火星和月球發現水!若外星殖民成為可能,哪一個是更合適的目標?

2020-12-06 天文在線

這張極富盛名的照片由阿波羅8號拍攝於1968年12月,內容是從月球表面緩緩升起的地球。

1968年的平安夜,三個美國人成為第一批前往月球的人。太空人吉姆·洛弗爾、比爾·安德斯和弗蘭克·博爾曼登上阿波羅8號,前往距離月球表面68海裡(125.9公裡)的地方。三人在月球軌道上停留了20個小時,並繞月飛行了10圈。他們拍攝了照片,其中包括著名的《Earthrise地出》,它成為人類進行太空探索的永恆印象。

七個月後,又有三個美國人再次踏上了這趟旅途,其中兩個人——尼爾·阿姆斯特朗和埃德溫·巴茲·奧爾德林駕駛著陸器降落在月球表面,成為第一批在月球上行走的人。

隨後,又有十人追隨阿姆斯特朗和奧爾德林的腳步。直到1972年,阿波羅計劃以及美國和蘇聯之間的太空競賽宣告結束。1957年到1972年期間,從第一顆人造衛星「斯普特尼克」(Sputnik)的發射開始,這兩個國家就在針鋒相對地宣告自己在大氣之外的優勢和地位。

此後,太空探索逐漸變得不同。太空梭經常往返於國際空間站,並運送來自許多國家的太空旅行者。地面上的科學家也轉移了他們的關注點。現在,除了正在進行的重返月球的努力,人們還在關注著火星之旅。美國國家航空航天局和其他航天機構已經向火星表面發射了探測器,甚至是小型機器人探測器。為了順利進行火星之旅,科學家必須首先了解太空人將面臨什麼。

探測器已經收集了許多有關火星表面的寶貴信息,但有一項發現可能永遠地改變了這一切——冰。人們在月球上也取得了同樣的發現。那麼火星上的水和月球上的水哪個更重要呢?

本文將討論月球和火星上水的發現和意義,並將回答哪個發現更有意義。這裡有一個提示:這兩個都是重大的發現,都有其自身的意義。但其中一個可能使一些只在科幻電影中才會出現的東西成為可能。

月球上的水

月球上沒有大氣可以保持水蒸氣。然而,這並不意味著不存在任何形式的水。眾所周知,月亮是一個乾燥荒涼的地方,缺乏顏色和生機。但在2009年,印度「月船一號」探測器上的一個靈敏光譜儀發現月球土壤中存在水分子。來自布朗大學的科學家們也已經探測到阿波羅計劃中回收的風化層或鬆散卵石中的水分子。那麼這對人類來說意味著什麼呢?)

首先,月球上的水需要開採,然後進行提煉。提取水的過程類似於把水從土壤中蒸煮出來。科學家們已經能夠利用1千瓦的微波,在一分鐘的時間裡以冰的形式提取出2克水。以這樣的速度,太空人每年可以提取大約一噸水。一噸月球土裡估計能提取出一夸脫或一升水。雖然這將使水成為一種稀缺的商品,但如果有充足可靠的來源,我們可以用這些水來種植植物、飲用和維持月球殖民地。這些水還將幫助我們省去從地球運輸冰塊這項困難而昂貴的任務。

月球離地球最近的點是225,622英裡(384,104公裡),離地球最遠的點是252,088英裡(405,986公裡)。這與火星相比簡直是近在咫尺。月球可以作為更深入太空探索的一個跳板。在現有技術條件下,任何殖民活動都必須在室內進行。但是溫室和其他生物圓頂技術有一天可能會創造一個非常適合居住的環境。實際上,月球處於金星和火星之間的宜居帶內。不幸的是,月球的重力只有地球的六分之一,嚴重阻礙了月球形成大氣層。正是由於沒有大氣層,你可以直接放棄創造一個能夠維持地球生命的戶外環境的想法。

而另一方面,火星卻有大氣層。你將在下一節中了解到,這顆紅色星球可能比以前認為的更適合居住。這是否意味著真的會有火星人在上面到處閒逛呢?翻到下一頁找出答案。

土星5號:終極高性能運輸工具

在阿波羅登月任務中把太空人送上月球的土星五號火箭是有史以來最強大的運載工具。這傢伙最重的配置重量超過600萬磅(2722公噸)。土星五號需要很大的升力才能離開地面。土星5號上的5個引擎產生了驚人的750萬磅英尺(330萬牛頓)的推力,大約是太空梭助推火箭產生推力的2.7倍[來源:Wolfram|Alpha]。土星五號火箭高363英尺(110.6米)——大約比自由女神像高60英尺(18.3米)。

火星上的水

這張照片由美國宇航局的火星全球勘測者火星軌道相機在2000年5月拍攝,上面顯示了由液態水流動形成的溝壑。

雖然月球上的水是一個重大發現,但火星上的水可能會成為人類離開地球去另一個星球生活的門票。但在大氣壓力方面,火星和月球面臨著同樣的問題。雖然火星上確實有大氣層,但它太薄太輕了,無法留住水蒸氣。無論在地質學上還是從陸地生命方面考慮,火星基本上都是一顆死星。它的表面也太冷,不可能有液態水。但這並不意味著未來的火星生活是無望的。

勇氣號火星探測器在地下發現了富含硫酸鹽的土壤,這表明過去曾存在液態水。因為地球上類似的土壤樣本只在溼土中發現。這些證據也讓科學家們相信,在火星傾斜著把它的兩極面對太陽的這段時間裡,火星上的冰已經並將繼續升華。換句話說,水蒸氣直接變成了固態的雪。當這些雪堆積起來時,最下層的溫度足以使冰融化成液態水。美國宇航局的火星偵察軌道探測器發現的遠離極地冰帽地區的水兵有力地證明了這種理論。

這些發現為火星有朝一日可能維持生命提供了希望。至少,它們為載人火星任務打好了良好的基礎。人類可以像在月球上一樣提煉這些水。但是他們必須先到達那裡,而且去火星絕對不是一件容易的事。讓我們來看一組數據。火星離地球最近的時候有3600萬英裡(5790萬公裡)遠,大約是月球的145倍(平均距離238,855英裡,或384,400公裡)。如果美國宇航局的獵戶座宇宙飛船以與阿波羅登月任務中使用的服務艙相似的速度飛行(24,500英裡/小時或39,429公裡/小時),到火星旅行將需要1,420小時或大約59天。問題是,地球和火星都是在圍繞太陽的橢圓軌道上。因為火星年長達687天,而地球上365天就算一年,所以「最短」距離每25個月才出現一次。所以,實際上,它將花費大概214天。

這些水能孕育陸地生命嗎?要回答這個問題,你必須打破常規思考一會兒。人類可以嘗試把火星變成一個宜居的星球。已經有人指出,火星的大氣不適合維持液態水或水蒸氣。但是如果我們把它加熱呢?我們能產生一層類似地球臭氧層的厚層嗎?

火星位於宜居帶的邊緣,所以即使它能以某種方式獲得類似地球的大氣層,兩極的溫度也會有很大的變化,上面的夜晚和冬天基本上不適合居住。儘管如此,在火星上發現水仍然是進一步太空探索的重要一步。它也可能是科學家能否確定在這個死亡星球上是否曾經存在過任何形式的生命的關鍵。但那都是後話了。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. JOSH BRIGGS-howstuffworks-瓶子

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