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第9章 与火星上的水（第4页）

2如美国、中国、欧洲等都在各自的火星探测计划中包含了对水冰资源的进一步探测和研究意向。

不过总体而言，当前仍然处于技术不断发展和研究持续深入阶段，距离真正大规模、高效、安全地在火星上利用水冰资源还有诸多技术瓶颈和障碍需要克服，例如火星极端环境下设备的稳定性和耐久性、提取水冰资源的能源供给保障、高效提取和处理水冰资源的综合系统的构建等问题都有待进一步研究解决。

九、除了雷达探测和地质考察外确定火星水冰储量的方法：

（一）基于轨道探测器的其他技术和分析方法

1中子探测（如已有的实践）：奥德赛探测器等携带的仪器测量宇宙射线撞击火星表面后被激起的中子数量。根据中子数量的多少可以推断氢的数量等，进而推测土壤中上层水冰的大致数量。

2热红外探测：水冰和其他物质的热容量等热学性质有差异，通过轨道器长时间监测火星表面不同区域的温度变化模式，特别是季节性的温度变化，结合模型分析可能推测出地下一定深度内是否存在大量水冰及大致储量。

3光谱分析（除了雷达波谱）：利用高分辨率的光学和近红外等光谱仪，分析火星表面不同区域反射和吸收光谱特征。水冰以及与水冰相关的矿物（如含水硫酸盐矿物等）在特定波段有特征吸收峰，据此可以寻找水冰迹象并结合一定模型估算可能的范围和储量。

（二）理论计算和模型推测方面

1气候变迁模型：建立火星历史气候和地质演化模型，根据火星在不同时期的轨道参数（倾角等）、太阳辐射变化、大气成分变化等，模拟火星上的水从可能的液态到以水冰形式存储的动态过程，大致推断不同时期水冰可能的分布和储量，再结合一些实际探测数据校准模型。

2化学元素平衡模型：根据火星上各种与水相关的元素（氢、氧等）的丰度等，以及火星上已知的化学过程和地质过程，建立元素平衡方程和动态模型，来间接推测水冰可能的储量范围。

（三）着陆器和巡视器的相关探索

1样本分析和挖掘评估：如果着陆器或巡视器在局部区域进行挖掘采样，通过对挖出土壤和岩石等样本进行实验室分析（如果具备条件），分析水冰含量、成分等，通过在不同位置挖掘和分析可以大致评估所在区域水冰的富集程度和储量情况，虽然不能直接扩展到全球，但可作为一个重要的实地参考。

2局部物理探测：例如利用巡视器携带的小型的可插入式的电磁感应、重力感应等装置在局部区域进行探测，根据电导率、重力场等的异常来判断水冰的有无和可能的储量（类似地球物理方法在地球局部找水和地下冰的思路）。

（四）逻辑推理和类比法

1研究太阳系其他类似行星、矮行星、卫星等天体上的水冰存在情况与天体自身的体积、质量、大气、轨道位置等参数的关系，火星与这些天体类比，大致推测火星水冰的一个可能的储量范围。

2从火星曾经可能存在的液态水总量（根据古湖泊、古河床等遗迹等大致推测），扣除已知大气逃逸等损失的水分等，逻辑推理还以水冰形式存在的量可能的区间。

十、火星水冰开采可能对火星生态（如果可以称之为生态的话，目前火星基本属于无大规模活跃生态系统的状态）造成的一些潜在影响：

短期来看（假设初期小规模开采）

1局部地貌改变：

在开采地点，如果是挖掘等方式，会造成火星表面土壤和岩石结构局部被破坏、松动等，形成类似矿坑等新的地貌特征。

可能导致一些原本因水冰支撑或稳定的崖面等坍塌。

2尘埃环境变化：

开采活动会扬起火星表面大量的尘埃，尘埃在火星大气中长时间悬浮和扩散，影响局部乃至较大范围的大气能见度和光照条件等。

中期来看（如果有一定规模的开采和利用等）

1温度和大气变化：

水冰开采出来如果大量被融化利用等，水蒸发后可能会在一定程度上改变火星局部大气的水汽含量，虽然火星大气稀薄，但从理论上仍有可能对大气环流等产生微小的影响。

如果利用水和火星大气中的二氧化碳制备燃料等，大量消耗二氧化碳可能对火星的温室气体平衡产生影响，进而影响火星的温度分布。

2化学环境变化：

火星水冰中可能含有一些特殊的化学成分和微生物（如果存在的话），开采过程中这些物质被释放到火星环境中，可能改变火星土壤、大气等原本的化学构成和化学平衡。

若开采设备和技术中涉及使用一些地球带来的化学物质等，也可能对火星环境造成化学污染。

长期来看（假设火星上未来有大规模常驻人口和大规模开发）

1地质结构稳定性：

大量抽取火星地下的水冰资源，可能会影响火星局部地区甚至较大范围地区的地质结构的稳定性，例如导致地面沉降等问题，进而影响火星上的建筑、基础设施等。

2生态构建的不确定性（如果未来构建火星生态系统）：

若不合理开采，可能破坏火星上原本可能用于构建未来生态的基础资源（比如水冰的分布格局被破坏，一些原本可以利用水冰自然融化滋养的区域无法再获得水源等）。

干扰火星上可能存在的潜在的、极其缓慢恢复的生态演化进程（如果火星上有一些微生物等在极其缓慢地适应和改变火星环境，大规模开采活动可能会打破这种平衡）。

需要指出的是，火星当前的生态基础极其薄弱，人类的活动尤其是水冰开采活动带来的影响，在不同的开采方式、规模、未来火星发展场景下，影响的程度和性质都有很大的不确定性和复杂性，并且随着时间推移和活动的持续，各种影响也会相互交织和叠加。

待续

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