马斯克殖民火星的“灵魂七问”

在新的太空竞赛中，像马斯克这样的亿万富翁希望能殖民火星，在那里建立能够自给自足的外星都市。

四位科学家针对马斯克的愿景提出了七个问题，认为马斯克的计划不太现实，火星也不是最好的太空殖民目标。

科学家们认为，我们根本没有在火星上实现地球化的技术或资源，没有足够的二氧化碳来改变火星大气层。

将100万人送上火星可能会扰乱考古证据的收集，而这些证据可以帮助科学家证明地球之外可能存在生命。

众所周知，特斯拉和SpaceX首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）对殖民火星非常执着，他甚至为此提出了登陆和定居火星的宏伟愿景。按照他的设想，到2050年左右，将有100万人登上火星，在那里工作和生活。

为了实现这些目标，马斯克带领旗下火箭公司SpaceX做了许多准备工作，包括开发可重复使用的火箭和载人太空舱。这些开发工作正稳步取得进展，最近参加国际宇航大会时，马斯克预计SpaceX的星舰有望在未来三四年登陆火星。

同时，SpaceX也在完善更强大的运载火箭设计，并尝试利用其执行实际发射任务。10月12日晚，SpaceX将用猎鹰重型火箭为美国宇航局（NASA）发射灵神星探测器。灵神星位于火星和木星之间，同样绕太阳运行。灵神星探测器的太空之旅将持续近六年，总行程约36亿公里。

马斯克的目标不仅仅是实现上述愿景。在他看来，如果地球上所有的人类都灭绝了，在火星上建立永久聚居地可以帮助将地球的物种延续下去。

尽管专家们也都同意，人类可能需要在其他星球定居，但四位科学家警告称，火星可能不是我们最好的选择，至少现在还不是。

马斯克殖民火星计划

马斯克曾在第67届国际宇航大会上阐述自己的火星殖民愿景，他设想有1000艘飞船前往火星，就像《太空堡垒卡拉狄加》（Battlestar Galactica）那样。

图/第67届国际宇航大会

马斯克的火星殖民计划依赖于SpaceX的星舰，这种飞船高度接近122米，可以多次重复使用。在最近的第74届国际宇航大会上，马斯克预计第一艘无人星舰将在未来三到四年内登陆火星。

他的早期计划包括将无人驾驶飞船送到火星表面，在那之后再送人上去。一旦第一批任务成功着陆，他们将努力将火星表面的水和二氧化碳转化为液态氧和甲烷燃料，为星舰提供动力。

星舰加满燃料后，它们就能踏上返回地球的旅程。马斯克在2016年接受采访时表示，SpaceX的首要任务是“建立通往火星的货运路线”。

在最初的飞行之后，马斯克希望将人们大量带到火星上建立聚居地和工厂，以实现火星上的自给自足。其中最重要的是建造一座火箭燃料工厂，使火星成为太空旅行的前哨基地。

马斯克宣称，从火星出发，人们可以去小行星带、木星和土星的卫星上，以及柯伊伯带。

早期，火星上的人必须住在巨大的玻璃穹顶里，就像温室一样。不过，他说他希望最终能使火星变暖，使其适合人类居住。

许多科学家从这里开始质疑马斯克的计划：

问题1：没有足够的二氧化碳来改变火星大气层

马斯克曾表示，他计划利用火星上的自然资源改造火星大气层，将火星变成一个像地球一样温暖潮湿的地方。这一过程被称为地球化，其前提是火星上有足够的二氧化碳来完成这一过程。

二氧化碳分子很擅长捕捉来自太阳的红外线，这就是为什么自工业革命以来地球一直在变暖的原因，当时人类开始向大气中排放更多的二氧化碳和其他温室气体。

图/第67届国际宇航大会

从本质上讲，改造火星需要融化其极地冰盖，这将释放二氧化碳储备。随着时间的推移，这些吸热分子会进入大气层，使火星变暖。

但北亚利桑那大学研究行星科学、参与仪器开发的克里斯托弗·爱德华兹（Christopher Edwards）认为，从理论上讲，这听起来似乎合理，但存在一些问题。

首先，爱德华兹说，我们根本没有在火星上实现地球化的技术或资源。即使我们有这样的技术，“就像最大胆的假设一样，火星上也没有足够的二氧化碳可以利用，帮助足以创造一个持久存在的大气层”。

