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火星和金星,誰可能成為「下一個地球」,要如何改造?

眾所周知,具備適合生命存活的一些基本條件,包括附近有明亮的恆星、承載液態水的條件以及類似地球的溫暖氣候。英國物理學家史蒂芬·霍金此前預言:未來人類想要活命的話,只有星際移民這一個選擇。考慮到之前發現的150光年的可能存在外星生命超級地球」的距離,似乎有點「遠水解不了近渴」。

而在太陽系中,除了地球外,位於宜居帶內的行星還有兩個,即金星和火星。金星是距離地球最近的行星,火星次之,二者是地球的「左鄰右舍」。

統計顯示,人類已經進行了200餘次太陽系探測任務。其中去的最多的是月球,達到110多次,接下來就是金星和火星。對於這兩個「鄰居」,我們到底了解多少?經過適當的改造,它們能否成為「下一個地球」?

在眾多科幻作品中,火星一直是人類星際移民的首選之地。在它的表面,同樣擁有極地冰帽和水。由於軸傾角接近於地球,因此火星的季節循環也與我們在地球上的經歷相似。此外,火星日也與地球日相當接近。火星24小時37分鐘22秒完成一次自轉,這意味著火星日相當於1.02597個地球日。不過,由於火星距離太陽更加遙遠,因此火星年接近有2個地球年長。

從許多方面來看,火星是當之無愧的「地球雙胞胎」,但金星也有自己的特色。在中國古代,金星清晨有時會出現在東方天空,被稱為「啟明星」;傍晚處於天空西側,又被稱作「長庚星」。有時候,我們的先人也叫它「太白」。

金星的大小與地球相仿,可以留存較重的氣體。但因為沒有磁場,氫元素這樣較輕的元素反而很容易逃逸,因此留不住水。沒有水,碳循環就無法實施。同時,金星誕生在了一個錯誤的地方——它是距離太陽第二近的行星,因此表面溫度極高,就像個大蒸籠。  雖然「內心火熱」,但金星的「性子」一點也不急。它是太陽系中運行最緩慢的行星,自轉速度每小時僅有6.5公里,而地球的自轉速度達到了每小時1670公里。此外,不同於地球的自轉方向,金星是自東向西完成自轉的。因此,如果我們在金星上觀賞日出的話,會發現太陽從西邊升起、從東邊落下。金星還是「天空中最亮的星」。金星的外麵包著厚厚的雲層,裡面有大量的二氧化碳,其含量比地球多1萬多倍。我們知道,二氧化碳反射太陽光的能力非常強。因此,金星成為太陽系八大行星中最閃耀的一顆,在夜空中的亮度也僅次於月球。

改造金星的挑戰

那麼,金星可否成為人類的「第二家園」?科學家認為,金星是一個在尺寸、質量和組成上都與地球相近的類地行星。特別是,金星的重力與地球接近。因此,人類在金星上不太可能會因長期生活在失重和微重力環境下引發骨質疏鬆、肌肉衰退等健康問題。

但移民金星面臨的挑戰,更是不容小覷:首先是「硫酸雨」。金星上空有著濃厚的黃色雲彩,主要由硫酸構成。它們形成的降雨,具有強烈的腐蝕性,持續給金星做著「微整形」。其次是「雙高」。金星地表溫度可達500℃,表面大氣壓力則為地球的近百倍,相當於地球海洋1000米深處的壓力。再次是「妖氣」。金星上的大氣多由二氧化碳組成,總量約佔96%,另外有3%的氮氣,而幾乎沒有氧氣。粗略想想,都覺得會令人窒息。此外,金星還存在風速極快的「超旋」大風,每隔幾天就會出來耀武揚威。最後是火山和雷暴。金星應該是太陽系中火山數量最多的行星,其表面至少85%的區域屬於火山的勢力範圍。同時,金星上有強大的雷暴,人類探測器觀測到時間最長的一次閃電持續了15分鐘。所以,有科學家給金星貼上了「地獄星球」的標籤。

人類是否可以改善這種狀況呢?科學家提出的第一步方法是:使用經過基因改造的細菌,把金星大氣中的二氧化碳轉化為有機分子。接下來,把鐵的氣溶膠顆粒灑入金星大氣層,其產生的化學反應可以降低大氣壓。之後,在太空中建造遮陽罩,或者在地面建造反光罩,以達到反射陽光、控制溫室效應的目的。同時,人類的「先行者」可以待在有反光功能的漂浮「氣球都市」里。它既可以為人類提供早期住所,也能起到轉化器的作用,逐漸把金星變得更適宜人居住。

如果這些設想得到了科學驗證,那麼還需要解決的就是太空運輸技術和資源供給的問題了。包括調動大量的工作機器人,以及為飛船提供合適動力,等等。這顯然是一個需要人類跨越國家、跨越世代的浩大工程,不知會何日成真?

移居火星的前景

相較於金星的「低調」,火星無疑是人類太空探索領域的「超級明星」。

目前,世界各航天大國的載人登陸目標,除了月球就是火星。今年,中國火星探測任務正式立項,計劃2020年實現火星著陸巡視,2030年採樣返回,最終目標是為人類登陸火星提供基礎。

火星具有獨特的地形特徵,南北半球存在明顯差別:南半球是古老、充滿隕石坑的高地,北半球則是較年輕的平原。總的來看,火星地表覆蓋著大量的赤鐵礦,因而讓它擁有了一件色彩奪目的橘紅色「外套」。

過去人們認為火星上沒有穩定的水,但美國宇航局最新的研究顯示:火星上曾經有過大規模的水,現在也還有水的跡象。同時,火星的南、北兩極據信有水冰和乾冰組成的極冠,會隨著季節消長。

一般認為,火星土壤的含水量大概是5%,且地下還有冰,所以應該不缺水。加之地球土壤裡面有的營養元素,火星土壤裡面也都有,而且磷、鎂這樣的營養元素,甚至比地球土壤還要高。從這個角度來講,在火星上種植蔬菜應該不成問題。

不過,美國麻省理工學院的研究稱,火星上的氧氣含量在人類到達2個月後就會被耗盡。所以,人類如果想在火星上長期生存,將是棘手的大問題。對此,美國國家宇航局給出了在火星上「種樹」的措施。

這個「樹」是怎樣種的呢?是不是就像在地球上那樣,直接在火星上挖個坑,然後栽棵樹苗、澆點水?其實不然。美國國家宇航局計劃在2020年的新型火星探測上,安置科學家研製的一個儀器。這個儀器可在吸收火星的二氧化碳之後,經過加壓通過固態氧化物電解槽,電解分解出一氧化碳與氧離子。氧離子在陽極可結合成氧氣,再供給人類使用。這個原理和樹木的光合作用基本一致,目前正處在實驗驗證階段。

總之,探索「下一個地球」,既是科學家、航天人的事,也是每一個科幻愛好者的一大樂趣。「胸懷宇宙天地寬。」終有一天,我們會從地球出發,邁向星辰大海。

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