大多数人首先是通过阅读科幻小说来了解人类如何在火星上建立居住基地的，在20世纪90年代，金斯坦利罗宾逊的火星三部曲，描述了红色星球的殖民化和最终的地形，特别有影响力。但是在年重读这些书时，我们注意到他所想象的很多东西看起来都很牵强。对于研究火星的人来说，我们距第一个人类登陆火星还有很长的路要走，并且让火星成为人类可居住的星球还是一个非常遥远的梦想。

以前曾提出过将火星转变为类地行星的科学思想，但它们需要巨大的工业能力，并对地球上可获得的二氧化碳总量进行假设，这些二氧化碳被批评为不切实际。因此，当行星学家几年前开始考虑这个问题时，人类决定采取不同的方法。当你研究火星过去的气候时，你学习的一件事就像我们在通常的研究中所做的那样，虽然它在过去是间歇性的，但它从来都不像地球，火星一直是一个独特的外星世界。因此，当我们考虑如何让火星在未来适应时，也许我们也应该从红色星球本身获取灵感。

火星上的一个自然过程，即所谓的固态温室效应特别令人感兴趣，因为它能够在每年夏天在火星的极地表面下方强烈加热冰层。当可见光投射到绝热材料的内部时会发生这种效应，之后热量被捕获并且可能发生剧烈的变暖。

受到这个过程的启发，以及几年前提出的一个关于行星气候的毕业班的问题，为了进行实验，科学家使用了二氧化硅气凝胶，这是一种极其绝缘且极低密度（超过97％的空气）的材料，并且对可见光几乎透明的特殊材料，使其成为产生强固态温室变暖的理想选择。

美国国家航空航天局已经使用二氧化硅气凝胶来隔绝火星探测器的内部。正如通过实验室实验、建模和第一原理理论的结合所示，我们发现在火星表面上或不远处放置的这种物质的厚度为2至3厘米，足以保持下面的地层永久地温暖，足以生长藻类或植物，并阻止大多数有害的紫外线辐射。如果我们乐意在当地开始，那么让火星适合居住可能是一个比以前想象的更可实现的目标。

下一个步骤是什么？研究结果表明这个想法的基本物理学是合理的，但是在理解如何用这种方法在火星上建造实际栖息地方面还有很多工作要做。二氧化硅气凝胶非常脆弱，因此为了获得坚固的屏蔽和控制内部压力，需要对其进行修改或与其他材料结合使用。还有如何在火星上供应二氧化硅气凝胶的问题。它非常轻，有利于从地球运输它，但最终我们想要在地面上运行它。

一种标准工业方法涉及高压二氧化碳干燥步骤，可以使用从大气供应的二氧化碳。然而，值得注意的是，地球上的某些生物非常精通在纳米尺度上操作二氧化硅（玻璃海绵和硅藻浮游植物只是两个例子）。因此，可以推测生物体最终可能适应自身生产二氧化硅气凝胶材料，从而形成有助于维持其自身居住环境的生物圈。

实际上，接下来计划将重点放在改进实验室实验的范围和复杂程度以及在现场进行初步测试。火星是独一无二的，但地球上有一些不太适合居住的地方，包括智利的阿塔卡马沙漠和南极的干谷。如果我们能够在这个领域展示我们的想法在这个领域的可行性，那将大大证明它可以在火星表面上真实地发挥作用。

在此之后，最大的障碍将是行星保护：任何将生命放在火星上的计划都必须避免污染可能存在生命的地方。使用我们提出的区域性可扩展方法比在任何全球地形方案中更容易实现，但它仍然是一个需要在未来仔细考虑的主要问题。

我们距离在其他星球上建立可行的自给自足的栖息地还有很长的路要走。但是，如果我们选择这样做，我们的研究第一次为未来几十年开辟了一条合理的途径，而不是几个世纪。这是值得激动的事情。