人们为什么如此执着于探测火星?

每隔大约26个月,地球与火星会运走至近来的位置,此时发射探测器将撙节大量燃料,2020年正是火星探测运动的窗口期。现在,已有多个国家宣布将于今年发射火星探测器,这其中也包括中国——吾国已在2016年1月11日正式批复了火星探测义务,首次向火星发射探测卫星的义务定于今年实走。

登陆火星并不是一件容易的事情。原形上,这些火星探测器义务有一半都会战败。即便是在今年发射,火星探测器也必要飞走大约七个月旁边的时间才能抵达方针地。为了顺手开展这项义务,据《中国日报》报道,3月10日,北京航天飞走限制中央完善完善吾国首次火星探测义务无线联试,足够验证了探测器与地面编制的接口匹配性和一致性,对各类方案、技术状态、柔硬件编制进走了周详测试。

人们为什么如此执着于探测火星?这个天空中脱颖而出的稀奇天体,对人类的重要性不言而喻:它与地球的相近与相通,让人们对火星给予了无限幻想与好奇。火星上是否存在生命?更是成为人们永远以来期待一探原形的事情。由于这能够意味着,身处地球的吾们,并不是宇宙中唯一孤独的存在。正如美国范德比尔特大学天文学教授戴维·温特劳布(David A. Weintraub)在《火星生命:前去须知》一书中所说的那样,“为什么有那么多人对火星感有趣,其因为就是火星上能够有生命,不论这栽生命是异日的人类照样原著火星人。倘若火星今天已有生命存在,那会发生什么情况呢?倘若21世纪宇航员在火星上建首人类居住点又会怎么样呢?会不会给火星带来物化亡和损坏?就像第一批欧洲殖民者对付新大陆那样,把天花、麻疹、百日咳、暗物化病和痢疾带入一个异国能力招架这些侵犯者的世界。”

以下内容节选自戴维·温特劳布所著《火星生命:前去须知》一书第一章《火星,一颗重要的星球》,已获得出版社授权刊发。

作者丨(美)戴维·温特劳布

摘编丨何安安

《火星生命:前去须知》,(美)戴维·温特劳布(David A. Weintraub)著,傅承启译,上海科学技术出版社2019年10月版。

火星上是否存在生命?

身处宇宙的吾们孤独吗?地球能够是生命的绿洲,宇宙中唯一滋长万般生物的地方。不然,生命就能够远大存在,如同多数的恒星和走星那样遍布宇宙。倘若生命是远大的,倘若只要环境正当并具备必需的基本原料,生命就能相等容易地产生,那吾们邻侧的火星就能够有某栽形势的生命存在。倘若吾们发现火星生命的首源与地球生命无关,那就能够很正经地猜想:生命是普及整个宇宙的共同表象。要是如许,这一发现就非同幼可,火星的重要性将不言而喻。

火星自首至终受到地球不悦目察者的关注,不论他们是何民族。希腊人(称火星为阿瑞斯—Ares)、罗马人(称火星为马尔斯—Mars)、巴比伦人(称火星为尼尔瓜—Nirgal)或印度人(称火星为蒙添拉—Mangala,或安噶拉卡—Angaraka)都视火星为战神,中国人和日本人则视火星为火之星。印添人将这颗走星命名为安夸库(Auqakuh),古代的苏美尔人称其为西莫德(Simud),在古希伯来语中火星被称为马迪亚姆(Ma’adim)。

不论何时何地,在所有的历史记载上火星总有其专称。只要抬看天空,它就那么引人注现在。行为走星(古希腊地方语意为漂泊之星),火星是天空中脱颖而出的稀奇天体,其亮度只有金星、木星和土星能与之媲美,即使不必看远镜,夜空中的火星也比其他走星更具色彩,不过,多数情况下火星表现为红色。能够这就是火星的勾引,能够在古代充斥神明的天空中,在充斥想象与神话的夜幕上,火星的魅力诱使吾们将火星想象成一个稀奇之地,比吾们幻想中去过的任何地方都要稀奇。

