无定向学堂:移居火星 懒人无份?

2020-07-13    收藏917
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无定向学堂:移居火星 懒人无份? 绘图呈现1877至1888年间,时人对火星的观察,纵横交错的线条是他们想像的运河。(Wikimedia)无定向学堂:移居火星 懒人无份? 第一张的火星照片,由水手4号(左)于1965年传送回来。(NASA)无定向学堂:移居火星 懒人无份? 探测器在火星表面挖掘并拍下照片,发现冰状物体,对比四天后所摄,「冰」「消失」了。(红圈示)(NASA/JPL-Caltech/U.of Arizona/TexasA&M U.)无定向学堂:移居火星 懒人无份? 科学家相信,凝结物「蓝莓」是火星曾有水存在的证据。(NASA/JPL/Cornell)无定向学堂:移居火星 懒人无份? 火星上貌似乾涸河道的地貌。(ESA/DLR/FU Berlin)无定向学堂:移居火星 懒人无份? 无定向学堂:移居火星 懒人无份? 无定向学堂:移居火星 懒人无份? 无定向学堂:移居火星 懒人无份? 无定向学堂:移居火星 懒人无份?

SpaceX的「载人龙飞船」(Crew Dragon)月初成功载运四百磅补给品和一具假人,与国际太空站对接,消息指最快七月载运太空人。

在地铁都会相撞的今天,令我们觉得地球实在很危险。

「你都係返火星啦!」这句经典电影对白说了很多年,至今为何仍然未能实现?我们对火星的幻想又是从何而来,天马行空的移居想像,目标为何只能是火星?

要移居火星,我们还有什幺需要克服?未来家园 为何是火星?

距离地球最近的行星,是金星和火星,金星甚至更要离我们近一点,却不曾听到有人叫我们返金星。中文大学物理系讲师梁宝建博士在通识沙龙中,亦将以「火星:人类未来的家园?」为题演讲,我们不能住金星吗?「它虽然最近地球,但表面温度非常非常高,是所有行星中平均温度最高的,因为它有很厚的大气层,大量的二氧化碳造成很强的温室效应,不太适宜人类居住,以往就连放探测器上去,不消一会就坏掉。」所以他认为人类登陆月球以后,以火星作为下个目标自然不过,多年来也有不少科幻电影选择以探索火星为题材,包括数年前的《火星任务》。

人类很久很久以前已经对火星产生好奇,「史前人们看见天空上有几颗光点会动,已经觉得它们与别不同,那五颗就是用肉眼看得到的金、木、水、火、土行星。直到后来发明了望远镜,一望上去,更激发大家无穷的想像力」。梁宝建展示一张绘图,是一八七七至一八八八年期间人们对火星的观察,他指向图中纵横交错的线条,「以前的人用低倍数望远镜望上去,以为上面有运河,一直以为火星上面有火星人,有文明,其实只是天然地貌」。他指直至今天,仍有科学家相信火星有机会孕育生命,因为当地球的一些极端环境,例如水温八九十度的温泉区、冰封的海底、南美洲乾旱沙漠的石头裏都发现细菌,「生命咁顽强,想像其他地方有生命都唔出奇,也会怀疑是不是只有地球咁特别呢?」

一方面有人好奇火星目前的环境条件,究竟能不能维持生命,也有人想到地球难免有一天如六千五百万年前遭巨型陨石撞击,「以我们的技术,没什幺可能可以避开,又觉得迟早会发生,试试找其他地方也很正常」。

第一张火星传来的图片

梁宝建打开一张黑白照片,说是第一张从火星传来的照片,在一九六五年由水手四号传送。照片只能看出一团白色的气体状在黑色的背景下聚拢,梁宝建笑说他也无法从这张照片看出什幺,但指出在当时的菲林年代,发明数码相机以及特製镜头拍并摄传送已相当不容易,「唔係太空人飞上去影,落嚟冲晒」。及后五十多年来美国、欧洲、苏联分别透过发射不同探测器到火星收集资料,令我们渐渐掌握更多。梁宝建解释「火星车仔」控制如何不容易,「平时遥控车有一秒delay你都觉得很困扰,但地球和火星之间的距离,信息要很长时间才能传送过去」,而且,除了按指令移动,也要按面前障碍自行排解困难。

火星宜居吗?1.火星有水吗?