此外，即使有足够的二氧化碳分子来形成像地球一样厚的大气层，火星也缺乏一个磁芯来防止这些保护气体随着时间的推移而被侵蚀。

马斯克也承认了这部分计划存在的挑战。他在X上写道：“在我们的有生之年，火星地球化进程将会非常慢。然而，我们可以首先在那里建立一个人类基地！”

问题2：很难把人送到火星

从短期来看，还有一个问题是，首先我们要把人类送到火星上。

大多数前往火星的任务只是飞越火星或绕火星飞行。在试图着陆的任务中，只有40%的任务成功了，而且都没有载人。

行星科学家、火星Maven卫星的首席研究员布鲁斯·雅科斯基（Bruce Jakosky）表示，尽管马斯克已经彻底改变了火箭行业的其他领域，但将火箭送上火星“真的很难”。他说：“这可不是你去街角的商店，让他们组装一艘宇宙飞船，然后就能发射。”

星舰还没有进行一次成功的试飞。然而，马斯克表示，他计划在2029年之前将第一个人送上火星。

虽然雅科斯基钦佩马斯克为重振公众对太空的兴趣所做的一切，但他认为“马斯克殖民火星的方法不太现实，甚至是不可信的”。

问题3：如果火星上已经有生命了呢？

伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的物理学教授安德鲁·科茨（Andrew Coates）说，如果马斯克在科学家完成对火星表面的研究之前成功地将人类送上火星，这可能会威胁到人类“做出有史以来最伟大的发现之一”。

我们需要回答一个终极问题，那就是：“人类在宇宙中是孤独的吗？”

科茨是即将到来的火星探索任务的首席研究员，他说火星有吸引力是有原因的。它有很多有利条件，可以让它成为一个定居的好地方。

图/第67届国际宇航大会

火星上有冰水，可以融化为饮用水，也可以制造更多的火箭燃料。科茨说，科学家们在建造宜居空间时寻找的一些化学物质包括碳、氢、氮、氧、磷和硫。

但这些因素也正是他认为我们应该放手的原因。在30亿至41亿年前，科学家认为那时的火星看起来很像地球。它有厚厚的保护大气层，某些部分被巨大的液态水湖泊覆盖，这些液态水可能含有生命。

科茨说，如果人类以某种方式成功地改造了火星，那么火星全球气候变化可能会破坏土壤和冰，而土壤和冰可能保存着古代外星生命的证据。他表示：“在我看来，改变火星目前的环境将是对宇宙的破坏。”

他补充说，将100万人带到火星可能会扰乱考古证据的收集，而这些证据可以帮助科学家证明地球之外可能存在生命。

问题4：我们的身体会受到辐射轰炸

科学家们仍然不知道我们的身体和大脑将如何应对长时间待在不同的星球上。我们所知道的大部分信息来自国际空间站的宇航员，而空间站位于地球的保护性磁层内。

佛罗里达大学研究宇航员的应用生理学和运动学教授瑞秋·塞德勒（Rachael Seidler）说，在国际空间站上的生理损失“与火星之旅中可能发生的情况完全不同”。

图/NASA

NASA估计，离开国际空间站的宇航员将受到相当于150到6000次胸部X光的辐射，这取决于他们在太空中的时间长短以及他们受到的宇宙辐射的种类。

某些类型的辐射，如强烈的太阳喷发，比其他类型的辐射更具破坏性，比如来自阳光的紫外线辐射。

地球的大气层保护我们免受最具破坏性辐射的影响。但在火星上，大气层比地球薄100多倍，宇宙辐射可以轰击火星表面。科茨说，撞击火星的辐射水平“会烧焦火星表面的任何东西”。

