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人类要移居外星,最合适的地方可能是这儿

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  【图注】美国航空航天局(NASA)“卡西尼”号(Cassini)探测器拍摄的土卫六的复合红外图像。图片来源:NASA, JPL, University of Arizona and University of Idaho

  让人类移居到围绕土星公转的卫星——土卫六(英文名Titan,“泰坦”)上去,这一想法听起来可能有点疯狂。土卫六表面温度为–300华氏度左右(约合–184摄氏度),天空中下的雨是液态甲烷和乙烷,这些雨水随后汇入碳氢化合物海洋。这样的地方也能住人吗?尽管如此,土卫六恐怕是太阳系中唯一可以让人类永久定居并自给自足的场所了。

  科学家以一个崭新的视角重新审视了我们周边的天体——生态学。他们综合考虑了人类定居需要的环境,然后在地球附近寻找符合这些条件的天体。

  在本文中,我们以科学、技术、政治和文化为基础,设想了移居外星的情景,为想思考人类遥远未来的人提供了一个很好的思维实验。

  我们首先假设未来人类生存的驱动和需求与现在人类相同。实际来看,我们居住的星球必须有充足的能源、宜居的温度,并能保护我们远离太空的严酷环境。其中,太空严酷环境包括宇宙辐射,最新研究显示它会给生命带来不可避免的危险。

  到目前为止,很多研究者将月球或火星看作人类可能定居的下一个天体。这是由于它们有以下两个优点:一方面它们距离地球很近,另一方面它们的环境又不会过于严酷以至于完全抹杀在上面居住的可能性。其中,第二个优点是内太阳系的其它天体所不具备的,例如:水星和金星,它们虽然离地球较近,但目前人类却仍无法在上面居住。

  水星是距离太阳最近的行星,极端温度和其它物理条件使其几乎不可能适宜人类生存。金星拥有浓厚的但对人类有害的大气层(96%以上都是CO2),失控的温室效应使其成为一个超级大火炉。或许,我们可以居住在金星大气层上空漂浮的气球中,然而这并不是一个长久之策。

  尽管月球和火星看似是除地球以外相对适宜人类居住的星球,但它们也存在非常棘手的问题。这两个星球都没有磁场和大气层的保护,这就为遥远的超新星爆炸产生的高能粒子——银河宇宙射线(GCR)提供了可乘之机。这些射线会高速轰击月球和火星表面,因此人类无法长期定居。

  那银河宇宙射线(GCR)究竟有哪些危害呢?其中一点广为人知——GCR的高能辐射可能会致癌,尽管目前仍缺乏定量研究。此外,过去两年的一项研究还表明CGR携带的粒子(例如接近光速运行的铁原子核)可能会损坏脑组织。

  该研究由Vipan K. Parihar和他的同事发表在去年的《科学进展》(Science Advances)上。他们将小白鼠暴露在与太空辐射量相当的环境中,发现GCR对小白鼠的脑部造成了伤害,并降低了小白鼠的认知能力。这项研究表明,我们距离将宇航员送上火星参观都还远了点,更别提定居在火星上了。

  而在地球上,大气层中的水汽使得我们免受GCR的伤害。在不受保护的太空里,至少需要两米深的水才能阻止一半的GCR。因此为了远离辐射确保安全,移民到月球或火星将不得不选择地下定居。

  然而,在地下建造房屋非常困难,并且房屋也不易扩建。定居者为了满足对食物、工业和日常生活的需求,必须大量挖掘土地以开拓空间。这时有人就会想,何必那么大费周折呢?我们直接居住在地球下面好了。

  除了火星,下一个可能适宜人类居住的星球会在木星或土星的卫星中产生。虽然这样的卫星一共有几十个之多,但土卫六是当仁不让的获胜者,这是因为它是最像地球的天体。

  土卫六是太阳系中除了地球之外,唯一已知表面拥有液体的天体,这些由甲烷和乙烷构成的湖泊与地球表面的水体有惊人的相似之处。土卫六上也会下雨(只不过雨水是液态甲烷),这些雨水填充了沼泽低洼,便形成了湖泊。此外,固态碳氢化合物构成的“沙丘”也与地球的沙丘十分相似。

  土卫六还拥有比地球厚50%的浓密大气层,其主要成分是氮,可以保护人类免受辐射伤害。此外,土星的磁场层也为人类提供了一定的保护。土卫六表面分布着大量的固态、液态碳氢化合物,可以为人类提供能量。尽管目前土卫六的大气层缺少氧气,但人类可以利用土卫六地下的冰块制造氧气,并且燃烧供能。

  尽管土卫六非常寒冷,温度仅为–180°C左右,但是幸亏有浓厚的大气层保护,居民并不需要增压服来全副武装——只需要足够保暖的衣服和呼吸面具。此外,居民可以利用土卫六表面丰富的碳氢化合物资源生产塑料,进而搭建房屋。其中,穹顶房屋可以充满温暖的氧气和氮气(模拟地球上的空气)。这些易于施工的特点使得房屋可以拥有很大的室内空间。

  土卫六居民并不需要天天待在室内,他们也可以拥有非常独特的娱乐方式——上天。对于他们而言,上天不再是梦想。与月球相似的微弱引力和浓厚的大气层,使得他们在后背插上翅膀便可轻松翱翔。如果翅膀不小心掉下来了,也不用担心,着陆不会太疼,因为这是由于土卫六上的终端速度(重力与空气阻力平衡时的速度)只有地球的十分之一。

  那么,我们怎样才能到达土卫六呢?目前来看,我们还没有办法到达,目前我们甚至还不太可能安全抵达火星。这是由于我们飞行器的推进力还不够强大以减少人类在太空中的时间,大剂量的宇宙银河射线很有可能在我们前往火星的途中将我们毁灭。因此,不论是去火星还是去土卫六,我们都需要更大的推力。要去土卫六,我们还需要远比现在更大的推力,这是因为以目前的水平,我们需要7年之久才能抵达土卫六。

  离开地球移居到其它星球是没有捷径的,我们必须解决目前遇到的各种困难。但不管怎样,如果我们继续加大对太空探索纯科学的研究,并竭力发展可以保护人类在太空免受伤害的技术,那么土卫六终将成为人类的下一个家园。

  摘自:《地球之外,人类的下一个家园》(Beyond Earth: Our Path to a New Home in the Planets),作者Charles Wohlforth 和Amanda Hendrix。

  作者简介:

  Charles Wohlforth写过十多本书,他为《阿拉斯加递信报》 (Alaska Dispatch News)撰写专栏,主持阿拉斯加公共无线电台的每周访谈节目, 并且获得《洛杉矶时报》(Los Angeles Times)科学技术图书大奖等奖项。

  Amanda R. Hendrix是一位在已经在NASA喷气推进实验室工作12年的行星科学家。她是伽利略和月球勘测任务的科学研究员,同时也是NASA研究和哈勃望远镜观测项目的主要研究者,发表了很多科技论文。此外,她也是“卡西尼”号土星探测计划的研究员,主要关注土星卫星的研究。

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