60. 未雨绸缪
除了上面以载人飞船为主的准备以外,对于即将要移民过去的太阳系行星地球和火星,登陆以后怎么样适应那个星球的环境,在上面进行可持续的生活,现在也必须预作打算,做到未雨绸缪,以便仓促行事、临阵擦枪,到时后悔都来不及。联合政府召集专家学者进行了多次研究讨论,形成以下主要意见:
地球可以放心地去,适应自然环境是没有任何问题的,无需考虑改造生态环境方面的问题。这也是大部分人选择去那儿的原因。
去地球唯一要担心地是,怎么样应对地球上已有的繁盛的各种生命。对于外来生物过去,势必会和当地生物发生冲突,特别是地球上存在着巨大的动物—恐龙。在这个问题上,大家都认为应对不会太困难,只要带好足够数量的武器弹药就可以了。后来的事实证明,他们在对适应地球的生存环境问题上,犯了无法弥补的天大错误。看似他们选对了地方,地球确确实实要比火星更能使生命长期持续地生存下去,但不是所有的生命都能这样,因为他们选错了去的时机,对于这群来自方外异域的外星生命,当时的地球显然没准备好接纳他们,结果带给他们的是一场万劫不复的噩梦。
主要是考虑怎么样去改造和适应火星的自然环境,这个是一小部分选择去火星的人必须作好思想准备的。
在几个火星恶劣的自然环境指标当中,他们觉得相对而言,火星冬季和夜晚的低温倒是和他们这边的星球有点相似的。因为本星球的另一半和火星的温度几乎相差不多,也有着最低零下七八十度那样的低温(现在火星一般地区冬天的平均气温在零下63度,而极地的最低气温只有零下130度。当时由于受火山喷发影响而使气温上升了很多),而现在居住的这个半球气温平均也只有零下三四十度,最低时曾经达到过零下五六十度。因此,登陆后的开始阶段,只要不是在极地,其他地方在冬天都可以用合适的保暖装备和设备来应付一下的。但要长期持续生活下去,就要考虑到作物生长对温度的要求等许多方面,必须要想办法使火星的温度提升上去才行。
最不能忍受的是氧气实在有点太少了,尽管这里氧气与地球相比要少很多,但与火星相比是多了很多。根据探测数据,他们发现当时火星大气中的氧气只占总体积的约1.3%(与现在只有0.13%相比,已经提高了十倍,这是由于当时受火山喷发影响,而使贮存在地下水冰中的氧气得到释放,也包括了土壤里面氧化铁受高温融化后释放出的氧气,因而使得空气中氧气含量增加了很多。现在火星的大气主要由二氧化碳构成,占了有95%,还有少量氮气和氩气,分别占到2.7%和1.6%,而氧气只占0.13%。),绝大部分的大气层由二氧化碳组成。相比之下,他们那儿大气中的氧气占总体积的比例约为8.5%,但与现在地球氧气占比达到20.95%当然不能相比。因此登陆火星后需要自带足够的供氧设备来帮助呼吸,但长期持续地生活下去,这种状况必须改变,要想尽办法来大量增加氧气供应。
此外,火星上因为没有磁场,来自太阳辐射和宇宙射线的影响是十分巨大的,这个对身体来说危害极大。刚登陆时,可以先在太空舱里住一阵子,然后在一些洞穴或能挡得住天空辐射的地方生活,但长期持续生活下去,必须要想办法用更多的方式挡住辐射,最好是恢复火星的磁场,哪怕是恢复一半甚或三分之一也是好的,可以彻底一劳永逸地解决这个问题。
还有,火星的沙尘暴是很厉害的,特别在夏天,由于日照强烈,地面温度很高,地面附近的大气因受热而产生强劲的上升气流,这股气流会将地面的灰尘往上卷,在空中吸收阳光的热量进而提高大气的温度,使上升的速度更快,因此火星上常可见到大规模的飞沙走石。
当然,火星的低重力和低气压也需要克服。火星上的重力约为他们星球的35%,在火星表面行走会感觉十分轻盈,需要通过特殊的训练和装备来适应这个低重力环境。而长期低重力的影响造成的对人体肌肉骨骼健康的影响,则只能通过加强体育锻炼来克服;火星大气层非常稀薄,气压只有他们星球上大气层平均气压的10%(现在只有地球大气层气压的0.6%,当时也是因为受火山喷发影响,而将贮存在地下岩石和水冰中的二氧化碳气体释放了出来,致使大气层增加了很多),可以说是处于一个极低的状态。这不仅造成呼吸困难,必须借助呼吸器才能生活,而且低气压还会带来以下很多方面的问题。首先,极低气压也是导致火星表面温度低的一个原因,在火星上更容易失去体温。其次,由于气压很低,液体(例如水)在火星表面沸腾时所需的温度要低很多,这使得煮食和加热过程变得更具挑战性。另外,低气压还造成了水分的蒸发速度加快,进一步导致水资源的浪费和需求增加。同时低气压也是使得火星表面长期暴露在宇宙射线和太阳辐射下的一大原因。因此,改变火星这种极低气压状态,是今后持续生活下去一个至关重要的方面。
