走向灭绝之路
一些人认为,如果我们留在地球,人类终将不复存在。埃隆·马斯克在六月发表的一篇文章中警告说,这是一种宇宙层面的必然:如果我们不成为多行星物种,地球上的生命终将灭绝。马斯克写道,人类有两条路可选:“一条路是永远留在地球上,那么最终总会发生某种灭绝事件。我并没有预言末日很快就会来临,但历史表明,最终总会发生某种末日事件。另一种选择是成为一个太空文明,成为多行星物种。我希望你们也会认同,这是正确的道路。”
生存,以及由恐惧加剧的生存焦虑,显然是人类成为多行星物种的主要动因。尽管小行星撞击或核战争等假设中的大规模灭绝事件令人忧心,但我们已经拥有先进技术,或有充分的理论依据来研发这类技术,以保障人类的未来。那么,殖民火星究竟有多迫切?
超级太阳耀斑
过去几年里,科学家和未来学家越来越担忧超级太阳耀斑(SSF)出现的可能性。普通太阳耀斑是恒星黑子周期中的正常现象,会导致宇宙辐射激增。然而,SSF是一种规模巨大的太阳耀斑。天文学家、马里兰州空间望远镜档案馆(MAST)档案科学家斯科特·弗莱明告诉《未来主义》杂志,一颗恒星可能在短短几小时甚至几秒内释放出相当于4750亿颗核弹的能量。这些能量以X射线、伽马射线、无线电波、可见光和紫外线辐射的形式释放。
很长一段时间里,科学家并不认为这是什么大问题,但有关它们的新发现改变了专家们的看法。过去几年,开普勒太空望远镜发现证据表明,遥远的类太阳恒星频繁发生耀斑活动。科学家开始思考,如果我们的太阳发生SSF会怎样,这促使人们展开了新的研究。
如果发生SSF,最先瘫痪的将是电力基础设施。这意味着手机、电脑、汽车、人造照明等我们社会如今完全依赖的技术都将停止运作,全球文明可能因此陷入混乱……并且,真的进入一个新的黑暗时代。
SSF也可能影响环境。根据今年早些时候发表的一项相关研究,它可能会严重破坏残存的臭氧层,广泛损害生态系统,并引发大规模灭绝。起初,这种事件会让暖气体逸出大气层,使地球降温。但之后,地球将几乎无法抵御近乎持续不断的紫外线轰击,紫外线会抵达地表并照射整个星球。
在两极,自20世纪70年代以来臭氧空洞不断扩大,冰冷的海水会迅速吸收二氧化碳,减少海洋中可利用的氧气,并使地球海水的酸性大幅增强。这种变化会威胁构成食物网基础的浮游植物。资源短缺会像一小排多米诺骨牌一样,沿着食物链逐级蔓延。
不过,根据该研究,真正的危险在于:在臭氧层尚未从第一次耀斑中完全恢复之前,极小概率地又发生一次后续的大型耀斑。没有臭氧层保护,第二次SSF产生的紫外线辐射会导致DNA发生剧烈突变,可能损害生育能力并改变生理机能。即使是极端微生物也可能灭绝(诚然,这种情形发生的可能性比只发生一次SSF还低)。
迄今为止,人类尚未目睹太阳发生SSF,部分原因是这类事件并不频繁,而且人类文明仅存在了几千年。但树木年轮中留存的不稳定原子表明,确凿无疑的SSF过去曾袭击地球。
尽管这类事件影响巨大,研究人员仍不确定它们究竟多久发生一次。但根据同一项研究,开普勒望远镜关于过去40万年其他恒星耀斑频率的数据,帮助研究人员了解了与太阳非常相似的恒星发生SSF的频率。据此他们估计,太阳可能每2000万年释放一次SSF(对地球现有有限数据的其他分析则表明,SSF每2600万至6200万年发生一次)。
如果上一次SSF发生在公元775年,并且我们(姑且慷慨地)假设它们每2000万年发生一次,那么距离下一次到来可能还要等很久。如果马斯克这样的人想为探索地球以外的太空寻找理由,SSF并不是最有说服力的动机。
但故事还没有结束。《天体物理学杂志》论文指出,尽管近期预计不会发生全强度的SSF,本千年内很可能会出现较弱但仍具破坏性的太阳耀斑。研究作者写道:“我们推测,某些超级耀斑造成的总损失可能超过当前世界国内生产总值。”这样的事件或许不会以灾难性的烈焰让人类灭绝,却可能摧毁经济、瓦解社会,并限制我们获取生存所需资源的能力。
然而,要了解SSF的性质,天体物理学家需要确切知道它们如何在恒星内部形成。弗莱明说:“这涉及大量混乱的活动,包括太阳磁层及其翻腾的大气层。这就像一锅沸水里又加上一个弹簧圈。”如果不能更确切地了解太阳内部,研究人员认为我们无法提前一周以上预测SSF。因此,SSF带来的风险可能比科学家目前预测的更大。
还有哪些可能终结地球的威胁?
