这是一个非常大的话题。
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地球化(Terraforming)通过将其他星球改造得更像地球来提高其对地球生命的宜居性，这个词很直白，terra(拉丁语中地球)+form(形成)，历史上首次出现于杰克 · 威廉姆森在1942年发表于《惊奇小说》的短篇小说《碰撞轨道》，这也是反物质这一概念首次登上历史舞台的地方，此外威廉姆森还创造了“基因工程”这个专有名词。他可能是最具影响力的科幻作家之一，但遗憾的是，大多数人都从未听说过他。在他的故事中，地球化改造的首作事一个直径超过两公里的小行星，内部建立了一个人工重力场，所以这个概念的首次登场既不在行星大小的天体中，也不在什么天体的外表面，这个概念仅仅是在强调，将一处自然环境变得像地球。时至今日，大部分人对地球化的刻板印象就是“使一个行星表面像地球”，但这并非它的初衷。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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基因工程是一个有助于实现地球化目标的辅助方法，通过改造地球生物，使之更适合在某些环境中生存，来与外形环境的地球化改造相向而行，最终实现适应生存的目标。这个概念有时被称为“生物改造”，在这里，生物改造和地球化改造是一体两面。另有个常用概念叫做“行星工程”，这在中文中并不是一个直白的概念，行星工程的概念是为了建设出类似于行星的宜居环境而开展的工程，典型的例子有环形世界和奥尼尔圆筒，相对于建造一颗行星来说，建造这样滚桶一般的世界显然成本更低，而为了采集所需物质，我们通常需要在行星上采矿并开展提升运输工程；行星工程是在为地球生命建造宜居的小世界而在行星上建立工程采集物资，而不是试图将这颗行星变成地球的复制品。还有个词叫做“准地球化改造”，即不致力于在全球范围内改造环境，而仅仅只是在建设一小片宜居区（这种温室不一定必须在行星表面）；准地球化改造经常被用来指地球化改造的第一步，相当于在开工之前为建筑工人搭建宿舍区。在地外建造小型宜居巨构通常也被视作一种准地球化改造，特别是在已有的小行星上建造，它们比火星或者金星更容易定制内部环境。
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这里的关键是“定制”——在旋转栖息地中，一切环境变量都是可定制的：湿度、大气组分、气压、昼夜周期乃至重力大小。某些工业生产可能更适合低重力或者高重力的环境，某些人可能对重力和昼夜周期没有那么在乎。不过，虽然地球化首先以小行星旋转栖息地的面貌出场，但通常并不属于地球化改造的概念，所以我们就此略过，在专门的旋转栖息地篇章中再做讲解。
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那么，要使一个星球更像地球，哪些因素是重要的呢？ 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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火星和金星与地球有不少差异，以地球为标准，我们可以说金星的重力差不多是对的，而火星的昼夜周期差不多是对的，但金星的昼夜长度差不多是一年，而火星的大气太过稀薄。然而，我们还需要考虑到哪些因素是我们能改造的，以及我们能用什么手段改造。事实上，只要我们有足够的手段、工具和耐心，任何固态天体都能被改造得很像地球。在金字塔和大教堂上，我们人类已经证明了自己有耐心花费数百年时间进行建设，同时在高速公路和水利基建方面，我们证明了我们有能力在短时间内投入巨量资源去建成一个巨构。事实证明，即使在手头并不宽裕的年代，我们也有信心和耐心去建设一个需要花费几百代人才能完成的杰作，在这些的基础上，如果我们有无限的能源或者自我复制的工程机器人，我们的起点将会好很多。
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我们从生命三要素讲起——宜居温度、宜居大气和液态水。液态水这个条件很容易满足，它是宇宙中最常见的分子之一，因为它的组成成分——氢和氧——是宇宙中第一和第三常见的元素，并且它也是个非常简单的分子。然而获得足够的氢往往是个难题，氦也是，因为类地行星时常受到宇宙射线、小行星和恒星辐射的冲击，而这会导致大气层受到扰动并逸散到太空中。气体从大气层中逃逸的难易程度与气体的分子质量高度相关，注意这里的逃逸存在多种物理机制，但无论如何，由于氢和氦的分子质量非常低，它们的单质气体非常容易逃逸。但与惰性的氦相比，氢能够与其他原子结合形成较重的分子，所以即使作为原子它比氦更轻，但在类地行星上的储量更大。当然，与其他元素相比，氢更加活跃，更加容易从与较重的原子束缚中解脱出来，更倾向于形成单质，所以也比氧更容易从大气层表面逃逸。
