将火星改造成地球般的宜居星球，这一构想虽在理论上存在可能性，但实际操作中所需的质量、热量、氧气和能量规模，远超当前人类的技术能力范围。科学家们经过数十年的深入研究，普遍认为短期内火星难以实现地球化改造。
美国国家航空航天局喷气推进实验室的斯拉瓦·图里舍夫在《APS开放科学》上发表的一项新研究，为我们揭示了其中的重重困难。他指出，改造火星需跨越多个关键里程碑，每一阶段都充满挑战。
当前火星环境极端恶劣，表面温度极低，大气层稀薄，人类生存需依赖复杂的生命维持系统。要改善这一状况，首先需提升大气压力至水的三相点以上，即约0°C时的6.1毫巴，使水能以固、液、气三态稳定共存。
随后，需创建衬衫袖温室环境，支持大规模农业活动。火星内部气压较高，约100毫巴，有助于支撑建筑结构抵御外部低压，这一特性使得火星成为半地球化改造的理想候选。若此策略扩展至全球，将形成类似世界屋的效果。
随着大气压力的持续增加，火星表面压力有望达到62.7毫巴，届时人类血液在体温下将不再沸腾，这是地球化改造的重要前提。最终目标是构建一个完全可呼吸的大气层，包含大量氮气和约210毫巴的氧气，总气压约500毫巴，同时火星温度也需显著提升。
然而，实现这些目标面临巨大挑战。以提升气压为例，每增加1毫巴，就需向火星大气中添加3.89×10¹⁵千克的气体，这几乎相当于火星较小卫星火卫二的总质量。要构建完整的可呼吸大气层，则需约10^18千克的物质，如土星的不规则卫星土卫十。
温度提升同样艰巨，需将火星平均温度提高60摄氏度，以实现水的稳定融化。这可通过向大气中注入吸收短波的纳米颗粒或释放大量二氧化碳等方式实现。有工程师提出添加大型镜子集中阳光，但图里舍夫的计算显示，这需约7000万平方公里的镜子，远超当前工业能力。
氧气生产也是一大难题。为创造能呼吸且血液不会沸腾的大气环境，需制造8.2×10¹⁷千克的氧气，最简单的方法是从水中分解。这需大量水资源，相当于火星表面每平方米6立方米的水。幸运的是，火星表面有足够的水冰，可满足这一需求，甚至形成遗留的海洋和湖泊。
能源问题则是改造火星的真正瓶颈。为转化出所需氧气量，至少需1.2×10²⁵焦耳的能量。即使分散到1000年使用，也需持续输出380太瓦的功率，几乎是目前全球年能源消耗量的20倍。这一能量需求远超当前人类文明的生产能力。
