四、科学探究。
火星定居计划
假设你是一名火星开拓者，你需要解决在火星上生存的最基本需求：可呼吸的空气、可使用的水、充足的食物、安全的住所。请思考并填写下表，规划如何在火星上获得和维持这些生命必需品。
| 生存关键要素 | 在火星上生存面临的挑战 | 我们的解决方案 | 你的想法 |
| --- | --- | --- | --- |
| 可呼吸的空气 | 火星大气非常稀薄，主要是二氧化碳，几乎没有氧气，人类无法直接呼吸。 | 种植大量植物，利用光合作用产生氧气。 | 你觉得还有其他方法吗？ |
| 可使用的水 | 火星表面没有液态水，水主要以冰的形式存在于极地或地下。气温低，冰很难直接利用。 | 1. 使用钻探设备开采地下冰或收集极地冰。
2. 将冰融化、净化，得到可用的液态水。
3. 建立先进的水循环系统，回收生活废水等，经过严格净化后重复使用。 | 如何保证水的净化安全？ |
| 食物 | 火星土壤贫瘠、有毒，缺乏有机养分，自然环境下无法生长地球植物。 | 1. 在加压、控温、控光照的封闭空间内种植。
2. 使用人工照明或特殊发光材料，提供光照。
3. 使用水培技术，避免使用火星土壤。 | 你认为最适合第一批种植的植物是什么？ |
| 安全的住所 | 火星温度极低、大气稀薄、辐射强、有沙尘暴。 | 使用金属、复合材料等建造能维持地球气压和温度的住所。 | 除了地下，住所选址哪里比较好？ |

| 生存关键要素 | 在火星上生存面临的挑战 | 我们的解决方案 | 你的想法 |
| --- | --- | --- | --- |
| 可呼吸的空气 | 火星大气非常稀薄，主要是二氧化碳，几乎没有氧气，人类无法直接呼吸。 | 种植大量植物，利用光合作用产生氧气。 | 利用化学方法分解二氧化碳产生氧气（如使用氧气发生器） |
| 可使用的水 | 火星表面没有液态水，水主要以冰的形式存在于极地或地下。气温低，冰很难直接利用。 | 1. 使用钻探设备开采地下冰或收集极地冰。
2. 将冰融化、净化，得到可用的液态水。
3. 建立先进的水循环系统，回收生活废水等，经过严格净化后重复使用。 | 使用多层过滤装置去除杂质，并用紫外线或化学消毒方法杀灭细菌和有害物质 |
| 食物 | 火星土壤贫瘠、有毒，缺乏有机养分，自然环境下无法生长地球植物。 | 1. 在加压、控温、控光照的封闭空间内种植。
2. 使用人工照明或特殊发光材料，提供光照。
3. 使用水培技术，避免使用火星土壤。 | 生菜（生长周期短，适合水培） |
| 安全的住所 | 火星温度极低、大气稀薄、辐射强、有沙尘暴。 | 使用金属、复合材料等建造能维持地球气压和温度的住所。 | 背风的山坡（减少沙尘暴影响）或靠近冰层的高地（方便取水） |