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氧不会这么容易逃逸，但较重的特性和较高的反应活性也导致它更容易被固化在岩石中。无论是沉积岩、变质岩还是火山岩，氧化物在里面都占了相当大的比重，所以如果一个星球的大气中没有充足的氧元素，通常可以抽取被固定在岩石中的那些来补偿。但这不是什么节能的动作，需要融化和电解大量的石头来提取里面的氧，如果仅依靠太阳能的话，这通常需要成败上千年来获取足够的氧来形成海洋和空气。同时，高温也会让氧气更容易再次固定到岩石中去，就像将四氧化三铁分离成铁和氧，铁会再次生锈并将氧固定。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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但我们依然需要氧来合成水以及形成可呼吸的大气，而且我们需要从别的地方找氢。如果行星上本来就有大量的氢，那么它肯定早就有海了，当早期星球上存在大量游离氧的事后，氧气必然首先跟储量最大的氢反应生成水，但我们来晚了。这时我们可以直接往星球上扔水，因为在外太阳系中以冰存在的水资源储量很丰富，并且可能在任何星系中都是如此，但这么做的成本不一定低，因为水的质量大部分是氧，将单位质量的氧移动几个天文单位所需的能量与从岩石中提取它们所需的能量相近。况且，冰通常分布在远离宜居带的外星系区，而我们正在进行地球化改造的行星通常处于星系内侧的宜居带上，相对太阳能储备丰富的内环，外环的能源成本相对更大。而氢——在太阳系中，有些地方存在大量的氢气，这些地方通常有强大的引力和高压，所以这里的氢气通常以超流体、液体甚至固体的形式存在。
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我们还需要氮气来维持植物的生存。在金星和火星上，氮气是空气中第二丰富的成分，仅次于二氧化碳。但火星的大气非常稀薄，因此氮气的储量远远不足，而且火星的岩石中也并没有丰富的氮——如果不是这样，我们就可以像获取氧气一样通过烘焙石头来提取氮气。金星的问题正好相反，虽然其大气的氮含量仅有3.7%，但得益于其巨厚的大气层，因此金星大气的氮储备比地球还要多好几倍。所以金星可能是火星的地球化改造中获取氮气的一个好地方。还有个氮源是土卫三泰坦，其大气基本上由氮气和甲烷组成，后者作为一种温室气体对于改造像火星这样温差巨大的星球很有用，况且还含有大量氢气。
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在讨论如何转移气体之前，我们还要讨论两个关于水的重要问题： 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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第一，水会溶解物质。在星球上出现大片海洋前，这里会有持续多年的巨量降水，因为蒸发效率只关乎温度和表面积，而恰好水蒸气是一种非常有效的温室气体，而此时的空气湿度远远达不到饱和，所以水的蒸发速度以及因此产生的降水量与早期地球化阶段星球的含水量无关，特别是在大气稀薄的情况下，因为水在低压状态下更容易蒸发。大量降雨会溶解岩石地形，强行将地表平整成均匀的平地，且由于没有植物的固土作用，且没有预先存在的河谷，星球上将会长期洪水泛滥，直到被侵蚀成均匀的、平整的土地。因此如果我们想把工人宿舍区建在地上，我们就需要在拥有大量水之前建好水利工程，这座超级工程将相当于三峡或密西西比工程大约一千倍的工程量。
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第二，溶解到水中的物质需要被有效控制。如果你想得到海水，你需要大量的氯化钠。钠在地球地壳中占2~3%，这与我们的海洋盐度相似，但并不是每个星球都有充足的储备。因此无论如何，水都是个大麻烦。
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运输气体也是个大麻烦，无论是用LNG船还是将气体冻结成彗星都是不现实的。一个大气压下一百万吨空气大约占据一立方公里，这么大一艘船要数十亿次往返才能搬走一个地球的大气层；而将彗星抛射到我们需要地球化的星球上，我们也需要数亿甚至数十亿颗彗星。我们以前提过的巨构建筑可能能提供一些思路，但考虑到那些东西的经济性可能会彻底颠覆地球化改造的价值，我们还是谨慎一点为好。我们可以用行星大小的轨道镜——准确来说，事总面积达到行星投射面大小的镜子云——来加热星球、烘焙石头，但人们会因为这些一次性投资产品的高昂成本而反对，转而建议去移动行星级别的空气和水，虽然后者意味着更高的总成本和更长的持续时间。