體。火星因為質量小、體積小，所以冷卻比較快，因此大規模火山活動可能已經停止很久了，而金星，我們已經觀察到了正在噴發中的火山。

前面說過，因為磁場微弱，兩顆行星都受太陽風的強烈影響。相對於地球來說，它們的大氣流失率都是比較高的，高的流失率如果沒有不斷的補充，那麽大氣就會很快流失得差不多了。火星正是因為有著比金星更高的流失率而又缺乏補充，所以大氣壓才降到今天這個地步的。

同樣沒有磁場的火星和金星大氣的巨大差別，應該主要就是由引力和除氣兩個因素造成的。”