这也是我们常说磁场对行星宜居性至关重要的原因:不仅是未被大气和磁场过滤的太阳辐射对生命有害,还因为没有磁场阻挡高能粒子,更多粒子会被撞离大气;磁场还能将氢、氮、氧等带电粒子偏转回大气。
其中还有更多细节,比如金星几乎没有磁场,温度远高于地球,却拥有稠密大气。
无论如何,任何逃逸速度达到数千米每秒的行星、卫星,只要能屏蔽高能粒子和辐射,就能在人类时间尺度内长期留住大气。屏蔽磁场的方式有很多,我们后续也会讲到。
你偶尔会听到有人提议,让火星内核重新旋转以产生足够的磁场。这在理论上可行,但远比向深井投掷核弹困难得多。如果你看过电影《地心抢险记》,片中地球内核停止旋转,主角团队深入地心重启内核,请完全忽略片中所有所谓的科学设定。说实话,我在一些50年代的老科幻电影里,都见过更靠谱的科学设定,比如《指挥官科迪》系列中,角色不穿宇航服在月球行走,或是乘坐外壳滚动的火箭起飞。
当然,我们可以投放数百万枚核弹,重新加热并旋转行星内核,但在此期间,人类无法在行星上生存——物体受热会膨胀,由此引发的地震,会让地球的大型地震看起来像轻微震动,且这种地震可能持续数百年。
因此,更可行的方案是采用人工方式:围绕行星建造太阳能卫星环,产生磁场。这比熔化行星内核数万亿吨的铁镍,更节能高效。
同样,就像太阳盾一样,我们可以在行星与太阳的拉格朗日L1点放置磁偏转器,阻挡太阳风。另一种方案是直接用物质阻挡辐射,就像在行星上建造厚重穹顶一样,我们可以在行星轨道或拉格朗日点,部署多层超薄材料屏障。
这些方案都需要维护和部件更换,但质量远小于行星内核,且很多行星本身拥有小型卫星,可小心粉碎后制造这类屏障。
超导磁体在太空中更容易维持运行,随着技术进步与成本降低,人工磁场会成为更可行的选择。我们已经在研究这类防护系统,比如用于星际飞船的系缆磁盾设计,既能提供辐射防护,又能产生人工旋转重力。
如果你看过轨道环相关,就会知道围绕行星建造巨型超导环是可行的,至少比重启行星内核容易得多,也能为月球这类自身无法产生足够磁场的星球提供防护。
这一方案也适用于金星,