在美國地球物理聯(lián)合會（AGU）2025年年會上，哈佛大學(xué)研究團隊公布了一項關(guān)于火星定居的全新構(gòu)想——利用火星豐富的冰資源建造人類棲息地。這一方案由行星科學(xué)家羅賓·沃茲沃斯（Robin Wordsworth）帶領(lǐng)的團隊提出，其核心在于將火星表面及地下超過500萬立方公里的冰轉(zhuǎn)化為防護性建筑結(jié)構(gòu)，為未來宇航員提供生存空間。

研究團隊對比了兩種潛在的火星建材：冰與風化層（由塵埃和碎石組成）。沃茲沃斯指出，風化層需通過高溫熔煉提取硅、氧元素制成玻璃，這一過程能耗極高，且設(shè)備需求復(fù)雜。相比之下，冰的獲取與加工更為便捷。受地球冰洞結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，團隊設(shè)計了占地約1公頃的穹頂式冰棲息地，內(nèi)部劃分為居住區(qū)與農(nóng)業(yè)區(qū)，既滿足人類生存需求，又支持植物生長。

數(shù)學(xué)模型驗證了冰結(jié)構(gòu)的可行性。數(shù)米厚的冰層可將內(nèi)部溫度從火星常見的-120°C提升至-20°C，雖仍寒冷但足以維持冰體穩(wěn)定。為增強結(jié)構(gòu)強度，團隊提出向冰中摻入水凝膠（富含聚合物鏈），顯著提升其抗壓性與柔韌性。針對冰在低壓環(huán)境下直接升華的問題，研究建議添加防水涂層，但初期涂層材料可能需從地球運輸。

冰棲息地的光學(xué)特性是其獨特優(yōu)勢。模型顯示，冰層可阻擋大部分紫外線，同時允許可見光和紅外線穿透。這一特性既保護人類免受電離輻射傷害，又為植物光合作用及宇航員心理健康提供自然光照。前哈佛本科生、現(xiàn)研發(fā)中心系統(tǒng)工程師拉菲德·奎尤姆（Rafid Quayum）主導(dǎo)了這項設(shè)計，他強調(diào)：“冰的透光性讓棲息地內(nèi)部無需依賴人工照明，大幅降低能源消耗。”

然而，該方案仍面臨多重挑戰(zhàn)。首先是工程規(guī)模：以當前能源水平（相當于國際空間站功率）計算，每天僅能處理約15平方米的冰建材，建造大型棲息地需數(shù)十年時間。其次，火星頻繁的塵暴可能覆蓋冰層，削弱其透光與隔熱性能。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的阿多馬斯·瓦蘭蒂納斯（Adomas Valantinas）指出：“塵暴顆粒會嵌入冰層，改變其光學(xué)特性，需開發(fā)自動清潔或防護機制。”