人类即将重返月球，并正在筹划火星任务。
美国国家航空航天局前首席科学家、现任史密森学会科学与研究副部长的艾伦·斯托芬解释了太空探索为何对人类如此重要。
以及它为何有助于我们保护这颗“淡蓝色小点”般的星球。
艾伦·斯托芬现任史密森学会科学与研究副部长，曾任美国国家航空航天局首席科学家，并曾协助制定载人火星任务的长期计划。
在与世界经济论坛太空事务负责人尼古拉·赫雷斯托夫的对话中，斯托芬解释了我们为何应该前往火星、太阳系中还有哪些区域值得深入探索，以及詹姆斯·韦布空间望远镜如何如同一台时间机器，让我们回望宇宙诞生之初。
这是一场引人入胜的讨论，深入探讨了太空生活究竟会是什么样子，以及探索如何帮助我们应对地球上的挑战。无论你是太空迷，还是对太空几乎一无所知，艾伦都以通俗亲切的方式谈论这个常被视为只有专家才懂的话题。以下是经过编辑、以便于阅读的文字实录。
文字实录：美国国家航空航天局前首席科学家谈太空探索为何对人类至关重要
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尼古拉·赫雷斯托夫：艾伦，回想20世纪60年代和70年代，那是太空探索令人振奋的时期。人类首次进入太空。我们登上了月球，向太阳系各处发射航天器。从那以后，过去20多年里，我们一直在国际空间站上持续生活于近地轨道。早些年，我们完成这些任务时，还没有今天这样的计算能力。那一时期带来的兴奋感这些年来有所减退，但如今情况正在变化，许多事情都在发生。
能否谈谈你最喜欢的2022年任务？未来一两年里，哪些事情最令你期待？
艾伦·斯托芬：回顾阿波罗时代，他们取得的成就确实令人难以置信。在美国，实际上有超过40万人参与其中，才让阿波罗计划得以实现。想想当时的挑战，真的非常惊人：我们几乎没有电脑，不知道宇航服是什么样的，不知道如何进行太空行走，也完全不知道怎样才能让宇航员在太空中生存。从肯尼迪总统提出登月挑战，到1969年夏天登上月球，这九年里我们所处的技术水平，以及必须完成的任务，都令人难以置信。
当然，对我来说，另一个最令人振奋的方面是阿波罗计划让我们学到了很多，因为我是地质学家。它不仅是一项重大的技术进步，也推动了我们对月球的认识，例如我们了解到月球曾是地球的一部分。这项计划带来了惊人的科学知识，也取得了了不起的技术成就。今天的谈话贯穿始终，我还想强调它带来的鼓舞力量，我认为这一点在当下尤其宝贵。眼下发生的事情如此之多，说实话，公众可能会觉得这些挑战令人望而生畏：人类真的能克服眼前的难题吗？无论是气候变化，还是应对全球大流行病，阿波罗计划都证明，只要人类下定决心去做一件事——再想想那八年时间和我们必须完成的任务——就能实现目标。人们常说“登月式”目标。阿波罗计划的登月目标，确实是个登月式挑战。我们应该回想这个词的真正含义，谨慎使用，但也可以从中汲取灵感。我遇到过许多在世界各地经营企业的人，问他们为什么创业？因为他们受到阿波罗计划的启发。我认为这种鼓舞人心的力量非常重要。
我认为，科学、技术、工程和数学领域有个鲜为人知的秘密：我们能尽情享受其中的乐趣。我们可以提出“世界如何运作？”这样的问题，然后去找出答案。
艾伦·斯托芬，美国国家航空航天局前首席科学家、现任史密森学会科学与研究副部长
尼古拉·赫雷斯托夫：阿波罗计划的成就确实令人难以置信。当然，其他国家也曾派遣任务前往月球进行研究，苏联也开展过月球机器人任务。不过，现在我们又要重返月球了。预计未来三四年内，人类将再次登月。我们已经超过50年没去过那里了。你对此感到兴奋吗？
时隔五十年，重返月球
艾伦·斯托芬：我非常兴奋。上个月我两次去了佛罗里达，想观看阿耳忒弥斯一号的太空发射系统（SLS）首次发射。说到重返月球，有人会问：“我们50年前就做过了，这有什么了不起？”其实，我们有很多事情得重新摸索。首先，我们必须造一枚大型火箭，而太空发射系统就是一枚巨型火箭。我确实很震撼。我一生中看过许多火箭发射，但当我前往现场观看太空发射系统、阿耳忒弥斯一号的第一次和第二次发射尝试时，还是被火箭之大深深震撼了。现在，发射计划定于11月14日。届时一定会令人无比激动，因为火箭升空时产生的冲击力和冲击波会扑面而来。