赛德勒也曾写道，宇宙辐射会导致癌症，损害神经和心血管系统，并导致保护性脑膜泄漏。

在老鼠身上进行的长时间辐射——就像人类在火星深空旅行中所经历的那样，表明宇宙射线会导致老鼠出现焦虑加剧、社交行为减少和记忆力下降的迹象。

科茨说，为了避免辐射伤害，火星地球化必须成为现实，否则人们就需要全天生活在地下，这对习惯了地球上的开放空气和自由的人们来说并不理想。

他说，目前对火星的设想是，植物可以在美丽的开放聚居地中生长，这显得“过于浪漫化”。生命要想在这颗红色星球上延续，可能比人们想象的更为艰难。

问题5：较低的重力也会扰乱人体

塞德勒指出，我们无法逃脱的另一个担忧是重力降低，这可能会影响我们的循环系统、大脑和平衡系统。NASA已经明确将其列为一个问题。

图/NASA

塞德勒解释说，人类进化到可以在身体周围移动血液和水等液体，以对抗重力。由于火星的重力比地球小62.5%，我们的身体将不得不改变它们移动液体的方式。

塞德勒说，到目前为止，在她目前观察的宇航员中，体液倾向于流向头部和上半身，导致大脑位于头骨的较高位置。这也会导致宇航员的眼睛后部变平，从而影响他们的视力。

当人们返回地球时，这些症状中的许多都会消退。但如果他们再也不回来了，结果会怎样？

问题6：心理健康的代价同样巨大

最后，科学家们对长途太空旅行可能会对人们的心理健康产生多大影响表示担忧。塞德勒说，在之前的太空任务中，NASA一直依赖精心建立的团队来支持宇航员保持心理健康。

但马斯克表示，他希望火星政府是一个奉行直接民主的政府。

在太空中拥有一个没有特定等级结构的殖民地对人们来说可能是一大挑战。塞德勒说：“你可以想象一个没有非常具体的团队任务的火星殖民地，人们可能会为此而陷入内讧。”

尽管存在这些限制，自称乐观主义者的塞德勒说，目前正在进行的减轻这些健康担忧的科学研究依然有希望。这包括使用药物来抵消辐射病，用补充剂来保持低重力下骨骼健康，用宇航服来帮助宇航员血液流动等等。

问题7：为何舍近而求远？

其他卫星可能更适合居住，但地球的卫星月球可能是实现人类殖民最快的目的地。

在地球附近还有其他可能适合居住的世界，比如土星的卫星土卫二或土卫六，或者木星的卫星木卫二。但这些行星比火星远数亿公里，而到达火星已经够困难的了。

不过，人类殖民太空还有一个比火星近得多的星球。

科茨说，马斯克想要去火星的理由包括，将其打造为太空工业基地，作为一个远离即将毁灭的地球的避风港，或作为一个探索太空的前哨站，而这些目标在月球上也可能实现。

事实上，另一位亿万富翁杰夫·贝索斯（Jeff Bezos）已经将殖民月球作为其征服太空的起点。

此外，在月球上定居还能削减成本。马斯克在2019年估计，殖民火星将耗资1000亿至10万亿美元。相比之下，根据战略与国际研究中心2009年的一项分析，开发月球基地将耗资350亿美元。以今天的美元计算，这相当于500亿美元，只是马斯克较低估计成本的一半。

科茨说，当你考虑到月球的南极同样有冰水储备，可以用来生产可呼吸的氧气和火箭燃料时，这颗卫星就特别有趣了。

雅科斯基认为，目前，试图在任何星球上殖民可能都是不可行的，但他确实看到了未来的无限可能，但他认为还没有必要。

“现实是，当一件事值得去做的时候，就会有人去做。”他说。“你知道，如果在经济上有利的话，就会有人开始开采火星。”

不过，仍然有很多人支持火星殖民作为最终目标。巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）是第二位登上月球的人，他在2018年表示，定居火星应该是人类的目标。

“我说的是在火星上建立永久定居点。”他说。在另一个星球上建立殖民地将是一项壮举，可以帮助世界各地的人类团结起来，实现一个共同的目标——生存。

有些科学家更支持马斯克的火星地球化改造计划。NASA下属艾姆斯研究中心的资深科学家克里斯·麦凯（Chris McKay）在2021年的一次演讲中表示，在下一个世纪内改造好火星是可行的，但二氧化碳等其他自然资源的可用性仍然存在疑问。

即使是对马斯克的愿景感到担忧的科学家，也没有说我们应该忽视火星。爱德华兹说：“如果你要选一个太空定居点，火星可能就是你要去的地方。”

但他们说，谨慎行事，而不是立即试图把它变成第二个地球，才是最好的路径。

爱德华兹说，即使在不久的将来火星定居不现实，这也不一定是一件坏事。这个想法仍然可以鼓舞人心。

本文来自微信公众号：腾讯科技（ID：qqtech），作者：腾讯科技

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