[科普中国]-太空殖民或难成现实：拿什么理由离开你我的地球

据国外媒体报道，如果未来我们仍继续在地球上生活，一些专家认为，人类将不复存在。今年6月份，埃隆·马斯克（ElonMusk）发表一份研究报告，宣称未来宇宙必然性趋势：如果我们不成为一支跨星球物种，那么地球生命将走向灭亡。他指出，未来我们有两个选择，一个选择是永远生存在地球上，那么未来将面对一些可怕的终极灭绝事件，这并不是一个立即实现的世界末日预言，但是最终历史将证明，会出现一些世界末日事件。第二个选择是人类逐渐成为跨越太空的文明形式，并最终成为一支跨星球物种。我希望未来人类应当选择正确的发展方向。生存混合着恐惧心理，是人类成为跨星球物种的主要动机。尽管像小行星碰撞地球或者核战争这样的假设大灭绝事件可能令我们皱眉头，但是我们拥有先进技术，或者掌握如何制造这些技术的强有力理论，能够保护人类的未来，那么，未来人类殖民火星有那么紧迫吗？超级太阳耀斑在过去几年里，科学家和未来学家越来越担心超级太阳耀斑（SSF）灾难的可能性。普通的太阳耀斑是太阳黑子周期的一个正常组成部分，会导致宇宙射线骤增。米库斯基太空望远镜档案库（MAST）档案科学家和天文学家斯科特·弗莱明（ScottFleming）指出，然而超级太阳耀斑是一种大型太阳耀斑，太阳释放出大量能量，相当于数个小时或者数秒内引爆4750亿枚核弹。这些能量以X射线、伽马射线、可见光和紫外线辐射形式释放出来。在很长的一段时间里，科学家并不认为超级太阳耀斑是个大问题，但是关于超级太阳耀斑的最新发现改变了专家们的观点。几年前，开普勒太空望远镜发现一些证据，证实遥远的类似太阳的恒星有频繁的耀斑活动。科学家开始猜测，如果太阳系出现一次超级太阳耀斑，将会发生怎样的结果？这些猜测激励科学家展开新的研究工作。如果出现一次超级太阳耀斑，首先受到影响的是地球电力基础设施。意味着，手机、计算机、汽车、人造光源，这些当今人类社会完全依赖的技术将不再发挥正常功能，可能将地球人类文明抛至一个混乱状态，将进入一个新的黑暗时代。同时，超级太阳耀斑也会影响地球环境，依据今年初发布的一项研究报告，它将破坏臭氧层的剩余部分，这将导致生态环境的严重灾难，引发大规模物种灭绝。最初，这样的事件将使温暖的气体从大气层中逃逸，并冷却地球，之后地球将失去保护，太阳耀斑释放的紫外线持续轰击地球表面，对地球所有生命形式构成危害。在地球两极地区，自上世纪70年代以来，臭氧层逐渐增长，冰冷的海洋快速吸收二氧化碳，从而减少海洋中可用氧气数量，使地球海水酸性更强。这种变化将威胁到浮游植物，浮游植物位于地球食物链的最底层，缺少浮游植物将在食物链中引起类似多米诺骨牌的连锁效应。研究表明，但是真正的危险在于随后产生第二次超级耀斑的极小可能性，第二次超级耀斑发生在臭氧层未完全恢复的时候，没有臭氧层保护我们，源自第二次超级太阳耀斑的紫外线辐射将导致人体DNA发生显著变异，破坏人体生殖能力并改变生理功能。即使是极端微生物也会死亡（不可否认的是，这种情况很难出现在一次超级太阳耀斑事件）。迄今为止，人类并未目击到源自太阳的超级耀斑事件，部分原因是太阳耀斑活动并不频繁，同时，人类文明仅存在数千年时间。但是依据树木年轮中不稳定原子记录，表明地球远古时期曾真实遭受过超级太阳耀斑侵袭。如果我们担心超级太阳耀斑事件，火星最初似乎是一个颇有希望的太空殖民选择。毕竟这颗红色行星与太阳的距离是地日距离的两倍，因此只有少量太阳辐射抵达火星表面。尽管超级太阳耀斑具有显著效应，研究人员仍不确定这些灾难事件的发生频率。