在我看来，重返月球非常重要。正如你所说，我们已经在近地轨道生活了20多年。我们从国际空间站学到了很多，也学会了如何在太空生活。有人可能会说：“真的吗？这真有那么重要吗？”这非常重要。想想如何长时间为人们提供食物，再想想一些很普通的问题，比如能否造出一款稳定可靠、不容易坏的厕所。你不会想在前往火星的八个月旅程和返程的八个月旅程中，遇上一间坏掉的厕所。还有生命保障系统——如何保持空气清洁？如何让二氧化碳浓度维持在有利于宇航员健康的水平？如何保护他们免受太阳耀斑影响？这些都是我们在国际空间站上不断学习的内容：如何让宇航员长期在太空中保持健康，如何在太空生活。这非常重要。
现在我们准备迈出下一步。我们准备回到月球，去实践如何离地球更远。再问一次：这有什么重要意义？目前，我们极度依赖任务控制中心。你会想到那句“休斯敦，我们遇到麻烦了”，对吧？地面控制中心始终就在旁边，通信延迟很短，出了问题，宇航员能迅速轻松地联系上地面。前往月球要走三天以上，那里离我们很远。从地面仰望时，月球看起来很近，但它其实远得很。我们能否借此逐步摆脱对地球的依赖？登上月球，练习远离地球生活，然后为前往火星做好准备？对我来说，这一步极其重要，也令人无比兴奋，因为我更关注的是载人火星任务。我们必须完成这一步才能前往火星，而且我们即将亲眼见证这一切发生。
尼古拉·赫雷斯托夫：艾伦，先把火星的话题放一放，我们肯定会谈到。谈到火星时，那些挑战的难度当然会呈指数级增长。顺便说一句，我不确定你刚才有没有提到水过滤系统。过去几十年里，我们学到了很多，对吧？而且这些技术也用于地球上的一些过滤工作。
艾伦·斯托芬：是的，没错。你想想，水非常重。载人太空探索有个难点，太空探索本身也是如此：要离开地球非常困难。地球很大，引力也很强。因此，探索最大的成本其实是把东西从地面送入太空，因为必须克服地球引力。这也凸显了商业发射产业兴起的重要性，这是另一个很大的话题。商业发射产业之所以重要，就是因为它们正努力降低离开地球的成本。水非常重，把水送入太空供宇航员饮用，成本会非常高，所以为什么不循环利用水呢？目前，空间站的水回收率大概已达到80%多，甚至接近90%。没错，这意味着他们会净化尿液再饮用。这个问题解决起来并不容易，也有些困难。净化水之后会留下盐水，处理起来有点麻烦。要让这套系统运转良好，需要不断摸索。不过，我们希望水回收率能达到95%左右。这样一来，我们就不必携带那么多水。水也可能成为抵挡宇宙辐射的屏障。来自深空的高能宇宙射线会对人体造成很大伤害，而事实证明，水是很好的屏障。
尼古拉·赫雷斯托夫：你觉得人类登上月球后会做些什么？有哪些可能性？我们三四年后就会抵达那里。也许我们会先回来，不会马上留下。但到2030年代初期或末期，我们会不会在那里长期驻留，甚至建一个小型月球村？国际上也有一些这方面的计划。
艾伦·斯托芬：我觉得这是个非常有趣的设想。其他国家政府和商业部门、私营企业会不会想在月球上建造设施？就像现在有私人公民前往近地轨道，我们会不会也迎来前往月球的私人公民？月球上会不会有酒店？那里会不会有商业机会？有没有盈利动机？企业做一件事，总得认为有可能从中获利，或者肯定能获利。
随着计划推进，各国政府打算把资金投向哪里，应该会很有意思。美国国家航空航天局的基本职责是探索，而不是发展商业。不过，他们现在希望支持商业发展并推动其起步，之后再转而开展更深入的深空探索。我很想知道未来10到15年会如何发展：我们希望在月球上投入多少政府基础设施？私营部门又会在多大程度上跟进，像现在在近地轨道以及中地球轨道和更高轨道那样，在美国国家航空航天局之后填补空缺？这些轨道上已经有大量私人投资。政府投资与私营部门投资之间如何平衡，这会如何推动月球开发，以及美国国家航空航天局继而迈向火星——我认为这一切会非常有意思。
下一站：火星
尼古拉·赫雷斯托夫：我们来谈谈火星吧，它离我们远得多。你能否谈谈一些困难？刚才谈到月球时，你已经提到其中一些，比如宇宙辐射。但还有距离和通信问题。除了进入火星轨道，人类要真正登陆火星还会面临哪些挑战？