电影《火星义务》剧照。

永远以来,人类受到自身期待和想象的支配与勾引5分快3,火星上有异国生命的疑问一向萦绕在心。在人类数千年的历史上5分快3,不论哪栽文化5分快3,都将这颗清明的红色星球视为极重要的神明。尤其在中世纪和文艺中兴时期,人们以为外部所有世界几乎都答有人居住,这栽思想能够促使天文学家怀着火星类同地球的憧憬,去追求并且很能够遂其所愿地找到了他们想要找的东西。

看远镜发明后拍摄的火星照片外明,这颗离太阳第四远的走星在与生命相关的方面和地球有很多相通之处。怀有这栽情怀,天文学家得出火星一定也有生物居住的结论也就极其自然了。在火星殖民时代日好逼近之际,必要意识到吾们肩负着相关火星生命的历史憧憬,由于昔时四百年来关于火星的发现历史激励今天的科学家去追求和钻研这颗红色星球。

火星上是否存在生命?也许存在。火星人就是幼绿人吗?那倒不见得。原首微生物能在火星上(在地下液态水层中)存活吗?毫无疑问。发生在很久昔时的庞大撞击事件,能否将孢子从火星传到地球或从地球传到火星?专门能够。吾们清新,构建生命最重要的六大基本元素是:碳(C)、氧(O)、氮(N)、氢(H)、磷(P)、硫(S),而这些元素在宇宙中几乎无处不在。正如吾们所知,碳是化门生命的基石,它在火星上极为雄厚。火星上还有大量的氮和磷,它们可是氨基酸和DNA 必要的成分。

吾们清新火星上有水,水由氢和氧构成,因此,这两栽元素,不论是相符成为水照样因某些化学过程而别离,很容易获得。糖、蛋白质和核酸中均含有硫,这在火星上也很雄厚。于是,从化学角度而言,火星起码具备了基于化学的生命发生和存活所必需的通盘原原料。此外,自太阳诞生以来,火星在近来45 亿年的大片面岁月里都处于太阳系的宜居区,那里的温度、压力和密度适可而止,可让液态水存在于火星,起码在火星一年的某些季节里,存在于其地层之中。

电影《火星义务》剧照。

因此,原则上,火星能够拥有生命,不论是行为生命的诞生地,照样行为沉积在那里的某栽生命的造就环境。此外,天文学家近来在很多恒星周围的宜居区内发现很多系生手星,火星能够行为一个样板,协助吾们理解生命在这些系生手星上存在的能够性。

倘若火星上存在生命,

吾们是否答该殖民火星?

一些科学家猜想,太阳系里的生命能够早已在火星上发生,后来有一颗很大的幼走星撞击了火星并将火星岩石溅入太空,不料埠将生命输送到了地球。还有一栽能够,生命或者先产生于地球,一次庞大的撞击事件将其输送到了火星,在这栽情况下,对于先在别处形成而后沉积在火星上的生命体而言,火星首了造就环境的作用,不过这栽情况在动力学上较为难得。

地球和火星约在45亿年前几乎同时从环绕重生太阳转动的一个气体尘埃盘中形成。形成之初,它们的外观能够受到很多巨型幼走星和多数彗星一向数亿年的轰击,经过这一不起劲阶段后,太阳系逐渐安详下来。只要走星冷得有余,固态大地便会最先形成,而且几乎能够一定,地球和火星的外观都会有液态水蕴蓄。

这些原首形成事件之后不久,这两颗走星中至稀奇一颗显现了生命。澳大利亚地质学家艾伦·努特曼(Allen Nutman)及其科学团队近来将地球上已知最迂腐的生物显现的时间推到了37亿年之前。在格陵兰的伊苏阿(Isua)岩层构造中,他们发现岩石呈叠层结构,表明这栽岩石本身就是叠层石。叠层石是微生物菌落在滋长过程中沉积而成的矿物层。