现时还没有证据显示火星有生命存在,研究生命得以维生的条件是其中一个求证方向。「是很主观,只能以我们有限的知识想像,地球上生命都需要水维生。」梁宝建指出,因此火星有没有水,早期已是重点研究方向:

◆冰的蒸发

二○○八年,凤凰号探测器在火星表面挖掘,拍下一张照片,发现泥土中有冰状物体,对比四天后拍到的照片,发现「冰」消失了,梁宝建指,探测器透过量度气压与温度等条件,证实在相关环境条件下蒸发的必然是冰。

◆发现「蓝莓」

二○○四年,NASA机遇号探测器在火星发现一些微小球体散布在岩石表面。梁宝建指,地球上都有类似结构,「那是有大量的水的情况下会出现的凝结结构,像矿物质,大家都称之为『蓝莓』,并相信是曾有水存在过的证据」。

◆乾涸河道

欧洲的火星快车号及其他围绕火星的探测器所拍摄的地标照片,均显示以往火星曾有大量的液态水。事实上,在火星鸟瞰图上,不难发现貌似有被流水冲擦过的乾涸河道。但现今火星是否仍然有水?梁宝建指十数年前,NASA已发现火星上有季节性条纹,「夏天时有一条条长条状的,会延长和改变少少形状,冬天就好像没有了」。直至二○一五年NASA正式宣布透过测量光谱,发现是溶在水裏的盐分散发的光,由此证实拍到的是水。国际太空站现已使用净水系统,过滤和蒸馏空气中的水分、汗液和尿液,既然有水源,火星上饮用水的问题或可参考类似做法。

2.穿太空衣抵抗低温

火星与太阳的距离,比地球与太阳距离多近五成,接收的能量少一点,所以温度较低,平均温度比地球低约50℃。加上大气层很稀薄,气压只有地球的百分之一,因此温室效应非常弱。梁宝建比喻大气层为被子,大气层稀薄就不能将本来已经很少的能量好好保存,但依然有分明的四季。「但地球上一些地方例如南北极、西伯利亚,大家都有办法生存到,或者匿在地底,因为也要防御辐射。可能穿太空衣加热维持温度,现时科技应该解决到。」

梁宝建说,有人提出奇想:加热火星两极的冰,使大气层变厚,温室效应加强,令温度上升。对于在火星複製一个地球,他十分反对,「可以说是道德问题,在科学研究方面,火星还存在很多未知,太多值得研究,这样做就等于开发具有考古价值的遗址起楼」。

3.每隔几天要倒时差?

火星的自转周期为二十四小时三十七分钟,与地球相差不大,梁宝建笑说,虽然未必需要重新适应新的作息时间,但可能感觉每几天就jet lag。

在火星,日照时间亦如在地球上需要视乎纬度,但因为火星上阳光很少,平均日照强度仅是地球的43%,种植也变得困难。「火星上的土壤,含有毒成分,其实都不适宜种植地球植物。」但他乐观指出,如果一定要移居火星,可以运送地球物资、仿效国际太空站採用LED灯让植物进行光合作用,甚至以基因改造等方式解决。

4.高山低谷

从火星照片得知,它的表面凹凹凸凸,梁宝建形容「可能是整个太阳系裏地表高低起伏最大的地方」。梁宝建指火星上的水手号峡谷是大峡谷的数倍大,而火星的奥林帕斯山平均高度约二十一公里,「地球最高的山,都不够十公里高」。地表起伏大,会影响宜居度吗?「香港都住到咁多人,应该没什幺问题」。