水和食物的供应,这是解决生存问题的必须保障。现在来看火星上表面是一点液态水都没有,只在北极和南极冰帽(由水冰和二氧化碳冰组成的冰帽)下面浅层的地方含有大量的冻结水。但在6600万年前的火星,当时除了南北极地下有大量水冰外,在火星中部内陆的一些地方,由于受火山喷发影响,位于岩层中的地下水被一起喷了出来,在地表上居然形成了一些数量很少、面积很小的湖泊。特别在火星最大的火山奥林匹斯山边上,地表上这样的结了厚厚一层冰的小湖泊较多。这些水冰含有大量的盐,需要处理后方能使用。由于数量很少,也只能是维持一段时间,长期持续生活下去的话,必须要挖掘利用南北二极的地下水冰资源。另外,火星上的土壤很贫瘠,必须充分改良以后才能种植粮食和植物。一开始阶段,只能考虑将太空飞船上的维生系统全部照搬运用过去。
在火星上确保能源供应是非常关键的,因为它是维持生活和生产的基础。由于火星一直没有发现有生命存在过,所以在它的地下是没有石油、煤和天然气这些化石燃料的。但火星的地下可能存在地热资源,将来是可以通过钻井和利用地热发电技术来获取能源。但开始阶段最现实的是只能考虑太阳能和核能两种能源利用方式。
针对火星上恶劣的自然环境,如何进行改造,使之真正适合于人类在上面生活和生产,他们研究讨论了很多方案,反复进行分析比较,最后产生一个大家都可以接受,并能够操作执行的方案。
有人建议使用大量的氢弹来引爆和释放南北二极的地下水冰,认为一是可以形成一个地表水的海洋,二是可以借此释放水冰里面的二氧化碳和氧气,既增加了温室气体,又提高了大气层密度和气温气压。
但很快这种建议就被大家所彻底抛弃了,这不仅会对环境和可能潜在的生命造成不可预知的严重破坏,不可逆转地改变了火星的表面形态。甚至还会导致完全与愿望相反的情况,即不是增加而是降低了火星的温度,因为核弹会在火星上造成“核冬天”,甚至可能会造成火星环境长期处于一个受核污染的灾难状态,外来智慧生命将再也无法踏足上去进行生活。
火星南北极的冰盖是宝贵的资源,其中含有大量水冰和其他化学物质。这些资源对于智慧生命在火星上建立气候控制、生命维持和资源利用等都至关重要。此外,火星作为一个可能潜在生命的地点,在科学上具有重要价值。通过对冰盖进行研究,可以深入了解火星历史、气候变化以及潜在的生命迹象,为智慧生命长期在那里生存,提供重要的参考价值。如果通过爆破冰盖来释放这些资源,不仅会极大浪费和破坏它们,同时也将丧失了解火星生命存在可能性的机会。
因此,使用氢弹来爆破火星南北二级冰盖的建议,是一个极端而不负责任的想法,完全不符合科学伦理和环保原则的。智慧生命应该以和平、可持续的方式去适应和改造火星,充分尊重火星上天然形成的自然环境和生态系统。
同样的,也有人提议,在火星上人工制造温室气体四氟化碳,认为四氟化碳是一种最有效的温室气体。可以设想在火星上建几处化工厂,不停地制造四氟化碳。并根据计算,如果每小时排放1000吨这种气体,30年内火星的平均温度就将升高27.8。
但这样的建议很快也被彻底否决了,理由如下:
四氟化碳(CF4)是一种强大的温室气体,如果四氟化碳被释放到火星大气中并长期存在,可能会带来以下一些潜在风险。1.生态系统影响:它可能对未来的生态系统产生负面影响,这种高浓度的温室气体可能改变大气成分和物理特性,导致火星环境的不可逆转的变化。2.大气层破坏:四氟化碳是一种强大的臭氧破坏剂。在你们地球上,类似的化学物质已经导致了地球的臭氧层损失问题。如果四氟化碳释放到火星大气中,势必无法得到有效控制和处理,它极有可能破坏火星大气层中已有的臭氧,从而增加紫外线辐射到达表面,并对未来生命形式产生危险。3.人类健康风险:长期暴露于高浓度四氟化碳的环境中,可能对人类健康造成危害。四氟化碳是一种强大的全球变暖潜在物质,其在高浓度下可能对呼吸系统和神经系统产生有害影响,并且可能引发其他健康问题。