艾伦·斯托芬：火星任务涉及的问题非常多。有些人看到这些挑战就会说：“太难了，我们做不到。”但我还是想回到阿波罗计划。我们当时不知道如何制造宇航服，甚至不知道怎样才能让宇航员活下来。
首先，路途十分遥远。飞抵火星需要八个月到一年。你至少要在那里停留几个月，然后返程还需要八个月到一年。因此，这次任务至少可能持续两到三年。时间很长。你会经历失重，也会处于火星的低重力环境，这对人体影响很大。我们仍在努力确保自己弄清楚如何让人类为此做好准备。在月球上进行练习会很重要。登陆火星非常复杂，看看美国国家航空航天局为“毅力号”火星车设计的复杂系统就知道了。我们需要在火星表面着陆的物体，其质量约为此前的五倍。在火星上让这些大型火星车着陆非常复杂，需要处理的质量也非常大。火星不同于月球，它有大气层，但大气层会让航天器升温，却无法真正减速，因为火星大气层极其稀薄。火星更像我们熟悉的地方，因为它是一颗有大气层的行星，但要在火星表面着陆确实很难。我们需要一种叫作超音速反推推进的技术，埃隆·马斯克和SpaceX一直在研究这项技术。航天器进入大气层时会升温，还必须迅速减速。这是巨大的技术挑战。
此外，与火星之间还存在单程光行时。信号从地球传到火星大约需要20分钟，这只是距离和光速决定的。如果你说“休斯敦，我们遇到麻烦了”，要过40分钟到一小时才会收到回复。这说明什么？我们需要计算能力，需要人工智能，也需要为宇航员提供辅助。说实话，在太空待了八个月后，你的反应速度会变慢，因此需要计算系统的支持来协助决策。这只是一些技术挑战，更不用说如何在火星表面生活、种植食物了，我们正在为此进行练习。需要发展的技术令人惊叹。研究人员正在学习如何就地利用火星资源：从火星大气中提取氧气，用作潜在的火箭燃料，或利用火星上的水在火星表面制造火箭燃料。这样就能在火星表面制造所需物资，减少随身携带的东西。我们称之为原位资源利用。这是一项巨大的技术挑战，我们也会在月球上进行一些练习。
尼古拉·赫雷斯托夫：在你看来，除了科学研究之外，我们亲自前往火星还有哪些理由？你提到过，火星感觉有点像我们的家园星球。如果我们真的踏上火星，甚至之后决定留下来，这对我们人类意味着什么？
艾伦·斯托芬：我觉得这会带来巨大的鼓舞。我想说清楚，有时候你会在新闻报道中看到，有人说：“地球环境变得很糟的话，我们就搬去火星生活。”不，火星环境非常恶劣。它受到宇宙辐射和太阳辐射的照射，因为它没有磁场，无法像地球那样保护人类免受太空辐射。土壤中还有对人类有毒的化学物质。火星环境极其严酷。我们当然需要在那里建立载人科学基地，但不可能让大批人类迁居火星，这一步跨得太远了。
我非常期待有一天，人类能在火星上建立基地，开展科学研究，寻找过去存在生命的证据。回顾阿波罗计划就会发现，只要人类下定决心，就能取得惊人成就。我喜欢火星之旅的一点是，它与阿波罗登月之旅截然不同：这次不会只有一个航天机构牵头，而是世界各地的航天机构携手合作前往火星。执行任务的队伍将由来自不同背景、与我们一样形形色色的人组成，而不再只有两三个白人男性。我们会开展真正的国际合作和公私合作伙伴关系。我认为这让任务与众不同，令人振奋，也鼓舞人心。我还认为，如果我们所有人携手前往月球或火星，将激励新一代技术人员，激励那些帮助我们让地球更可持续发展的人。
寻找生命
尼古拉·赫雷斯托夫：我们刚才谈了一些人类前往月球和火星的计划。目前还有许多其他任务正在开展或筹划中，将探索范围进一步延伸到太阳系更远处。火星之外还有几颗行星，其中有一颗特别有意思：土星。它当然也有一些有趣的卫星，其中有一颗你很熟悉——土卫六。能否谈谈土卫六，以及你为何熟悉它、未来几年那里有哪些计划？
艾伦·斯托芬：是的，我参与过卡西尼号土卫六任务，那次任务非常了不起。目前，我还是一项名为蜻蜓号的任务共同研究者。它计划于2020年代末、约2027年发射，在2030年代初抵达土卫六。它是一架八旋翼飞行器，也就是一架无人机，将在土卫六赤道附近着陆，并在赤道区域飞行。它会着陆、再次起飞，再次着陆，采集地表样本，了解地表由什么构成。