但是开普勒望远镜数据表明，过去40万年其它恒星耀斑事件的发生频率将有助于研究人员理解类太阳恒星超级耀斑事件的发生频率。基于开普勒观测数据，研究人员猜测超级太阳耀斑可能每隔2000万年发生一次（其它对地球有限数据的分析表明，超级太阳耀斑事件每隔2600万-6200万年发生一次）。如果上一次超级太阳耀斑出现在公元775年，同时，如果我们假设超级太阳耀斑每隔2000万年发生一次，那么我们可能等待很长一段时间才会遭遇太阳超级耀斑。像马斯克这样的人正在寻找一个理由探索外太空，那么超级太阳耀斑对地球的潜在威胁并不是最令人信服的动机。但是关于地球威胁论的故事并未结束，《天体物理学期刊》研究报告称，虽然一次毁灭性的超级太阳耀斑不会在近代出现，但是在未来一千年内，地球遭受破坏性太阳耀斑攻击的概率较高。我们假设在某些超级耀斑事件将对地球带来超过当前全球GDP总量的经济损失。这样的灾难事件不可能在一场毁灭性大火中灭绝人类，而是通过摧毁经济和限制我们获得生态所需的资源，最终瓦解毁灭人类社会。然而，为了理解超级太阳耀斑的自然属性，天体物理学家需要精确地知道一颗恒星内部是如何形成耀斑的。弗莱明说：“太阳耀斑涉及到许多混乱活动，太阳磁气圈和搅动的大气层，这就像一锅沸腾的水，还冒着蒸汽。”如果不知道太阳内部状况，研究人员就无法提前一个星期预测超级太阳耀斑事件。因此，超级太阳耀斑的危险性更大，科学家当前对该事件很难预测。那么其他的地球末日威胁情况如何？超级太阳耀斑的威胁可能不足以导致人类离开地球，但是还有其它一些世界末日假设理论可能更具激励作用。美国喷气推进实验室太空机器人技术主管、美国宇航局行星防御咨询委员会（NACPD）成员布莱恩·威尔科特斯（BrianWilcox）认为，人类应当考虑如何预防小行星和彗星撞击地球的工程方面问题。威尔科特斯说：“小行星威胁并不像一些人所声称的那样严重，从狭义角度来讲，我们正在绘制太阳系内部最大的小行星。据估计，太阳系内部98%直径超过1千米的天体目标已被锁定，不久我们便能找到潜在危险的小行星。”他还指出，当我们确认小行星的位置和轨道时，预防这些小行星和地球的碰撞可能性变得非常小。当科学家识别发现一颗潜在威胁的小行星时，仅有7分钟的时间窗口与地球发生碰撞（这是因为地球轨道的物理特征和时间周期，以及小行星的轨迹所决定的）。在过去，科学家曾假设每一时刻都有均等概率的碰撞事件。他补充说：“依据该观点，要么地球被击中，要么地球不会被击中。”但是经过多次观察分析，而不是对未知威胁的猜测，我们有了可量化的证据，证明绝大多数小行星在太阳系内部的运行轨迹并非位于与地球碰撞的路径上，他说：“海王星之外的长周期彗星轨迹仍是一个令人担忧的问题，因为我们可能只有几个月的预警时间，但依据估计，它们所构成的威胁仅相当于太阳系内小行星威胁的1%，到目前为止，我们没有什么可以担心的。”威尔科特斯说：“小行星威胁并不像一些人所声称的那样严重，从狭义角度来讲，我们正在绘制太阳系内部最大的小行星。据估计，太阳系内部98%直径超过1千米的天体目标已被锁定，不久我们便能找到潜在危险的小行星。”如果一颗天体出现在朝向地球运行的轨道上，就会有一些计划来阻止它。今年早些时候，美国宇航局开始设计“小行星双重定向测试太空飞船（DART）”，这种航天器目的是在一颗小行星上发射一个大型物体，调整改变小行星轨道。激光可能完成类似的目标任务，美国宇航局和联邦应急管理局（FEMA）设计了有效疏散计划，降低产生严重影响地球的小行星碰撞概率。