天文科普:有人說金星過去和火星未來,就是地球今天,人類未來如何應對?
來源:時空通訊
發(fā)布時間:2021-09-22
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時常聽到這么一種說法,金星的過去和火星的未來,就是地球的今天。那么這種說法有沒有依據(jù)呢?我們一起來探討一下。

金星的過去和現(xiàn)在是個啥樣子?

有一種觀點認為,金星在遠古時期,溫度適宜,有水有海洋有適合的大氣,可惜,沒有進化出生命。或者說,迄今為止,沒有發(fā)現(xiàn)金星有任何生命跡象。

太陽系形成初期,溫度沒有現(xiàn)在這么高,各大行星距離太陽也沒有現(xiàn)在這么遠,因此,40億年前,金星屬于所謂的“宜居帶”,就是氣溫適宜液態(tài)水的存在。水是生命的搖籃,但并不是有水就一定會有生命存在。

隨著太陽氣溫的升高,金星的氣溫越來越高,20億年前,金星的液態(tài)水就被蒸發(fā)殆盡了,成為一個干枯的星球。隨著溫室氣體越來越多,太陽輻射到地表的溫度無法反射回到太空,金星氣溫就越來越高,就成了現(xiàn)在的樣子。

金星現(xiàn)在被厚厚的大氣包圍,濃度是地球的90倍,也就是說地表大氣壓是地球的90倍,大氣成分主要是溫室氣體二氧化碳,就像一層厚厚的棉被,包裹著金星,讓金星的熱量無法散發(fā)到太空,由此地表溫度達到470℃。

而濃密的二氧化碳云層生成了大量的硫酸,是不是暴雨傾盆,下到地面的都是濃硫酸。這樣金星表面就成了傳說中的地獄,根本無法讓生命孕育和存活。

不過有一項研究認為,在金星大氣中觀測到了磷化氫的光譜特征,這種化合物一般認為是生命的代謝物,由此有人認為金星上可能有生命存在。這項研究成果是英國卡迪夫大學簡·格里夫斯教授及其同事做出的,并發(fā)表在2020年9月14日的《自然天文學》雜志上。

許多科學家認為,磷化氫是一種“生命指紋”,這種劇毒、易燃且極臭的氣體,在地球上通常只有微生物,如厭氧菌類才會產(chǎn)生,很難通過地質(zhì)或大氣作用產(chǎn)生,且磷化氫分子極不穩(wěn)定,要持續(xù)產(chǎn)生才能夠維持其存在。既然金星大氣中有這種成分,人們懷疑那里有某種形式的生命存就并非空穴來風。

金星即便真的有生命存在,也不可能是“金星人”這種高級智慧生命,或許只是一些微生物而已。但許多科學家對此項研究表示懷疑,認為并沒有足夠證據(jù)說明那里真的存在相當數(shù)量磷化氫,因此金星可能有生命存在只是一家之言,不能定論。

火星的過去和未來又是怎樣?

持這種觀點的人認為,隨著太陽溫度的升高,地球氣溫將越來越高,海水也將被蒸發(fā),地球變得干涸,由此太陽系宜居帶漸漸外移,火星將成為溫度適宜之地,就像今天的地球一樣。事實上并非如此,要說像地球,還不如說火星遠古時代也曾經(jīng)像金星一樣,更像地球。

從NASA發(fā)射到火星眾多的火星車和探測器傳回的探測數(shù)據(jù)研究表明,已經(jīng)有較為確鑿的證據(jù),在40億年前火星地表存在大量的液態(tài)水。這些水形成覆蓋火星全球的海洋和湖泊,水深達到100米到1500米。

但這種碧波蕩漾的情況只持續(xù)了約10億年,火星就變成一個干涸的星球。那么這些水到哪里去了呢?過去科學家認為,由于火星大氣稀薄,又沒有地磁保護,在太陽風的吹拂下,火星的水都蒸發(fā)升華逃逸到太空去了。

但一項新的研究認為,以前的說法只能解釋有一部分水的確逃離了火星,無法解釋大部分水的消失。事實上,火星上30%到99%的水,都被封存到地殼礦物質(zhì)里面了,沒有再釋放出來。這項研究發(fā)表在2021年3月16日《科學》雜志上,由美國加州理工學院噴氣推進實驗室作出,論文第一作者為加州理工學院的Eva Scheller。

水與巖石相互作用,經(jīng)過風化會形成黏土和其他含水礦物,從而形成含有水分的礦物結(jié)構(gòu)。這一點,火星和地球應該是差不多的。但地球由于有較強的板塊運動,進入地殼的水通過板塊運動火山爆發(fā)等方式,又會重新釋放出來,形成一個大循環(huán);而火星地質(zhì)大部分是不活躍的構(gòu)造,進入地殼的水就很難再釋放出來,地表一旦發(fā)生干燥,就成為了永久現(xiàn)象。