为什么这很有意思？土卫六是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星，其大气主要由氮气组成，和地球一样。除了地球，它还是太阳系中唯一一个存在大面积液体的天体，还有河流流入海洋。土卫六表面发生着令人惊叹的类地过程，有助于我们更好地了解地球，这也是我们探索行星的原因。不过，对我来说，它也有一种奇妙的魅力。我花了五年时间研究一项提案，计划向土卫六的一片海域派遣船只，但最终没有推进。现在有了蜻蜓号任务，我对此非常期待。
如果你想在地球之外寻找生命，就必须认真思考：我究竟在寻找什么？
艾伦·斯托芬，美国国家航空航天局前首席科学家、现任史密森学会科学与研究副部长
我们为什么要关注土卫六上的河流和海洋？等等，土星那么远，这到底是怎么回事？太阳系外侧非常寒冷，土卫六表面温度约为90开尔文。在这种温度下，那些液体不是水，对吧？土卫六上的岩石实际上由水冰构成。从天而降、形成河流和海洋的液体，其实是液态甲烷和液态乙烷。以这种外太阳系的温度来看，这些液体基本上就是液态汽油。研究河流如何运作、不同重力和不同液体环境下海洋中的波浪如何形成，确实很有意思。我们可以更深入地了解河流和海洋系统如何运作、它们如何与大气交换气体，以及土卫六的气候如何随着时间变化。科学上有许多方面都非常有趣。
另一个特别引人入胜的问题是，我们一直在深入思考太阳系中的生命。目前我们只有一个样本，那就是地球。我们知道，生命在地球上相当迅速地形成。地球以及其他行星约在45亿年前形成。到39亿年前，地球上的环境已经稳定下来。生命几乎立刻出现了，最早是在海洋中的简单单细胞生物。因此，我们认为水是生命必需的。小行星和彗星实际上带来了有机分子，我们在它们身上都发现了氨基酸，在星际云中也发现了氨基酸。能量、水和有机化合物结合在一起，生命便演化而来。土卫六上也有同样的有机物质——甲烷和乙烷都是有机液体——也有能量来源。我们知道那里有火山，也会有暴雨。但请记住，那里没有水。那么水对生命演化有多重要？我们还不知道答案。因此，土卫六是一个极有意思的地方，可以帮助我们真正了解生命的边界在哪里？土卫六上会不会有奇异的生命？我们不知道，接下来会去寻找答案。太阳系乃至宇宙中的生命这一问题极其重要。
尼古拉·赫雷斯托夫：我们来谈谈这个问题，也聊聊另一项规模宏大的科学任务：詹姆斯·韦布空间望远镜。请介绍一些情况。很多人可能听说过它，也有人可能还不了解。过去几十年来，另一台望远镜哈勃为我们带来了大量惊人的知识。你能否简单介绍哈勃与詹姆斯·韦布望远镜有什么区别，并谈谈詹姆斯·韦布望远镜？它有没有揭示什么全新的重大发现？它投入运行才几个月，对吧？它有没有发现我们此前不知道的事情？
艾伦·斯托芬：哈勃望远镜真是令人惊叹。你知道，它现在还在运行。我连具体日期都记不清了，怕是说错。大概有28年左右了吧。所以它的运行时间远远超过了设计寿命，部分原因是宇航员多次对它进行了维修。它的轨道比詹姆斯·韦布望远镜低，而哈勃望远镜确实改写了我们对宇宙的认知。詹姆斯·韦布望远镜是哈勃望远镜的后续望远镜。它们被称为“伟大天文台”。我们还有其他伟大天文台。哈勃望远镜的不同之处在于，它主要观测可见光波段。
如果你想想电磁波谱，那些不同的能量波段会提供不同的信息。这就像戴上不同种类的眼镜，能够看到宇宙的不同侧面，以及宇宙如何运作，因为那里发生的过程能量非常高。因此，通过观测钱德拉天文台所观测的X射线，你会有所发现；通过哈勃望远镜观测可见光，你也会有所收获。詹姆斯·韦布望远镜令人兴奋之处在于，它观测的是红外线。这为我们提供了不同的信息，与我们从其他在轨伟大天文台获得的信息相辅相成。
韦布望远镜另一个非常重要的新特点是，它需要一面非常大的镜子，因为它要做的是收集来自极远处的光，而詹姆斯·韦布望远镜的主镜比我们此前送入太空的任何镜子都大得多。事实上，它太大了，不折叠起来就无法装进火箭整流罩——也就是火箭顶部尖尖的那部分。你可能会想：这也太疯狂了，镜子怎么折叠？平常可不会这么做，对吧？这是一面技术极其复杂、先进的镜子，折叠后由欧洲航天局的阿丽亚娜火箭发射，送往一个叫作L2的位置，也就是第二拉格朗日点，那里基本上是一个稳定轨道。因此不需要给它加速。把它送到那里后，它就能稳定运行。之后，我们花了大约一个月的时间展开韦布望远镜。它有数量惊人的单点故障风险，任何一个环节出错，任务都可能失败。我们必须展开所有镜面，还要撑开巨大的遮阳罩，挡住光线，让韦布能够深入观测宇宙，收集它需要的光。我当时真是吓坏了。
