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人类“殖民”火星?派细菌和藻类先行……

时间:2020-07-21 7:06:34 点击:

  核心提示:本报记者 付毅飞 7月17日,长征五号遥四运载火箭垂直转运至发射区,这意味着我国行星探测工程“天问一号”任务实施在即。...
    本报记者 付毅飞 7月17日,长征五号遥四运载火箭垂直转运至发射区,这意味着我国行星探测工程“天问一号”任务实施在即。
  
  虽然这是我国首次火星探测任务,却已引发了火星迷们的无限遐想——将来我们能不能在火星上建旅馆?火星上能不能采矿?在火星上可以开展哪些科学实验?更有甚者提出了科幻界中最现实的问题:等我们移民到火星,该种什么菜吃?
  
  “从长远来看,在火星上发展出独特的人类文明,包括各种农业文明、工业文明以及技术文明是可以期待的。”中国科学院国家天文台研究员郑永春向科技日报记者表示。
  
  那么,人类要想殖民火星又该怎样对这颗红色星球进行改造和建设呢?听听专家们怎么说。
  
  在火星种地 远不止解决吃饭问题这么简单
  
  在科幻电影《火星救援》里,主人公马克靠种植土豆独自在火星上生存下来。郑永春表示,人类要移民火星,建设农业文明肯定是第一步,但其作用远不止解决吃饭的问题那么简单。
  
  如果说日常生活中的农业技术主要致力于提高农业产量、农作物品质、农产品多样化等,在火星上则要开拓全新的农业科研领域,首要目的是改造环境。“除了提供食物,我们需要植物来供应氧气、净化水源等,为人类提供最基础的生存条件。”郑永春说。
  
  他认为,届时需要让一些低等植物甚至是微生物先行,例如细菌、藻类等。让它们先到火星上适应环境,吸收二氧化碳、释放氧气,然后产生有机质,改造火星的土壤,让火星表面环境越来越像地球,对生命更加友好。这个过程,需要科学家在地球上开展大量前瞻性研究,筛选出具有适应火星环境能力的微生物、植物及农作物,作为移民火星的“先行军”。如今,国内外已经有科研机构在开展相关研究工作。2016年,美国国家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心和佛罗里达理工学院联合启动“火星花园”项目,目的就是筛选能够适应火星环境的植物。目前该项目已经进入测试阶段。
  
  不过,影响植物生长的因素很多,包括水分、热量、光照、肥料,以及引力条件等。在地球筛选出来的植物,到火星上能不能正常生长,会不会发生变异,缺少了生物多样性,生态系统还能否保持稳定,其中有太多问题需要研究。此外,这项工作还有很多不确定性。例如,“先行军”抵达火星后会如何进化,会不会捷足先登把火星“占领”?这些都需要进行深入研究。
  
  在火星盖房 选近水、光照好地区建半地下室
  
  当人类抵达火星,势必面临居住问题,这就需要建设火星基地。
  
  全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,建设火星基地是人类一个长远的设想,从初期建设临时基地,到实现中期驻留,再到改造火星建设永久性基地,需要经历漫长的过程。最终目的还是为了移民火星。
  
  近年来,世界各国建设月球基地的热情很高,不少国家制定了计划或提出了方案。相比月球,火星上有些条件更适合建造基地。比如,火星的自转周期约为24小时40分钟,跟地球差不多。同时,火星上有水,有稀薄的大气,还有一年四季。这些环境条件都跟地球很相似,让人们看到了殖民火星的希望。
  
  庞之浩介绍,建设火星临时基地,可以在宇航员抵达火星之前,先用无人货运飞船将满足基本需求的居住舱和非再生式生命保障系统送到火星。建设火星中期基地,至少需要使用物化再生式生命保障技术,实现物质更高效的循环利用。而要建设火星永久性基地,则需要生物再生式生命保障系统,实现物质的100%循环再生。
  
  同时,火星基地要有电源系统,比如小型核电站;还要有火星车,毕竟宇航员不能老在屋里宅着,需要借此扩大活动范围。
  
  此外,庞之浩认为,火星基地的选址很重要,最好靠近有水的地方、阳光充足。为了抵御风暴和辐射,早期基地应采取地下或半地下形式。
  
  在火星基地建设过程中,全靠从地球运送物资显然不现实。郑永春认为,就地取材是一个重要原则。他表示,火星表面很容易获取的沙尘、土壤、赤铁矿,甚至干涸湖泊里的盐类矿物等,都是我们可以利用的目标。
  
  在火星搞科研 把火星当做另一个地球来研究
  
  人类登陆火星,除了种粮食、搞工程,也该做些别的事情。有人问,能不能发掘矿产资源运回来?
  
  郑永春说,从目前的技术能力分析,即使火星上遍地金砖也不值得拿回来,因为所需代价远大于其价值。
  
  这绝非夸大其词。半个世纪前,美国的阿波罗计划共从月球运回382公斤岩石样品,有人计算,这些石头的成本,相当于同等重量钻石的30多倍。距地球30多万公里的月球尚且如此,更何况距地球最近时也有5000万公里的火星。
  
  正如前文所说,绝大部分火星资源只有原位利用才有价值,只要能够减少从地球上运输过去的物资重量,再昂贵的资源开发也是划算的。
  
  采矿的路虽然走不通,但人类在火星上却可以搞搞科学研究,这也是人类探索宇宙的重要目的之一。
  
  目前,人类借助月球已经开展了大量科学研究,主要包括几方面,例如从月球研究地球、从月球看太空,以及研究月球本身。
  
  不过郑永春认为,火星上的科学研究有所不同。
  
  首先,火星离地球太远,从那里观测地球毫无优势,最大的意义或许只是抚慰心灵,寄托思乡之情。
  
  在火星上进行天文观测意义也不大,毕竟近地空间和月球已经提供了很好的天文观测平台,而且把大型望远镜运送到火星也不容易。
  
  郑永春表示,在火星上最有价值的科研,就是把火星当做另一个地球来研究。他说,如今人类对地球的表面、深部、大气、生物圈,几乎已经研究了个遍,但是人类对地球的认识依旧不够深刻,原因就在于缺少一个合适的参照对象,没有跳出地球看地球。如果有一个星球跟地球原本很相似,最终的命运却不同,那么以此开展对比研究,就可以获得很多启迪。
  
  火星正如地球的孪生兄弟。郑永春说,例如火星上曾经有海洋,如今却没有了,对于科学家来说,它的海岸线、海洋沉积物、水汽循环等,都可以作为研究课题。
  
  又如,天气预报总是不够准,因为地球上有植被、大气层、水面等各种影响因素,让气象预报模型十分复杂。火星上也有沙尘暴、会下雪,有各种气象现象,但其气象模型与地球相比要简单得多。将两者进行比对,科学家可以找到很多新的研究课题,大有可为。
  
  此外,火星上还有高山、峡谷、火山、冰川、寒旱区……“如果把中国科学院的各个研究所搬到火星上,许多学科都能在那里找到研究主题,获得全新的研究视角。”郑永春说。

 
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