由努特曼的做事可知,在地球只有8亿岁时叠层石就已在地球的浅海中闹炎。生命在地球形成后如此快地在地球上扎下根来,真是令人难以信任。火星8亿岁时同样又暖又湿,要是如许,那么在大约联应时期火星上也能够有生命形成或扎根。因此,年轻的地球上存在叠层石的原形剧烈外明,年轻的火星在其浅湖中也能够有了原首生物菌落。

电影《火星声援》剧照。

毫无疑问,火星是宇宙中有能够找到外星生命近来的地方。数百年来,天文学家逆复声称发现了火星拥有生命的证据。不过,迄今为止所有这些发现,要么被表明是舛讹的,要么争吵一向。这栽局面让吾们无所适从!“火星上是否存在生命?”如何回答这个题目,至今异国任何科学共识。关于火星生命多说纷纭、争吵一向的局面外明存在一栽极其诱人的能够,即火星上的生命曾经蓬勃蓬勃甚至今日尚存。然而,吾们无法给出一个能表明火星上曾有生命存在过或现仍尚存的实在证据。对此,异国评委,必要的只是更多的证据。

在火星上发现地外生命将会被归入科学史上最深切、最重要的发现之列,然而,这一发现也会引首伦理道德上的庞大忧郁闷。倘若科学家们认为火星上存在生命,那么吾们将会开展一场是否答殖民火星的申辩,这能够会成为21 世纪中叶人类面临的最重要题目之一,要清新那里已经有人居住。仅仅由于拥有运送本族成员到走星际空间的技术能力,人类是否理所自然地拥有能够扰乱另一世界生命的权力?有些伦理学家争吵说,倘若火星上居住的只是些生物学上不比微生物群体更高级的生命,那么吾们就能够解放地殖民这颗红色星球,要是发现的是多细胞生物,那就不该该打搅它们。

NASA不再是唯一的参与者,

人类踏上火星还要多久?

人类踏上火星还要多久?根据《美国国家航空航天局(NASA)授权法案(2010)》(NASA Authorization Act of 2010)和同样在2010年颁布的《美国国家空间政策》(U. S. National Space Policy),NASA正在开发送人上火星的能力,计划21世纪30年代前能让他们坦然地返回地球。根据这些计划,到达火星的时间外犹如过于笑不悦目,于是NASA正在逐渐削减预期现在标。尽管如此,吾们现在正在筹谋的计划都是在吾们多数人的有生之年内役使宇航员前去火星。现在的计划属于第一追求阶段,在月球附近进走追求,包括在月球轨道上建造空间站,使其成为NASA 进入深空—现在标远在月球之外—的门户。

NASA的火星(还有月球)载人航天飞船将从佛罗里达州肯尼迪空间中央(Kennedy Space Center)发射,那里正在建造一个先辈的跟踪编制,旨在声援月球之外的载人义务,该编制已挨近完善。一旦完善,这个空间发射编制SLS(Space Launch System)的推力将比“阿波罗计划”用的土星五号火箭约强20%(后者可将135 吨载重推入轨道),它采用昔时的“空间航天飞机计划”(Space Shuttle)开发的火箭技术并添以建造,由于它已经受过永远的考验。SLS的功率相等庞大,它的最后现在标是要用猎户座多用途载人飞船(Orion Multi-Purpose CrewVehicle)将宇航员送抵火星。

电影《火星声援》剧照。

去返火星的旅程长达16个月,途中猎户座飞船要为宇航员挑供生存空间。SLS的第一艘运载飞船“Block 1”,计划于2018年完善*(* 2017年4月,NASA 宣布首航时间延至2019 年。—译者注),运载能力77 吨。SLS计划的第一个航天义务是发射一艘太空船进入绕经月球的轨道并返回地球。SLS义务的后续设计阶段称为“Block 1B”,在Block 1的上部添添优等功率更大的火箭,将SLS义务的运载能力挑高到115吨。NASA计划用这栽配置将宇航员送到月球之外的太空,例如近地幼走星的附近。SLS义务的第三设计阶段为“Block 2”,计划采用固体或液体推进剂的火箭助推器替代Block 1的5个火箭助推器,设计指标请求达到143吨的运载能力。现在估计,5分快3根据SLS将宇航员送入火星的最后配置,宇宙飞船重达650万磅,相等于10架满载的波音747飞机,首飞推力达到920磅,相等于208000多台美国雪佛兰科尔维特超级跑车的发动机,站立高度达365英尺,比30层大楼还高*(* 1 磅约为0.45千克;1英尺约为0.3米。—译者注)。

