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科學家在太陽系找到「棲息地」?含有水、氧、氮資源,比火星好?
2022/01/07
2022/01/07

移民火星

隨著地球人口數量激增,自然環境越來越差,各種資源也面臨著 日益枯竭的危險,人類必須 謀求新的出路,來保證以後的長遠發展。

地球資源枯竭情況加劇

有人提出了移民火星計畫,希望能夠 在火星建立新的家園,安置未來的人類。

不過移民火星也沒有大家想象得那麼簡單。因為火星的重力只有地球重力的38%,所以人類在火星上 很難適應低重力的環境。再加上人類從地球出發到火星的時間至少需要 半年以上,在這半年裡,人類始終在始終環境的飛行器當中。人類還沒有抵達火星, 身體裡的鈣質就會流失十分之一。而目前,人類還沒有研究出失重、低重力環境下疾病的預防和治療方法。

另外,火星的溫度非常地低,常年平均氣溫都在 -85℃~5℃之間,這樣的環境比地球上最冷的南極還要冷。人類移民火星就相當于在「南極」重新安家。人類移民火星以後, 需要花費大量的成本去模擬地球的常溫環境

而且火星的大氣壓很低,根本無法讓人類正常生存。再加上 火星上二氧化碳分壓是地球二氧化碳分壓的二十多倍,所以人類在火星直接呼吸空氣肯定會發生二氧化碳中毒事件。最重要的是,火星的 大氣濃度含量只有地球大氣的1%,如此稀薄的大氣層根本無法保護人類在火星安居樂業。

移民谷神星

如此看來,火星移民計畫幾乎是一個不可能完成的夢想。但是在太陽系除地球外的八大行星裡,再也找不出比火星還要適合人類生存的星球了。如果火星作為最後的希望都無法移民成功,那 人類移民外星球的美好幻想是否就此破滅?

答案是否定的,因為 科學家在太陽系的另一處又找到了一處棲息地,這裡不僅有人類賴以生存的 水和氧氣,就連大氣層最主要的氣體氮氣都非常豐富,這顆星球就是 穀神星

穀神星是 位于火星和木星軌道之間的一顆小行星,它也是這個范圍裡 主小行星帶當中最亮的天體,因為從地球上看谷神星時,它的視星等范圍能夠達到+6.7~+9.3之間。同時,直徑945千米的穀神星也是海王星軌道范圍以內體積最大的小行星。因為穀神星的亮度和體積都比一般的小行星大,所以在地球上,人類 可以通過肉眼直接看到這顆明亮的星星

作為海王星軌道內的唯一一顆矮行星,穀神星在太陽系內並不算一個「大塊頭」,因為太陽系內比穀神星體積大的天體多達34顆。科學家認為,由于木星質量太大,所以 巨大的引力導致周圍的物質都被「清空」,這才導致穀神星沒能「成長」成一顆體積更大的行星。

穀神星與其他天體大小對比

不過作為人類第一個發現的小行星,穀神星的小行星序號是1 Ceres,而且 它的質量占整個主小行星帶的三分之一。根據有關資料顯示,穀神星由岩石、核以及固態水結構的地幔組成。科學家推測,在地幔之下有可能是 液態核心。所以穀神星在人類眼裡,也是目前 小行星帶裡能夠達到流體靜力平衡的唯一天體

穀神星內部結構

2021年1月,芬蘭天體物理學家、生物學家 裴卡·詹紐恩在《紐約郵報》發佈了一篇報告,引發了眾多科學家的研究和討論。

裴卡認為, 穀神星主要由岩石和冰組成,這些物質都可以幫助人類在這裡建立長時間生活的基地。而且因為穀神星是小行星帶中最大的天體,形狀也接近球體,再加上自身能夠達到流體靜力平衡,所以 可以作為移民星球的選項

更重要的是,穀神星有氨、硫酸鎂、硫酸水合物、黏土以及液態水存在,科學家甚至在2017年發現這裡有 碳基有機化合物存在,這就說明 穀神星或許比火星更宜居

穀神星表面

儘管谷神星富含的氮氣可以成為人工製造大氣層的原料, 豐富的資源也可以被人類開發利用。不過他覺得在移民谷神星之前要對其認真改造。

裴卡表示,穀神星的重力只有地球重力的三十分之一,所以想要移民谷神星首先要對其進行 重力改造。我們可以在谷神星周圍 發射人造衛星,然後借助帶有磁力的介質把圍繞在谷神星周圍的人造衛星連接起來。這些連接起來的衛星就形成了巨大的磁場,從而 製造出與地球重力差不多大小的引力環境

不過人類最終的移民地點並非谷神星的表面,而是圍繞穀神星運行的人造太空艙組成的超級衛星上。在裴卡的報告裡,他還詳細描述了自己構思的未來移民空間狀態。他表示, 超級衛星是一個飛盤狀的結構,從中心到四周的半徑則是獨立的圓柱體太空艙

人類想要在這個超級衛星長時間生活,需要到穀神星捕獲物質作為人類可以利用的資源。比如將谷神星富裕的水資源輸送到太空艙內供人類飲用和生活。人類還可以將穀神星的氮氣轉換為人類生存必須的 人工大氣

谷神星表面冷凍水資源預測

為什麼人類選擇了穀神星?