你知道，我在NASA工作时曾参与过韦布望远镜的一些工作。工程师和科学家都把自己的心血倾注在这些任务中。我知道韦布会带来怎样的科学成果。它会像哈勃一样，再次改写教科书，未来多年都是如此。它离开地球时，我看到航天器远离地球、开始展开，心情非常激动。我可以告诉你，在那段时间里，每次春季测试图像传回来，我都激动得不得了，因为看到它正常工作实在太令人兴奋了。展开过程几乎完美无瑕，传回来的图像——你问它们是不是令人惊叹？你知道，我们基本上还处在测试阶段。我们已经探测到其他恒星周围行星的大气中有二氧化碳。我们还拍摄了名为“创生之柱”的天体。在那片星场中，我们看到了行星正在形成的区域；韦布与哈勃相辅相成，让我们得以观察这些行星摇篮。它们如何运作？其中发生着怎样的能量过程？哈勃的可见光观测与詹姆斯·韦布的红外观测相结合，确实让我们对这些区域如何运作有了新的认识。再说一次，这些图像才出来几周，所以我们现在仍然觉得不可思议。
发射前展示的那张望远镜图像，是它拍摄的首张深场图像。哈勃也拍过深场图像。拍摄方法是对准夜空中最暗的区域，让望远镜一直对着那里，收集光线。那些光来自非常遥远的地方。人们总是对此感到困惑，因为光来自遥远之处，所以你实际上是在回望过去：那些光很久以前就启程了，如今才终于抵达望远镜。哈勃能够回望到大爆炸后约一亿年左右。基本上，詹姆斯·韦布在这张首幅图像中能够观测到大爆炸后约四千万年时的宇宙——而且它观测的时间并不长。它将能够回望到大爆炸后数千万年内。关于大爆炸，我们有很多重大疑问。宇宙历史上那个极早期的时期是什么样子？哈勃已经让我们看到，太阳系形成初期有许多星系正在形成。如果你看詹姆斯·韦布对同一区域拍摄的新图像，就会发现星系数量呈指数级增长。那里已经有这么多物质，也已经有这么多物质聚集成星系。这些发现将告诉我们大爆炸如何发生，以及早期数千万年间的情况，实在令人着迷。我知道，对大多数人来说，数千万年听起来很漫长，但放在有着130亿年历史的宇宙中，这真的不算长。宇宙是如何形成的？我们必须了解那些早期时期，才能理解这一点。你看得出来，我兴奋得简直说不出话来。这些图像在我看来简直令人震撼，我对此激动不已。这台望远镜还会不断改写教科书。
尼古拉·赫雷斯托夫：嗯，你刚开始谈詹姆斯·韦布望远镜时，我都起鸡皮疙瘩了。我们或许可以谈谈寻找生命这一方面。我是说，你提到詹姆斯·韦布在寻找碳的特征信号。能否谈谈望远镜如何寻找生命迹象？我还想问另一个问题，或许更偏哲学一些：我们怎么知道数百或数千光年之外可能存在生命？
艾伦·斯托芬：这是个很好的问题。再回到生命如何在地球上出现的故事：水、有机分子、某种能量——也就是能源，以及有机分子——这些条件我们认为相对容易具备。难的是行星上的环境条件必须足以让水在表面保持稳定，或者像我们在土卫六上发现的那样，存在其他可流动的液体。而且这些条件必须持续存在。比如火星，在太阳系形成的大致同一时期，火星曾具备与地球完全相同的条件，但这些条件只持续了约十亿年。而地球上的这些条件已经持续了三十五亿年。你知道，我们还算运行得不错吧。这个话题稍后再说。当然，地球上的环境也经历过起伏，比如大规模小行星撞击之类的小事，都曾威胁生命的长期存续。这个星球上的条件足够稳定，不仅让生命得以进化，也让生命得以繁盛、变得更加复杂，从单细胞生物一路发展到我们。要让行星长期保持这样的稳定并不容易，对吧？
所以，当我们向太阳系外侧探索时，会看向火星，并想：哇，那是最有可能的地方。因为我们知道，地球生命在最初十亿年里仍然生活在海洋中；十亿年后，生命仍然只是单细胞和多细胞生物。但生命可能已经进化了。对火星来说，这段时间足够了。因此我们正在火星开展探索，真正要回答的问题是：哇，这会不会是第二个数据点，让我们能够说，没错，那些条件确实足够容易具备；如果火星曾拥有与地球相同的条件，生命为什么不会在那里出现？如果生命没有出现，那在科学上反而会令人惊讶。