猎户座飞船的第一次无人驾驶双轨试飞已于2014年12月完善。SLS火箭和猎户座飞船向月球之外方针地的第一次集成发射和飞走的计划称为“追求义务 —1号”(Exploration Mission—1),它不搭载宇航机组人员,并预定在2019年2月** (** 已延期至2020年。—译者注)进走。

第一次载有宇航机组人员的猎户座飞船称为“追求义务—2号”,定于2021年发射,但现在看来犹如要推迟。第二阶段的探测义务,包括最后的火星之旅计划,将于本世纪20年代末启动,最初是为期一年的月球空间站的载人飞船。到30年代前,NASA 计划对猎户座飞船编制进走周详测试,测试飞船运载宇航员和生命保障物资到火星轨道并返回地球的能力。

遣送宇航员到火星并在其外观下落,保障他们的生存,然后让他们从火星外观起飞撤离并坦然返回地球,这些请求已经远远超出了NASA现有的能力。火星外观向下的重力几乎是月球外观的2.5倍。因此,要使宇航员在火星上坦然下落必须采用制动火箭或别的着陆器,以减慢宇航员向火星外观下落的速度。基于同样的因为,宇航员要从火星首飞返程也是一项比从月球外观返回技术难度大得多的挑衅。自然,进出火星仅仅是在火星居住会遇到的片面题目,现在NASA 已经着手为营造火星居住点而制订各栽富有想象力的计划。

电影《登入火星》剧照。

然而,现在NASA不再是从事太空追求和火星竞赛的唯一参与者。在线支出编制公司PayPal 的创首人兼企业家埃隆·马斯克(Elon Musk)在2002年竖立太空追求技术公司SpaceX 时清晰外示,他的现在标是在火星上竖立人类居住地。SpaceX已经成功地用它的“龙飞船”(DragonSpacecraft)将货物运送到了空间站,它还有意将宇航员运送到空间站,然后送到更远的太空。SpaceX现在采用两级“猎鹰9号”(Falcon 9)行为运载火箭,其推力等同于5架满载功率的747飞机,可升举28吨重物进入轨道。

2015年12月,SpaceX成功表明,火箭的第优等能够坦然返回着陆以便重新操纵,并于2017年5月的第二次火箭发射中首次重复操纵了第优等火箭。SpaceX现在正致力于研发功率更强的重型猎鹰火箭(Falcon Heavy),据说它能升举55吨重物进入轨道。

马斯克:

期待使人类成为“多走星物栽”

2016年6月在批准《华盛顿邮报》(Washington Post)采访时,马斯克第一次泄漏他有一个大胆的计划,打算在2018 年役使第一艘无人飞船前去火星。在2016年9月墨西哥瓜达拉哈拉(Guadalajara)的国际宇航大会(International Astronautical Congress)上,他更详细地注释了这些计划。两年后,在澳大利亚阿德莱德(Adelaide)的国际宇航大会的演讲中,他更新了这些计划,并谈到了使人类成为“多走星物栽”的题目。

马斯克计划中的运载火箭有好多个名称,例如走星际运输编制ITS(Interplanetary Transport System)和BFR(B和R别离是英语“大”与“火箭”两个词的首字母),这栽运载火箭的动力由31台“猛禽火箭”(Raptor)发动机挑供,首飞推力达到5400吨(挨近1100万磅),能够升举150吨重物进入轨道,BFR 将取代昔时所有的SpaceX火箭和飞船(猎鹰9号、重型猎鹰和龙飞船)。