成本很重要，如果每一吨空气的运输成本仅需一块钱，那么我们仍然需要花费一千万亿元来搬运整个大气层，这可比我们十年的GDP还高，但分摊在几百年中好像并不会造成太大压力，比在短短十几年中靠发射几十万颗价值一个亿的轨道镜子来补充空气要划算得多。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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这意味着我们并不能对行星地球化抱有多大的希望，理论可行而在工程角度不可行的东西太多了，人们经常纸上谈兵然后就随便忽略了从实验室到行星规模工程的视线过程。除了准地球化工程，没有哪个地球化工程可以在我们没有通过广泛自动化提升生产力并拥有近乎无限的能源的前提下实现。
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行星大小的镜子云可以由低于一毫米的纤薄反射面组成，因此一个行星大小的镜子甚至不到一万亿吨，而地球的大气重约五千万亿吨，从纯粹的工程学角度讲是可以实现的。而太阳系中有充足的资源，木星储备的氢是地球上岩石总质量的数倍，泰坦和金星都富含氮气，而在内环，除了水星，氧气几乎无处不在。在泰坦这样的低重力世界，我们可能会建造质量驱动器，在金属仓内注入高压液化气，然后将这些半挂车大小的汽水罐发射入轨；泰坦的重力相比地球非常低，我们可以将发射口建造在十几千米高的大气层顶部；采集建筑材料和飞船船体材料并不难，泰坦有一个固态金属内核，埋藏在厚厚的冰盖下，在这样的低重力星球上挖掘并不难，我们可以融化冰盖来到达固态内核。此外，土星还有其他富含主要由氧化物组成的岩石的卫星，可以提供更复合的元素资源。
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星际电车和质量驱动器非常适合泰坦这样的低重力世界，但泰坦缺乏太阳能和裂变能，因此就必须依靠像核聚变这样的能源技术来获取大量电力，用于驱动动态支撑系统和发射环。太空电梯和天钩依然是可选的，这些可以大大减少轨道发射的能源成本。问题在于即使我们能以高效率发射、以稳定的介质和航道运输这些压缩气体，我们依然需要用很长时间才能运输这么大量的物质。我们现在在讨论的事如何每年将数万亿吨的物质跨越小行星带的十几个天文单位送到另一个星球，以在几个世纪中完成任务。如果我们设想这些汽水罐每个装有十吨氮气，当我们争分夺秒时，我们依然需要超过三千万年才能为火星提供足够的氮气，这还是在不考虑氮气的化学固定和逃逸的前提下。即使我们穷尽了泰坦的全部投射面积来发电，其太阳能预算也只有十亿兆瓦，即使这些太阳能非常高效地转化成了动能，并通过天钩抛射，每吨物质分走的能量预算依然有几千兆瓦。理想情况下，我们能用几个世纪实现氮气的运输，如果我们达不到那个太阳能转化率，则可以靠耐心和更多的镜子实现，或者依靠核聚变那样的技术。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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而如果我们要取材于金星，我们可以在其上层大气中设置漂浮的质量驱动器来发射氮气和二氧化碳。还可以从木星采集氢气，木星强大的磁场可以用来为旋转天钩充能，我们只需要在其浓密的大气层上安置悬浮的质量驱动器即可。所以我们现在有了个工作流：从木星的卫星上开采金属制造加压舱，发送到木星上装载高压氢，然后将它们发射到金星换装氮气，在这个过程中舱体减速的动量会被转移给天钩，然后载满氮气的高压舱会被发射到火星。金星的磁场和丰富的太阳能使旋转天钩和质量驱动器可行，并且我们也有从下降段和发射段飞船上平衡动量损耗的办法。悬浮设施是类似于飞艇的东西，这些结构非常大，且顶部跟底部的垂直落差可以很高。我们可以将灌装车间和发射区建在大气浓密的底部，而将发射口和太阳能电池板建在大气稀薄的顶部，这样可以减少飞船起飞时的摩擦损耗并更高密度地利用太阳能。
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物质的长距离输送在某些科幻小说中还有望通过其他方式实现，比如虫洞。虫洞显然是一个极佳的方法，就像人造重力是在质量不足的小型飞行器上实现地球重力的好方法，而可控核聚变是廉价能源的极佳来源。但在这三者中只有最后一个看起来是我们能在近未来实现的，而另外两者看起来遥遥无期。核聚变在地球化改造中可能很有用，但这就像我们说在无大气层的星球上吃岩石然后排出气体的自我复制机器人或者生物很有用一样，对我们现在所进行的、严格依赖现有技术的讨论没用。首先，考虑到热力学，没有东西可以实现迅速的地形改造，因为所有的一切都会发热——只要稍加计算，就会发现这些纳米机械和恐怖生物所产生的一点点热量会在星球上堆积成极其恐怖的温室效应，最终我们发现无论通过什