自人類初次有了移民外星的計畫後,美國、荷蘭等多個國家的航太公司,都表示願意嘗試火星移民。人類之所以不約而同地選擇火星作為移民的星球,主要是因為 火星有著其他星球無法比擬的優勢

首先是距離問題。目前人類根本 不可能飛出太陽系,因為製造的航太飛行器雖然能夠有較高的速度,但是乘坐飛行器從地球到另一個星球的時間仍然需要很久。

天體之間的距離極為遙遠

所以人類選擇移民星球的時候只能從身邊距離比較近的星球開始著手。在最近的幾顆行星裡, 火星距離地球第二近,僅次于金星。但是火星的條件要比金星好太多。

其次是條件問題。火星是太陽系內除了地球以外最適宜人類居住的星球,主要原因有以下幾點:

1.火星上度過一天 和地球上度過一天的時間相似,火星上度過一天是24小時39分35.244秒。

2.火星表面積不算小。雖然火星的表面積 只有地球表面積的28.4%,直徑也只有地球的一半,但是它的 體積遠超于月球。而且它的宜居優勢也讓面積問題不算尖銳。

3.火星的轉軸傾角和地球的轉軸傾角只相差不到2°,所以火星也有 分明的四季

4.火星有 豐富的水資源,除了地下水冰以外,火星的兩極在夏天還有 液態水

5.火星上有 豐富的礦物質,這些礦物質可以用于人類在火星建造基地。

6.火星上沒有沙塵天氣, 太陽能電池板可以工作很久。人類如果真的移民火星,可以將太陽能作為主要能量來源。

7.人類在對火星的地質研究時發現,火星的土壤裡有含量較高的 高氯酸鹽,人類可以通過一定方法用它來 制取氧氣

在火星有了如此大優勢的前提之下,人類為什麼又將目光瞄準了穀神星呢?除了文章開頭提到的一些火星自身的劣勢以外,穀神星還有一些 完勝火星的優勢。

第一點同樣是距離問題。我們知道距離太遠的星球即便比地球更宜居我們也無法到達,所以距離問題將直接決定我們是否會放棄移民外星。但穀神星雖然有著比火星更優渥的生存條件,但是 它與地球之間的距離幾乎和火星與地球之間的距離相等

第二點是大氣環境。由 于火星大氣稀薄,所以人類如果去火星建立生活基地,需要自己製造大氣壓強,同時還要忍受因為大氣稀薄造成的 溫度極低、輻射極強、小行星撞擊等問題。

但是穀神星雖然同樣沒有地球這樣厚的大氣層,但是它 有大氣層中含量最高的氮氣。也就是說,如果我們能夠將這些氮氣改造成人工大氣,以上的問題就能迎刃而解。

第三點是 重力因素。人類在地球上生活了太久,一旦進入一個無重力或者低重力的環境可能會出現 失眠、焦躁、鈣質流失等問題。但是火星上的重力比地球低得多。而在穀神星建造超級衛星,可以 通過磁力和離心力人工製造出重力環境

超級衛星構想

移民谷神星的美好構想

根據裴卡的美好構想,人類未來在穀神星附近會建造出這樣一個天體。在谷神星周圍的軌道上,運行著一個 人造衛星。衛星上是塗著 高反射物質的兩塊巨大的金屬。這兩塊金屬與中心的太空艙分別有45°的夾角,可以 像鏡子一樣反射陽光並照射到太空艙

太空艙則是像是深林裡筆直的「大樹」,而且這些「大樹」的數量可以 根據人口增長而不斷增加。這些太空艙密集地排列在一起,艙體之間靠著磁懸浮互相保持距離。每一個太空艙長10公里,直徑2公里,每個裡面都能 容納5萬以上人在內生活。太空艙每66秒自轉一圈,雖然這樣的自轉速度可能會導致剛去這裡生活的人類有眩暈感。但是這樣高速自轉的環境能夠 有效產生和地球類似的重力

太空艙內部不僅有人類生活所需的常見物質,甚至還有1.5米厚的土壤幫助人類 種植植物。一方面,這些植物可以通過光合作用 制取氧氣,另一方面, 植物還可以作為食物供人類果腹

裴卡表示, 或許在十五年之內,人類就可以踏上去谷神星移民的道路。不過,現在科技發展如此迅猛,說不定用不到十五年,人類就能 實現移民外星的願望。屆時,平凡的你我都有可能是移民外星球的人選,而我們每一個普通人,都將成為歷史的見證者。

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