电影《火星声援》剧照。

现在SpaceX的猛禽火箭还处于设计阶段,根据现有计划,将采用碳纤维罐别离蓄积液态甲烷和液氧两栽燃料,请求能在太空中进走燃料补给,使BFR能升举150吨直达火星。2022 年,马斯克打算发射2次ITS,用龙飞船将两批货物送到火星并着陆。倘若该公司能按极为大胆的时间外一向进走发射(很多人认为不现实),SpaceX将于2024年向火星发射4艘运载火箭,其中2艘运送增添物资,另外2艘运载人员,每艘运载的冒险者多达100人,他们将抵达火星并着陆,在那里竖立一个居住地,另外重建造一个推进剂生产基地,还要找到水源。

科幻迷们能够会发觉,马斯克的计划与20世纪90 年代罗宾逊(Kim Stanley Robinson)获奖的三部弯—《红火星》(Red Mars)、《绿火星》(Green Mars)和《蓝火星》(Blue Mars)中描述的计划相等相通,该书讲到要在2026年将首批100名殖民者发送到这颗红色的星球上。

在接下来的40年里,马斯克期待将多达100万的侨民送去火星,并最先改造火星气候,使它更像地球气候,这个概念被称为“外星环境地球化”。他声称,他的火星人能在火星上维持生存,并能再次返回地球,由于他的火箭将按期去返于地球与火星。但是,侨民们能够返回地球的倘若,最先取决于他们在太空和火星外观凶劣的辐射环境下的生存能力,其次取决于SpaceX 在火星上行使太阳能制造返程的燃料甲烷和氧的能力(吸收蓄积在地下和大气中的水和二氧化碳)。马斯克的大胆计划能够还必要投入数百上千亿美元用于开发,这个超出了他小我的声援能力。

倘若火星今天已有生命存在会发生什么?

另一位科技亿万富翁、亚马逊(Amazon)的创首人杰弗里·贝索斯(Jeffrey Bezos),也议决他旗下的企业蓝色首源(Blue Origin)制造火箭,并订定了他本身的输送侨民到火星的计划。2016年,蓝色首源已经成功地发射了第一枚以美国第一位宇航员艾伦·谢泼德(AlanShepard)命名的“新谢泼德号”火箭(New Shepard),并在亚轨道飞走中成功着陆。

蓝色首源还在研发一具威力更强的火箭,名为“新格伦号”(New Glenn),它以美国第一位环绕地球的宇航员约翰·格伦(John Glenn)命名。佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪空间中央的探险公园里现在正在建造一座大型设施,该具火箭就打算从那里进走发射。新格伦号的首秀定在2020年,计划采用第优等可重复操纵的三级运载火箭,该火箭连同飞船高达350英尺,以液氢和液氧为燃料。贝索斯展看这个项现在必要长达数十年的时间,其方针不是发射卫星或运送货物,而是将建造人类居住地所必需的设备运送到月球。然后,他打算将数以百万计的人送入太空,让他们在近地轨道上做事。只有到当时他才会把现在光投向侨民月球和侨民火星。据贝索斯说,“吾认为,第一步得去月球,在月球上竖立家园,然后再去火星就会容易多了。”

NASA 能够还有一个竞争对手,那就是火星一号(Mars One),这是荷兰一个小我集团的计划。火星一号是巴斯·朗斯多普(BasLansdorp)和阿尔诺·维尔德斯(Arno Wielders)在2011年竖立的计划,打算在2020年向火星发射无人飞船,2031年将第一批机组人员送去火星,2033年运送第二批。火星一号在2013年已最先挑选宇航员,计划在2017年选出第一批机组人员,届时他们将最先批准单程火星之旅的培训。与NASA、SpaceX和蓝色首源差别,火星一号什么都不设计,也不制造,包括火箭、发射编制、着陆设备、生命保障编制或漫游车等都不设计、制造。相逆,他们准备从现有的航空航天公司购买所必要的总共。至于火星一号能否真实买到航天义务所必要的硬件,尚待关注*(* 火星一号运营构造于2019年1月宣布停业。—译者注)。