那么,要适应和改造火星,就只能采取科学审慎的态度,一方面刚登陆后的开始阶段以适应为主,另一方面,在持续生活时要对火星环境进行改造,但必须从战略上做出总体规划。其中尤其要以科学合理、可持续的方式来研究和利用火星资源,而不是采取极端和破坏性的方法作为一切考量的原则。
经过反复讨论,他们制定了火星改造重点工程方案和适应火星生活的短期和长期二套方案,并设想了在30年后希望达到的一个愿景。
重点工程方案主要内容如下:
1、“天炉”计划:将太阳系内其他天体上的氧气连带甲烷、氨等高能温室气体,使用高科技手段移入火星的大气中,以达到增加氧气和温室气体含量,以提高火星地表温度、提升大气压力的目的。提出这个计划的依据是,他们在对太阳系行星外的柯伊百带进行探测时,发现了彗星上除了有水冰、二氧化碳冰、甲烷冰、氨冰存在,居然冰封在里面的物质当中还有大量的氧气分子存在。而实施这个计划,其最好的时机就是在大撤离飞往火星的途中执行。
2、“天盾”计划:在火星和太阳的拉格朗日L1点上,安装一个超级巨大的磁场发生器(磁偶极屏蔽装置),产生类似于他们星球磁场的保护层,挡住太阳风对火星的侵袭,帮助保持和稳定火星大气层。同样也在大撤离飞往火星途中实施该计划。
3、“方舟”计划:准备好引入适应火星环境的各种生物物种,以备将来在火星建立起一个生命繁衍生长、生态循环发展的系统。在这个系统中,植物光合作用产生能量,并被食草动物消耗,食草动物又成为食肉动物的食物来源。不同物种之间相互发生作用、食物链条相扣、能量转换流动,从而形成竞争和共生关系。
一是选择耐辐射、耐低温、耐干旱和耐盐碱、耐贫瘠土壤的植物和微生物品种,包括苔藓、藻类、沙漠植物、瓜果粮食类作物以及参与土壤养分循环和分解有机废弃物的菌类微生物。二是选择耐辐射、耐低温、耐干旱、安全可控的动物品种,其中以食草动物为主,少量的食肉动物为辅。
该计划于大撤离时实施,在指定的飞船上带上这些植物和微生物品种的种子,并贮存于经过相应技术处理的冰库当中,随带上本星球上的土壤样品以在开始阶段时作过渡使用。另在指定的飞船上,带上挑选好的各种动物和家畜的卵母细胞和胚胎,贮存于经过相应技术处理、温度达到零下196度的冰库当中。既要使其在冷冻条件下暂时停止新陈代谢,又要保证其将来升温后不失去代谢恢复能力。这样保存胚胎和卵母细胞达千年时光,直到到达火星后再进行技术处理以恢复生长,从而为火星带去母星上动物和家畜的生命种子。
上述“方舟”计划也同时在地球上实施,只不过不需要象火星上实施要求挑选适应的品种,因为“汐星”上的生物几乎都可以在地球上繁衍生长。之所以在地球上也要这样去做,那是考虑到母星不久就要毁灭,作为母星上一切生命的主宰的智慧生命,不能无视生活在这个星球上的其他生物被一场浩劫彻底毁灭,也有责任想办法帮助它们延续生命的种子。这既是为了它们,也是为了智慧生命自已,更是为了那份曾经长久同在一个天地相伴共生的宿命和缘分。
火星生活刚开始的阶段仍以住在太空飞船上进行过渡生活,随后离开太空船,进行一个火星上短期野外生活。这套方案称为“蛰伏”计划,以登陆火星后,暂时依靠天然洞穴、在靠近水源的地方和氧气含量相对多的地方,被动适应火星环境而进行开始阶段适应性的火星生活。主要内容如下:
1.洞穴居住:寻找并选择适合居住的洞穴或岩石裂缝。在探测当中,他们通过上面安装的热辐射传感器获取的火星地表图片,在一些地表凹陷的地区或火山附近发现了数量有限的地下洞穴和洞穴系统。这些地下洞穴直径大约在200至400米,进深有200多米,有些洞顶甚至还留有“天窗”,里边能照进阳光。这些洞穴和裂缝形成于受地下水作用溶解的岩石层,有些是火山喷发后炙热的岩浆在流走后留下的空腔。他们进一步运用热红外成像技术,对洞穴进行了进一步勘测,发现洞内温度在一天之内相当恒定,在白天,洞穴内比地表上能晒到阳光的区域要冷,但比在阴影下地区温度要高,在夜里,洞穴温度则明显高于周围地区。同时,这些洞穴能提供有效的遮蔽,既抵挡住了流星雨、太阳风暴和来自宇宙的高能粒子的侵袭,又抵挡住了火星上沙尘暴和极端天气的影响。另外,由于水分子很容易在火星表面蒸发,洞穴可能是保存冰和水资源的好地方。