這個理論的證據(jù)之一,是在火星大氣中沒有足夠的“氘”。水由氫和氧組成,其中絕大部分氫原子是氫的同位素之一“氕”,只有約有0.02%的是“氘”。氕的原子核中只有一個質(zhì)子而沒有中子,氘的原子核中有一個質(zhì)子,還有一個中子,因此氘比氕重,就是所謂“重氫”。

水在升華逃逸時,較輕的“氕”更容易逃脫星球的引力而進入太空,這樣水逃逸后就會在一顆行星上的上層大氣留下超比例的“氘”,被稱為“氘”的標記。研究沒有發(fā)現(xiàn)火星大氣有這種“氘”的標記,因此研究認為,火星水的失去,是被地殼礦物質(zhì)吸收和大氣中流失兩種機制結(jié)合的結(jié)果,只有這樣才能夠解釋火星大氣中觀測到的“氘”含量。

既然大部分水依然在火星地殼中保存下來,那么,未來火星會成為一個風和日麗,碧波蕩漾的宜居之地嗎?很難?;鹦怯兴皇菫閷硇纬傻乇硭峁┝艘粋€條件,但在自然狀態(tài)下很難且很遙遠。

主要是火星沒有地磁和濃密大氣,自然條件下短期內(nèi)不可能具備溶解封存在地下水冰的氣溫。但人類正在計劃改造火星:在未來幾百年,通過在那里制造溫室氣體,提升火星氣溫,將地下冰凍水溶解出來;然后,將經(jīng)過基因改造適應火星環(huán)境的種子撒在火星上,形成森林和草地,通過植物制造氧氣,將火星大氣改造為理想大氣。

這個計劃看起來似乎還只是幻想,但雄心勃勃的馬斯克120米高的大型星艦已經(jīng)試驗成功,還徹底改變了過去需要運載火箭發(fā)射飛船的模式,星艦能在地球上直接起飛,并直接在火星降落。馬斯克正在計劃建造1000艘這樣的星艦,循序漸進地將人類送到火星,在未來幾十年間,送到火星的人類將達到100萬。這個夢幻式的計劃能實現(xiàn)嗎?年輕人可以拭目以待。

地球的未來何去何從

地球目前還是人類唯一的家園。許多人對科學家們迷戀于探索開發(fā)火星迷惑不解,認為人類已經(jīng)有了地球這么好的家園,改造地球上的沙漠,也遠遠低于開發(fā)火星的代價。所以,那些自以為是的科學家、企業(yè)家和政治家,花費巨資在火星上,完全就是作秀,浪費人類財富,是吃飽了撐的。

這種說法可能得到了大多數(shù)人的贊同,因為這個世界有高瞻遠矚眼光的人還是極少數(shù),而且有基本科學素養(yǎng)的人也是少數(shù)。這些正在為探索和開發(fā)火星勞心勞神花費巨資的人們看起來是傻子,但實際上他們比誰都聰明,是人類敢于獻身的先驅(qū),他們想到的事情普通蕓蕓眾生要1百年甚至1千年后才會想到。

但到了那個時候,一切都晚了。不要看到人類有記載的幾千年歷史,雖然自己打打殺殺死了不少人,但總體上大自然還是風調(diào)雨順的,才孕育養(yǎng)育了越來越多的人類。但這是一種幸運和僥幸,其實地球是一個十分脆弱的星球。

只要太陽稍微發(fā)點脾氣,只要有一個大點的小行星撞上地球,人類就很可能完蛋。而且人類現(xiàn)代生存方式帶來的環(huán)境問題正在加劇,溫室氣體導致的氣候變化越來越惡劣,如果不加以遏制,很可能本世紀末就會形成大滅絕性災難。

這些問題,都時刻敲打著那些有著“杞人憂天”情結(jié)的科學家、政治家、企業(yè)家們。他們憂慮,人類這一堆雞蛋,都放在地球一個籃子里,很容易全部被打碎。只有迅速找到另一個家園,才有可能避免人類滅種的危險。這才是他們不斷探索開發(fā)火星的最重要原因。

即便沒有被天災地災毀滅,地球也總有一天不宜居,人類總有一天要全部遷出地球,尋找新的棲息地。開發(fā)火星,探索宇宙,就是為了準備這一天的到來。

現(xiàn)在人類的航天科技還僅僅是個起步,人類的飛行器要飛出太陽系還只是個夢想,未來的星際移民必須飛出太陽系,因此,就必須不斷的解決遠距離航天的能源和速度瓶頸,解決人類在太空長期生存的保障問題。

而航天是一個綜合科技實力的體現(xiàn),只有經(jīng)過長期漸進的發(fā)展提升,才能從低級走向高級。如果現(xiàn)在不努力,將來就會徒傷悲了。這點道理為啥很多人就不明白呢?

因此,不管金星和火星是不是地球的過去和將來,沒必要更多的糾結(jié),發(fā)展才是硬道理,走出地球殖民外星是人類生存必須追求的目標。



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