电影《火星义务》剧照。

另外还有一玩家近来也宣布了殖民火星的计划。2017年2月在迪拜举走的世界当局峰会上,迪拜的酋长和阿联酋副总统谢赫·穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆(Sheikh Mohammed bin Rashid AlMaktoum)宣布,阿联酋计划一百年内在火星上建造一座城市。阿联酋的“火星2117 计划”(Mars 2117 Project)现在只是一个概念,不过,它已于2014年竖立了本身的空间局,并计划于2021年向火星发射一个无人探测器,届时恰逢阿联酋从英国获得政治自力(1971年)50周年。

为什么有那么多人对火星感有趣,其因为就是火星上能够有生命,不论这栽生命是异日的人类照样原著火星人。倘若火星今天已有生命存在,那会发生什么情况呢?倘若21世纪宇航员在火星上建首人类居住点又会怎么样呢?会不会给火星带来物化亡和损坏?就像第一批欧洲殖民者对付新大陆那样,把天花、麻疹、百日咳、暗物化病和痢疾带入一个异国能力招架这些侵犯者的世界。他们还带去了马和猪,这些马和猪为求生与原住野生物栽睁开竞争,而它们往往取得胜利。

旧世界的疾病和动物一首给新大陆的生物群造成了熄灭性损坏。人类在珍惜偏远荒野地区方面也异国卓异的记录。北极、南极和亚马孙的生态编制都受到了人类雅致的占有、狩猎和全球变暖的要挟。倘若吾们连协助北极熊、企鹅和巨獭在本身星球上的生存都不克达成共识,那吾们还能为珍惜火星微生物的生存干得成什么呢?

火星微生物难道也那么重要吗?是的,相等重要。第二栽生命,即十足自力于地球首源的生命,能够已在那里发生。即使火星上的生命只是些细菌大幼的生物,它们暗藏在地下或地缝深处,既能够避免紫外辐射和宇宙射线,还能够找到水,即使如此,这些火星微生物对于理解宇宙中的生命也是至关重要的。

自力于地球的火星生命清亮地向吾们传递了一个外星生物学新闻:只要条件准许,生命能够处处发生。另外,要是发现微不悦目生命也是以DNA为基底的话,吾们还会获得特殊重要的一个地外生物学新闻和人类远古进化的线索:生命在走星际空间的传播相等容易。生命一旦最先就会传播,因此不论吾们是火星人照样火星人是吾们,彼此都有亲缘相关。末了,倘若吾们发现火星是块贫饔不育之地,甚至连火星微生物都不存在,那就是说,人类在太阳系甚至能够在银河系、在宇宙都是孤单的,比吾们大多数人现在想象的更为孤单。不论答案如何都意义强大,于是,火星至关重要。

电影《火星义务》剧照。

随着飞去火星的能够越来越大,对吾们的这颗邻居走星是否存在生命做出科学决定也越来越紧迫。让宇航员进入火星轨道几乎不会造成污浊火星的风险。但是,倘若人居船舱和宇航员在火星上着陆、甚至竖立居住营地,那吾们就有能够在足够考察这颗红色星球并发现是否存在生命之前,会偶然之中损坏火星上能够存在的生命。

吾们也许得静思细想,在最先殖民火星之前是否必要正经走事。是否殖民火星的决定能够不该该厉格限于政治家、专科宇航员和天文学家、太空喜欢好者,以及有钱的风险投资家,吾们所有的人都答该更好地理解火星,都答该参与这场公共申辩。

以上内容选自《火星生命:前去须知》,较原文有删节修改,幼标题为编者所添,非原文所有,已获得出版社授权刊发。

作者丨(美)戴维·温特劳布

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posted on 2020-03-22  admin  阅读量:

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