土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六,可能是除了地球以外適宜人類居住的唯一天體。
【圖注】美國航空航天局(NASA)“卡西尼”號(Cassini)探測器拍攝的土衛(wèi)六的復(fù)合紅外圖像。圖片來源:NASA, JPL, University of Arizona and University of Idaho
讓人類移居到圍繞土星公轉(zhuǎn)的衛(wèi)星——土衛(wèi)六(英文名Titan,“泰坦”)上去,這一想法聽起來可能有點瘋狂。土衛(wèi)六表面溫度為–300華氏度左右(約合–184攝氏度),天空中下的雨是液態(tài)甲烷和乙烷,這些雨水隨后匯入碳氫化合物海洋。這樣的地方也能住人嗎?盡管如此,土衛(wèi)六恐怕是太陽系中唯一可以讓人類永久定居并自給自足的場所了。
科學(xué)家以一個嶄新的視角重新審視了我們周邊的天體——生態(tài)學(xué)。他們綜合考慮了人類定居需要的環(huán)境,然后在地球附近尋找符合這些條件的天體。
在本文中,我們以科學(xué)、技術(shù)、政治和文化為基礎(chǔ),設(shè)想了移居外星的情景,為想思考人類遙遠未來的人提供了一個很好的思維實驗。
我們首先假設(shè)未來人類生存的驅(qū)動和需求與現(xiàn)在人類相同。實際來看,我們居住的星球必須有充足的能源、宜居的溫度,并能保護我們遠離太空的嚴酷環(huán)境。其中,太空嚴酷環(huán)境包括宇宙輻射,最新研究顯示它會給生命帶來不可避免的危險。
到目前為止,很多研究者將月球或火星看作人類可能定居的下一個天體。這是由于它們有以下兩個優(yōu)點:一方面它們距離地球很近,另一方面它們的環(huán)境又不會過于嚴酷以至于完全抹殺在上面居住的可能性。其中,第二個優(yōu)點是內(nèi)太陽系的其它天體所不具備的,例如:水星和金星,它們雖然離地球較近,但目前人類卻仍無法在上面居住。
水星是距離太陽最近的行星,極端溫度和其它物理條件使其幾乎不可能適宜人類生存。金星擁有濃厚的但對人類有害的大氣層(96%以上都是CO2),失控的溫室效應(yīng)使其成為一個超級大火爐?;蛟S,我們可以居住在金星大氣層上空漂浮的氣球中,然而這并不是一個長久之策。
盡管月球和火星看似是除地球以外相對適宜人類居住的星球,但它們也存在非常棘手的問題。這兩個星球都沒有磁場和大氣層的保護,這就為遙遠的超新星爆炸產(chǎn)生的高能粒子——銀河宇宙射線(GCR)提供了可乘之機。這些射線會高速轟擊月球和火星表面,因此人類無法長期定居。
那銀河宇宙射線(GCR)究竟有哪些危害呢?其中一點廣為人知——GCR的高能輻射可能會致癌,盡管目前仍缺乏定量研究。此外,過去兩年的一項研究還表明CGR攜帶的粒子(例如接近光速運行的鐵原子核)可能會損壞腦組織。
該研究由Vipan K. Parihar和他的同事發(fā)表在去年的《科學(xué)進展》(Science Advances)上。他們將小白鼠暴露在與太空輻射量相當?shù)沫h(huán)境中,發(fā)現(xiàn)GCR對小白鼠的腦部造成了傷害,并降低了小白鼠的認知能力。這項研究表明,我們距離將宇航員送上火星參觀都還遠了點,更別提定居在火星上了。
而在地球上,大氣層中的水汽使得我們免受GCR的傷害。在不受保護的太空里,至少需要兩米深的水才能阻止一半的GCR。因此為了遠離輻射確保安全,移民到月球或火星將不得不選擇地下定居。
然而,在地下建造房屋非常困難,并且房屋也不易擴建。定居者為了滿足對食物、工業(yè)和日常生活的需求,必須大量挖掘土地以開拓空間。這時有人就會想,何必那么大費周折呢?我們直接居住在地球下面好了。
除了火星,下一個可能適宜人類居住的星球會在木星或土星的衛(wèi)星中產(chǎn)生。雖然這樣的衛(wèi)星一共有幾十個之多,但土衛(wèi)六是當仁不讓的獲勝者,這是因為它是最像地球的天體。
土衛(wèi)六是太陽系中除了地球之外,唯一已知表面擁有液體的天體,這些由甲烷和乙烷構(gòu)成的湖泊與地球表面的水體有驚人的相似之處。土衛(wèi)六上也會下雨(只不過雨水是液態(tài)甲烷),這些雨水填充了沼澤低洼,便形成了湖泊。此外,固態(tài)碳氫化合物構(gòu)成的“沙丘”也與地球的沙丘十分相似。
土衛(wèi)六還擁有比地球厚50%的濃密大氣層,其主要成分是氮,可以保護人類免受輻射傷害。此外,土星的磁場層也為人類提供了一定的保護。土衛(wèi)六表面分布著大量的固態(tài)、液態(tài)碳氫化合物,可以為人類提供能量。盡管目前土衛(wèi)六的大氣層缺少氧氣,但人類可以利用土衛(wèi)六地下的冰塊制造氧氣,并且燃燒供能。
盡管土衛(wèi)六非常寒冷,溫度僅為–180°C左右,但是幸虧有濃厚的大氣層保護,居民并不需要增壓服來全副武裝——只需要足夠保暖的衣服和呼吸面具。此外,居民可以利用土衛(wèi)六表面豐富的碳氫化合物資源生產(chǎn)塑料,進而搭建房屋。其中,穹頂房屋可以充滿溫暖的氧氣和氮氣(模擬地球上的空氣)。這些易于施工的特點使得房屋可以擁有很大的室內(nèi)空間。
土衛(wèi)六居民并不需要天天待在室內(nèi),他們也可以擁有非常獨特的娛樂方式——上天。對于他們而言,上天不再是夢想。與月球相似的微弱引力和濃厚的大氣層,使得他們在后背插上翅膀便可輕松翱翔。如果翅膀不小心掉下來了,也不用擔(dān)心,著陸不會太疼,因為這是由于土衛(wèi)六上的終端速度(重力與空氣阻力平衡時的速度)只有地球的十分之一。
那么,我們怎樣才能到達土衛(wèi)六呢?目前來看,我們還沒有辦法到達,目前我們甚至還不太可能安全抵達火星。這是由于我們飛行器的推進力還不夠強大以減少人類在太空中的時間,大劑量的宇宙銀河射線很有可能在我們前往火星的途中將我們毀滅。因此,不論是去火星還是去土衛(wèi)六,我們都需要更大的推力。要去土衛(wèi)六,我們還需要遠比現(xiàn)在更大的推力,這是因為以目前的水平,我們需要7年之久才能抵達土衛(wèi)六。
離開地球移居到其它星球是沒有捷徑的,我們必須解決目前遇到的各種困難。但不管怎樣,如果我們繼續(xù)加大對太空探索純科學(xué)的研究,并竭力發(fā)展可以保護人類在太空免受傷害的技術(shù),那么土衛(wèi)六終將成為人類的下一個家園。
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