登陆火星不容易

说「返火星」说了很多年,前美国总统奥巴马数年前亦扬言将在二○三○年送人类上火星,并安全返回地球,指希望人类能在火星构建可供居住的设施,以便作短暂停留。距离目标仅余十年许,人类朝火星进发的轨迹,有没有出现偏离?梁宝建表示,美国虽然因国策改变,在原有的穿梭机逐一退役后,已没有建造穿梭机,却鼓励私人公司开发,其中电动车品牌Tesla的执行长马斯克(Elon Musk)创办SpaceX,去年猎鹰重型火箭(Falcon Heavy)成功试射,将马斯克的跑车送到火星去。虽然火箭不以登陆火星为目标,梁宝建说任务意义在于能够克服远距离的射程,「飞到比火星更远」。

1. 陨石如子弹 火箭会穿窿

证明了射程和运载力,还有什幺顾虑?梁宝建指出,飞往火星的过程中,随时有小陨石撞击火箭,速度很快,「粒粒像子弹,所以很危险,有些人造卫星都因此损毁」。而现时未有能百分百抵御的坚固物料,即使「命中率」难以预料,若火箭载人,安全规格一定比目前更高,「车仔坏了就派下一架,但人唔可以」,这是其中一个必须解决的问题。

2. 搭一程火箭 辐射已超标

「从地球到火星期间,太空人会接收很多辐射,这一程接收的辐射已经多过太空人整个career接收量的规定。」还未落户火星,穿梭的过程已困难重重。梁宝建解释,地球的地心很热,可以维持磁场,像保护罩般挡掉太阳放射的高能量致癌粒子,而火星没有。除了透过特製衣服和厚铅板被动地抵挡辐射,亦有人提出研究更主动方式,例如人造磁场。

3. 加快骨质疏鬆 视力受损

居住火星,就要生活于低重力状态,身体机能一定产生某些影响,例如骨质疏鬆。「即使我们平常很懒做运动,其实都要actively抵抗地心吸力,肌肉和骨骼都要做嘢,就算你唔郁都已经做紧」。所以居住火星,必须不停做运动减慢骨质疏鬆,训练肌肉骨骼。

为了解更多潜在机能影响,NASA 二○一五年进行了为期约一年的人类研究项目,分析双胞胎兄弟太空人Scott和Mark分别在国际太空站与地球生活的身体变化。其中发现因为身体裏的液体重新分布,液体或从下半身往上流动,「可能增加眼压,造成视力受损」。

4. 一去不回头?

除了生理,心理问题也需要照顾。NASA二○一七年资助了新一轮「模拟火星生活」任务,选址海拔二千五百米、冒纳罗亚活火山下设立基地,模拟火星环境。八个月期间,六位成员住在一千平方呎圆顶屋裏,间中步出「太空舱」也需穿上太空衣,每天进行科研记录,对外通讯也模拟由火星传信息到地球的二十分钟延误。长时间困在狭小环境,可能有压力,而梁宝建认为此类模拟实验与真实情况差异太大,「移民去另一个星球,过程出错的可能很大,很大机会死。即使唔死,过去那边也有可能回不去地球。这种心理负担是无论在地球如何营造都模拟不到的」。

5. 领土问题最难解决

开发新的星球,在上面定居,是人类前所未有的经验。梁宝建感慨,科技的问题可以计算,透过投资和研究订立目标,但政治问题如怎样划分领土,却难以预料,「北极本来不属于任何一个国家,但有分析预测将来冰会溶,航道会通,或者有天然气可以开发,好像不同国家都尝试『插旗』」。他感慨道,如果将来因为政治原因,不能移居火星,或者是人类这个物种根本不值得拥有这个地方。

火星:人类未来的家园?日期:3月28日(周四)时间:晚上7:00至9:00地点:中文大学康本国际学术园4号演讲厅

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文 // 潘晓彤

图 // NASA、ESA、Wikimedia

编辑 // 王翠丽

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