SSF的威胁或许不足以促使我们离开地球,但还有其他可能更能促使人们行动的末日情景。布莱恩·威尔科克斯是喷气推进实验室(JPL)研究员兼空间机器人技术经理,也是美国国家航空航天局行星防御咨询委员会(NACPD)成员。他曾从工程角度思考如何防止小行星和彗星撞击地球。
威尔科克斯告诉《未来主义》杂志:“我的研究让我逐渐明白,至少在我们绘制内太阳系所有大型天体分布图这一狭义层面上,小行星问题并不像有些人声称的那么严重。据估计,内太阳系中直径一公里的天体已有98%被发现,而且用不了多久我们就能把它们全部找到。”
威尔科克斯说,随着我们确认小行星的位置和轨道,我们无法阻止它们与地球相撞的可能性会越来越低。科学家发现可能构成威胁的小行星时,就知道它有七分钟的时间窗口会与地球相撞(这是地球轨道的物理规律和时间因素,与已绘制的小行星轨道共同决定的)。过去,科学家认为任何时刻发生撞击的概率都相同。他补充说:“要么被撞上,要么没有。”但经过大量观测,我们不再面对未知威胁,而是有了可量化的证据:已发现的大多数穿越内太阳系的小行星都不会与地球相撞。他说:“来自海王星轨道以外的长周期彗星仍令人担忧,因为我们可能只有几个月的预警时间;但据估计,它们构成的威胁只有内太阳系小行星的约1%。因此,迄今看来,我们没什么可担心的。”
如果某个天体最终进入朝地球飞来的轨道,我们已经制定了一些阻止它的计划。今年早些时候,美国国家航空航天局(NASA)开始设计“双小行星重定向测试”(DART),这艘航天器计划向一颗小行星发射一个大型物体,以改变其轨道。激光或许也能达到类似效果。NASA和美国联邦紧急事务管理局(FEMA)还制定了有效的疏散计划,虽然这些计划令人不安,但针对的是概率低、后果严重的撞击事件。
因此,威尔科克斯并不太担心小行星。不过,超级火山的情况略有不同。威尔科克斯说,超级火山大约每10万年喷发一次,因此其发生概率“比小行星撞击大约高一个数量级”。
超级火山一旦喷发,可能造成毁灭性影响。威尔科克斯说,它会向大气中喷出足够多的尘埃和其他颗粒,遮蔽阳光、阻断光合作用,导致大范围饥荒。目前还无法预测超级火山何时(或是否)会喷发。威尔科克斯说:“你去问国家公园管理局,他们也无法告诉你黄石火山是否已经耗尽能量、永远不会再喷发。”
我们知道黄石火山大约每62万年喷发一次,但和SSF一样,人类文明存在的时间还不足以亲眼见证这类事件。已知最近一次超级火山喷发发生在7.5万年前的印度尼西亚;证据显示,它向大气中喷出的炽热物质,相当于近1000亿辆自卸卡车的装载量。
然而,在威尔科克斯看来,这两个例子都不足以真正促使人类离开地球。事实上,他认为,即使发生类似大流行病的情况,也不足以成为前往火星的理由。
他认为,逃往火星并不能像在多颗小行星上定居那样有效地保存人类物种。威尔科克斯解释说:“如果大流行病是我们最主要的担忧,那么保护自己的最快方式,就是在经过地球化改造的小行星内部建立定居点,可为7000人提供栖息地。我们可以建立许多不同的小行星定居点,而火星只有一个。”
与火星殖民地相比,小行星定居点不仅更容易建造、成本更低,还能以距离提供安全保障。考虑到每26个月才有一次最近接近窗口,从地球飞往火星需要数月至数年;前往小行星带,或未来可能定居的任何一颗近地小行星,则需要更长时间。这比疾病的潜伏期还久——等宇航员抵达新家时,影响他们的最具传染性的疾病早已显现,他们便有时间隔离并开始治疗。威尔科克斯说:“我们希望医学能够取得足够进步,让我们开发出检测手段,阻止感染者进入太空定居点。”未来的宇航员获准进入太空定居点之前,我们可以确保无人携带大流行病病原体。
如果我们必须离开地球,月球似乎是一个特别可行的选择。我们可以在月球表面开采火箭燃料,往返也更快。古老熔岩流形成的管道能为人类提供受保护的建造殖民地场所,我们可以在其中对一片区域进行地球化改造,使其免受SSF辐射。
那么,火星是我们的最佳选择吗?
如果我们担心SSF,火星乍看之下似乎是一个颇有希望的殖民地选址。红色星球与太阳的距离约为地球的两倍,因此到达其表面的太阳辐射会更少。
但事实上,如果发生SSF,火星对人类来说会危险得多。火星没有磁层,其大气层在40亿年前被太阳耀斑活动吹散。发生SSF时,至少在地球上,我们还有大气层这件“防弹衣”保护我们免受辐射;而在火星上,我们将毫无遮蔽、脆弱不堪。
此外,前往火星的旅程将极其危险。对此,威尔科克斯认为还有更好的选择。他说:“如果人类要在太空中生活和工作,就必须学会在太空中生活和工作。”一个不错的起点或许就在隔壁。威尔科克斯告诉《未来主义》杂志:“在一路前往火星之前,你可以先在月球上练习在太空中生活和工作。”威尔科克斯认为,在把宇航员送到距离可能救援数月之遥、令其生命陷入危险之前,我们必须先测试殖民火星所需的技术。
所以归根结底,访问火星或许能带来新知识,也能为我们拥抱开拓精神开辟新途径。但若只是为了生存、为了生活,眼下留在地球上或许更好。