2.水资源利用:寻找含有地表水或地下水的地方。探测器已经发现,在一些火山活跃的地方,特别在火星上最大的火山奥林匹斯山边上有数量较多的小湖泊。在南北极和最低的盆地希腊平原下面,有着丰富的地下水,可以通过使用钻探设备和水提取技术,获取并利用这些水资源。
3.氧气供应:初期登陆阶段,要携带足够的氧气供应设备,以满足呼吸需求。同时要准备好数量充足的高效、可靠的人工制氧设备,将二氧化碳或者水转化为可供人类呼吸的氧气。
此外,开始被动适应阶段,需要特别注意两点:一是安全考虑。在选择洞穴和水源地点时,必须对其进行详细勘察和评估,确保安全性。避免选择可能存在风险或不稳定的区域。入住洞穴时,要兼顾建造设施以及维持洞穴内气候和环境等问题。所有的生活用水都要经过排盐和消毒处理。二是资源管理。合理利用有限的水、氧气等资源,并开展循环利用。节约和高效使用资源始终是在火星上持续生活所需的重要策略。
能源供应和吃饭问题是解决所有问题的前提和基础。在这两个方面,他们决定沿用太空飞船上的办法,主要用电全部采用可控核聚变技术,少部分生活用电采用太阳能,并利用储能装置应对处理能源的波动性。在食物供应上,把太空飞船上使用的一套食物供应系统照搬过去,可以根据火星上的条件,进行重新设计和创新。
其它方面,在垃圾和废物处理、医疗救助等方面,也可以将太空飞船上的废物处理系统(循环利用和回收)、水循环系统(水再生)、以及医疗救助系统等,统统照搬过去,并作重新设计与创新改造。
长期的一套方案,也称为“归来”计划,以满足持续生活、主动适应环境为要求,主要内容有:
1.温湿度调节:
利用温室效应:一是建造大型温室结构,利用太阳能集热和保温技术,增加火星表面的温度。通过调节温室内的气候条件,可以创造适合人类居住和植物生长的环境。二是在火星两极冰盖下放置可以促使CO2释放的装置,将地下储存的CO2资源释放出来。
水蒸汽释放:在火星两极冰盖下或一些探明有地下水冰资源的地方,放置可以促使水汽释放的装置,将地下储存的水冰资源利用起来,以增加大气中的水含量。
地下居住:利用地下深处相对稳定的温度,建造地下居住区域来避免极端的表面温度波动和空气干燥。
2.氧气供应:
人工制氧设备:开发高效、可靠的人工制氧设备,将二氧化碳和水转化为可供人类呼吸的氧气。这些设备可以在登陆后即开始提供紧急供氧,并逐步建立更稳定、可持续的供氧系统。
植物光合作用:在火星上建立封闭式植物生态系统,在这个系统中进行光合作用,通过植物吸收二氧化碳并释放氧气来增加火星大气中的氧含量。
3.辐射防护:
建造地下避难所:在火星上建造坚固的地下避难所,以提供对辐射的有效屏蔽。
磁场恢复技术:研究和开发电磁技术,恢复火星的磁场,以减少太阳辐射和宇宙射线对火星表面的影响。
4.低重力和低气压适应:
特殊训练和装备:为登陆火星的人员提供特殊训练,使他们能够适应低重力环境。同时,设计和制造轻量化、适应低气压环境的装备和工具,以提高工作效率。
长期健康管理:通过定期体育锻炼、饮食管理等手段来帮助人们在低重力环境中保持身体健康,并采取措施预防与低气压相关的健康问题。
30年后希望达到的一个愿景,主要内容为:
当上述所有措施得到落实后,火星大气不再散失,相反越积越多。随着气温的不断攀升,地表会不断释放出大量的二氧化碳气体,在火星上空形成超过以往几十倍的大气压。同时地表上会出现大量流动的液态水,水分也不断向上蒸发,空气变得湿润起来。登陆火星40年后,火星的平均气温升高到了零下15度,二氧化碳、氮和水将从地下不断渗出,而且越来越多,使大气层不断变厚,天空中开始出现一朵朵云彩,天色也将从原来的粉红色变成蔚蓝色。此时,火星就会见到像地球一样的雨雪等天气现象。这个时候,人们坐飞船去一趟地球,把地球上南极洲、珠峰山上等极端气候中仍然存活的细菌和苔藓、藻类等带到火星上,撒播到火星较温暖的地带,使其繁衍生存下来。再过50年,人们可以向火星地表进一步移植一些开花植物、针叶树、小麦等。植物的光合作用和微生物的作用,将会使越来越多的二氧化碳变成氧气。