接着，我们会看木星和土星的卫星，比如木卫二和土卫二，它们的地表之下有水。冰壳下面是水的海洋。水。海洋。海洋，对吧？听起来是不是很熟悉？现在有许多任务正在进行。我们将重返木卫二，研究这个天体。也有许多任务提案，计划再次前往土星的卫星土卫二。我们还将派遣“蜻蜓”号前往土卫六，研究生命的边界。如果我们能证明生命在太阳系内不止一个天体上起源，我们就会对在地球之外发现生命更加乐观。这也会拓宽我们的搜寻范围，对吧？因为目前我们所说的生命，是我们已知的生命。信不信由你，有人把它变成了两个缩写：我们已知的生命和我们未知的生命。想想土卫六，再想想你看过的所有疯狂科幻电影，尤其是《星际迷航》中各种各样的生命形式。为什么那些生命形式不能存在？所以，当你去寻找地球之外的生命时，真的必须想清楚：我究竟在找什么？
你知道，我们对地球上的生命有非常明确的认识。它有新陈代谢，能够繁殖，也有运动能力。我们有RNA，有DNA。我们寻找的是这些吗？所以我们列出了一整套标准。事实上，NASA有一个很棒的天体生物学网站，其中用逻辑流程图展示了我们对生命的理解。如果现在要在地球以外寻找，我们寻找的某种意义上是“地球2.0”。因此，观测其他恒星周围的行星时，我们会寻找表面有稳定液态水的地方，也会寻找大气中的气体——在地球上，这些气体与生命有关，比如二氧化碳和甲烷。这又让我们想到詹姆斯·韦布探测到另一颗恒星周围一颗行星的大气中存在二氧化碳。在大气中发现二氧化碳并不能证明那颗行星上有生命。二氧化碳可以通过许多不同方式产生，但发现它非常有意思，会让你想：好吧，我现在想进一步观察。
最终，我们想探测甲烷和单质氧；我们真正希望发现的，是所谓的化学失衡。我们想找到化学平衡被打破的气体，这会告诉我们有某种过程正在发生。有某种东西在吃另一种东西，并释放出某种物质。这就是新陈代谢。你知道，如果你从另一颗恒星观测地球，实际上能看到地球经历季节变化，因为地球会释放大量二氧化碳，然后二氧化碳又突然下降。因此你能看到有某种活跃过程正在发生。随着这些大型望远镜投入使用，我们将观察的就是这种现象。最终，我们想为其他恒星周围的行星成像；为此，我们会特别关注颜色变化之类的现象。再说一次，现在北半球正值秋季，我窗外的景色色彩斑斓。随着季节变化，你确实能看到地球的颜色发生变化。这些都是我们最终要寻找的现象。但要做到这一点，我们需要一台比詹姆斯·韦布还要大得多的望远镜，而且可能必须在太空中建造。
尼古拉·赫雷斯托夫：关于生命这个话题，最后再问一个问题：你觉得，如果我们在火星或土卫六上发现生命迹象，与在数百光年外的另一个恒星系统中发现某种生命信号，有什么区别吗？
艾伦·斯托芬：我觉得有区别，因为坦白说，我们在太阳系中发现的生命，要么是过去生命存在过的证据，要么就是这种单细胞或多细胞生命；这对科学家来说会令人兴奋不已。它有RNA吗？它有DNA吗？我认为无论答案是什么，这些问题都会意义深远。但我认为，随着我们向外探索、寻找太阳系之外的生命，我们真正希望的是找到某个存在复杂生命的地方。我们最近失去了一位弗兰克·德雷克。他是一位杰出的科学家，提出了所谓的德雷克方程。他试图用数学方式表达在其他恒星周围的行星上发现复杂生命——也就是智能生命，或多或少与我们一样聪明的生命——的可能性有多大。我认为这确实非常难。我们知道，在这个太阳系中做不到这一点。因此，随着我们向外探索、发现越来越多的行星，我们就越来越接近有可能找到智能生命。我想，这正是人类好奇心所追寻的终极目标。
拦截小行星
尼古拉·赫雷斯托夫：真是令人难以置信。还有一项任务，几周前刚刚上了新闻。或许我们可以借此慢慢把话题带回地球。它就是DART（双小行星重定向测试）。这是一项规模相对较小的任务，但可能带来巨大影响。能否再多给我们介绍一些？