威尔科特斯并不担心小行星碰撞地球，然而超级火山的情况则略有不同。他说：“地球上每隔10万年会出现一次超级火山喷发，这种威胁出现的概率要比小行星碰撞地球的可能性高一个数量级。”超级火山喷发将产生毁灭性影响。威尔科特斯指出，超级火山喷发将喷射大量灰尘和其它粒子进入大气层，阻止阳光照射，停止植物进行光合作用，导致大规模的饥荒。目前我们还无法准确地预测超级火山什么时候会喷发。如果你去国家公园箮理局，他们是不会告诉你黄石公园的火山已熄灭多长时间，它将在什么时候火山爆发。我们知道黄石公园大约每隔62万年会出现火山喷发，但是它像超级太阳耀斑一样，人类文明还没有足够长的时间来见证该事件的发生。最后一个已知超级火山爆发时间距今7.5万年，位于现今印度尼西亚境内。证据表明，这样的火山爆发相当于近1000亿辆自卸卡车装载炽热物质释放到大气层。然而，依据威尔科特斯的观点，这些灾难情况都不是人类文明离开地球的真正动机。事实上，他认为即使全球范围爆发某种流行性疾病也不是未来人类移居火星的真实理由。他指出，如果未来人类逃离至火星，既不会保护好地球物种，也不会解决小行星碰撞问题。未来全球性流行疾病如果成为我们最担心的问题，那么保护人类的最快速方法是在小行星内部地球化环境中建立人类基地，可提供大约7千人居住。我们可以拥有许多不同的小行星栖息基地，而火星只有一个。在小行星表面建立栖息基地不仅比火星人类基地更容易，并且成本更低，从相距太空距离上也是安全的。从地球飞往火星至少需要几个月的时间（抵达火星的旅行时间与火星近地点位置有关，大约需要26个月才出现一次近地点机会），相比之下，到达小行星带需要更长的时间，或许未来我们定居在每颗近地小行星都需要更长的时间。这比疾病潜伏期的时间更长，当宇航员抵达他们的新家园时，最致命的疾病已非常明显了，我们有时间隔离检疫，并开始医学治疗。威尔科特斯说：“我们希望医学科学能够取得快速发展，使我们进行相关测试，并防止感染疾病人群进入太空定居点。”未来宇航员被允许进入太空基地之前，我们可以确保其中不包含携带流行性疾病的患者。如果我们必须要离开地球，月球似乎是一个可行的定居地点。我们能够在月球表面采集火箭燃料，并且运输速度更快。月球远古熔岩流管道可为人类提供一个避难所，用于构建我们的殖民地，在这里我们将建立一个地球化环境，并且与超级太阳耀斑相隔离。那么，火星是人类未来最佳太空殖民选择吗？如果我们担心超级太阳耀斑事件，火星最初似乎是一个颇有希望的太空殖民选择。毕竟这颗红色行星与太阳的距离是地日距离的两倍，因此只有少量太阳辐射抵达火星表面。但事实上，如果真的发生一次超级太阳耀斑事件，人类在火星上的危险会更大。火星没有大气层，大约40亿年前，火星大气层被活跃的太阳耀斑吹散，如果未来再次出现超级太阳耀斑，我们地球上至少拥有大气层，就像一层“防弹衣”的作用，可以避免地球生物直接遭受太空辐射。然而在火星，我们将赤裸裸地暴露在太空辐射之下。除此之外，抵达火星的太空旅行也是非常危险的。对此威尔科特斯认为未来还会有更好的选择方案，他说：“如果人类打算在太空中生活和工作，我们必须学习如何在太空中生活和工作。在前往火星之前，你可以在月球上练习太空生活和工作。”他指出，我们必须测试火星殖民技术，派遣宇航员执行太空营救需要几个月的时间，所以一定要慎重，避免宇航员在火星出现生命危险。因此，造访火星可能获得新的科学知识，并以新的方式体验人类太空探索精神。但是人类仅是为了生存和生活，就目前而言最佳方案还是呆在地球上。（编辑：p_vhehwang）