艾伦·斯托芬：它确实产生了巨大影响。事实上，今天早上有一则新闻报道说，哈勃太空望远镜仍然能够观测到它；哈勃拍到了小行星卫星迪迪莫斯留下的碎片轨迹。DART是我们首次真正测试：当我们探测到小行星正朝地球飞来时，我们能否保护地球。太阳系行星的历史就是撞击的历史。太阳系形成极早期，撞击发生得非常频繁。晚上走到户外看看月球，就能看到这一点：月球上所有那些陨石坑，大多是在一个被称为“重轰炸期”的时期形成的，大约是太阳系历史最初的50.2亿年。此后，周围的物质少了许多，因为它们并入了行星，或从太阳系内侧被清除出去，但撞击仍然会发生。我们经历过车里雅宾斯克事件和通古斯大爆炸，当时中等大小的岩石进入地球大气层，撞倒树木、震碎窗户。好吧，想想如果这种事发生在纽约市会怎样。再想想，如果那块岩石大得多呢？再想想，如果它非常巨大，规模堪比白垩纪—第三纪界线时发生的事件，那次事件实际上消灭了地球上大量生命。
因此，我们必须能够保护自己免受来袭小行星的威胁。DART实际上就是对此进行的一次测试。我们让一个物体撞上了一颗小行星。你可以说，这不过是物理学。当然，我们知道一个天体撞上另一个天体会发生什么。问题在于，小行星的结构很复杂。有些由金属构成，密度很高，因此撞上去后，它可能不会移动太远。不过，我们能够研究的许多小行星——事实上是绝大多数——其实都是一堆碎石。这次撞击的对象就是如此。所以你看到了大量碎片飞出，这些碎片同样能被哈勃望远镜探测到。这项任务真是令人着迷，也非常有趣。
再说一次，我们之所以在太空领域开展这么多工作，是因为我们会想到这颗星球。正如卡尔·萨根在他那段极为优美的“暗淡蓝点”演讲中所说的——我总是建议人们去听听——地球是我们安身立命之所。纵观我们见过、研究过的所有地方，再说一次，他表达得比我优美得多，这里是我们发现的唯一一个人类能够生活并繁荣发展的地方。
太阳系行星的历史就是撞击的历史……晚上走到户外看看月球，就能看到月球上所有那些陨石坑。
艾伦·斯托芬，NASA前首席科学家，现任史密森学会科学与研究副部长
让研究成果回归地球
尼古拉·赫雷斯托夫：你是一位行星科学家，当然会提到这一点，对吧？你研究过金星，也详细研究过土卫六。你知道温室气体占据主导地位会造成什么后果。能否谈谈你从太阳系其他地方看到的一些情况，以及这些例子？我们如何将它们联系到地球上，特别是现在？
艾伦·斯托芬：我研究行星表面，因此会观察火山之类的事物。我们试图利用其他行星来帮助理解地球。就像医生如果只有一位病人可看，就是这种情况：如果只研究一颗行星，你的研究就会受限。通过比较行星学，我们可以研究太阳系中不同重力、不同岩石类型等条件下，火山如何喷发。天气和气候也是如此。观测金星、火星和土卫六时，我们看到的是气候各不相同、大气气体各异的行星。我们学到的一点——即使别的什么都没学到——就是温室气体会使行星表面升温。我们理解这一点。很多时候，我和气候变化否认者交谈时会说：你看，我有火星，也有金星。我可以告诉你，我们了解温室气体的行为。如果把所有这些石油、天然气和煤炭都排放到地球大气中，这颗星球将彻底变得不适宜居住。这绝不能发生。
我有火星，也有金星。我可以告诉你，我们了解温室气体的行为。如果把所有这些石油、天然气和煤炭都排放到地球大气中，这颗星球将彻底变得不适宜居住。这绝不能发生。
艾伦·斯托芬，NASA首席科学家
因此，我们拥有技术和知识，能够摆脱当前的困境，也就是人类活动引发的气候变化带来的糟糕局面。行星帮助我们了解如何建立行星大气模型，而我们对地球大气的了解已经足够深入。这其中一部分成果同样来自太空数据。NASA有20多颗卫星和仪器在观测地球，欧洲航天局也有。世界各地的航天机构都在地球观测方面密切合作。我们如何利用地球的太空数据来了解这个星球，建立模型预测它未来会发生什么，并弄清楚如何利用这些数据造福人类，确保我们能够养活地球上的人口，确保我们有水？这些太空数据确实帮助我们在这方面不断取得进展。
尼古拉·赫雷斯托夫：我们刚才谈了一些探索。我收到的一个问题是：其他部门和行业需要为即将开展的探索任务提供哪些支持？
艾伦·斯托芬：你知道，我认为无论你说的是哪个行业，都有办法支持太空探索；更重要的是，支持行星可持续发展。因为想一想，如果你要执行为期三年的火星任务，或者长期驻留月球，你就需要洁净的大气、健康的食物、无需冷藏且能长期稳定保存的药品。你需要尽可能少用物资。我想到衣服之类的东西。穿一套衣服，经过某种再处理流程，或者打印出一套新衣服来穿，那该多好啊。这样你只需要带一套，而不是带三套，并不断把它重新组合。这超出了我的专业范围——我是地质学家。以可持续的方式生活，采用循环模式生活，而不是像现在这样采用线性经济模式，这些都是在月球或火星生活所必需的。坦白说，这也是我们在地球上实现可持续生活所需要的。因此，我认为没有哪个行业可以不去思考“地球飞船”这一理念，而这也有助于实现飞船前往月球、飞船前往火星。
尼古拉·赫雷斯托夫：艾伦，还有一个来自观众的问题。你认为我们什么时候能载人登陆火星？
艾伦·斯托芬：你知道，五到十年内，我们完全有可能实现载人登陆火星。再想想从阿波罗计划开始，我们一无所知，却花了八到九年。关键在于意愿，也在于资源。如果世界各国政府认为这很重要，我们五到十年内就能抵达火星。如果他们认为这不重要，我猜我们要等二十到四十年才能抵达。这是一个非常大的时间范围，我认为这确实取决于我们是否有意愿去实现它。另一个变数是私营部门。我的意思是，确实有像SpaceX这样的私营公司表示，无论政府想不想去，他们都要去火星。我认为这就是一个不确定因素。它能否让我们在更接近十年的时间范围内抵达那里？所以这会很有意思。
尼古拉·赫雷斯托夫：接着追问一下国际合作。显然，我们有多个国际月球任务，阿尔忒弥斯计划就是其中之一。也有好几个国家已经抵达火星。国际合作对实现载人登陆火星有多重要？
艾伦·斯托芬：在我看来，国际合作对一切都至关重要，而且一直是我职业生涯的重要组成部分。我参与过的行星探测任务没有一个不是国际合作项目。我在博士论文中研究了苏联的金星数据，并与苏联科学家密切合作。对我来说，这就是我们的工作方式，也是最好的方式。世界各地都有最聪明的人才。我们希望地球团队齐心协力完成任务，而不是由某一个国家单独组队，因为携手合作会让我们更快、更好地抵达目标。
我认为另一个问题是，这确实非常昂贵，对吧？我想说，可能没有任何一个国家能够独自做到这一点。因此，我们携手合作，就能分摊成本。不过，政府投入资金去做像前往火星这样极具挑战的事情时，其实是在投资本国经济、投资技术，推动经济向前发展。所以，这并不是说“我要把这笔钱白白扔掉”。我经常听到很多人问：“我们为什么不把钱花在地球上，而要花在太空上？”你把钱投向太空，其实也是在地球上花钱；这是一项技术投资，能推动我们向前发展。正如我所说，这也有助于我们推进行星可持续发展的理念。
尼古拉·赫利斯托夫：让我们回到先前谈到的一个动机问题：如何在航天领域激发热情。尤其是，我们几乎缺乏人才。各所大学培养出来的人才中，具备相关技能的人并不够。激励年轻一代学习进入这一领域、研发火箭、着陆装置和望远镜所需的数学、科学及其他学科，有多重要？我们或许该如何更好地传达这些内容？
艾伦·斯托芬：嗯，你知道，这正是史密森学会非常重视的事情，因为在我看来，关键在于讲好故事。你必须激励人们。我不是要责怪老师——我妈妈是老师，我祖父也是老师——但如果你说：“好吧，我们来记住这个二次公式”，人们就会想：为什么？我以后会用到它吗？它有什么用？我认为，史密森学会在这方面做得很好：我们会努力告诉大家，看看科学领域里那些令人惊叹的事情，无论是探索行星，还是了解太阳如何运作。你可以参与探究这些根本问题：我们是孤独的吗？我们的星球如何运作？宇宙如何运作？而讲故事，就是为了吸引孩子们参与进来。
我们一直特别关注的另一件事，我也想请大家留意：国家广场上的国家航空航天博物馆翻修后，已经有一半重新开放。我想，你们看到的将是一座与20年前你们参观时很不一样的航空航天博物馆。因为你们将看到一个个关于与你我相似的人们的故事，包括帮助实施阿波罗计划的非裔美国人，以及像“隐藏人物”那样的人物。我们馆藏有杰基·科克伦的飞机，不只有查克·耶格尔的飞机；她是首位突破音障的女性。
如果我们讲述与你我相似的人们的故事，就能激励孩子们说：“我也能做到。我可以去弄清楚。”你知道，我认为STEM领域最不为人知的优势之一，就是我们能尽情探索。我们可以问：世界是如何运作的？然后去找出答案。
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