人類有可能將月球改造成宜居星球嗎?

2020-12-04 優美生態環境保衛者

月球一直以來都是地球最忠實的「夥伴」,默默地陪伴著地球經歷著滄海桑田歲月的變遷。自古以來,無數仁人志士都以月亮為題抒發著理想寄託,成為心中永恆的精神家園。自上世紀50年代以來,世界上的一些國家包括我國在內,對月球實施了一輪一輪的探測,發射了眾多環繞和登陸探測器,美國先後6次共派送了12名太空人登上了月球,使地球上的人們能夠間接地感受到月球表面上的地形地貌和環境特徵。月球是距離地球最近的天體,那麼有沒有可能我們將它改造成適宜人類居住的星球呢?

宜居星球起碼要具備的特點

如果從碳基生命的形成,以及維持生命體能夠正常開展生物活動和保障生存繁衍的需要出發,一個星球要實現宜居的目的,至少要具備如下幾個特點:

有適宜的溫度區間。星球上的溫度要不高不低,能夠保證生物體內蛋白質和核酸物質的穩定性。為達到這一目標,科學家們根據行星及其衛星與圍繞公轉的恆星之間的距離、以及恆星的大小、恆星發展階段,確定了這個恆星系的宜居帶範圍。處於宜居帶範圍的星體,理論上就會具有適宜生命存在的溫度區間。有液態水和穩定的水汽循環。一個星球除了處於宜居帶內,還必須要有充足的液態水源,以及可以進行水汽循環的大氣環流條件,否則生命體也將失去存在基礎。有適宜的大氣層條件。星體的萬有引力,要保障能夠吸引住外圍的大氣層,不至於因引力太小而逃逸。而對於需要有氧呼吸的動植物來說,大氣層中的氧氣含量也要適中,太低或者太高都將不利於機體的新陳代謝。另外,擁有適宜的大氣層,也可以使大部分來自外太空的小行星和彗星,在進入該星體的大氣層以後,可因劇烈的摩擦而燃燒殆盡,最大限度地保證生命體生存環境的穩定。有穩定的磁場。一個星球擁有磁場,可以將來自所在星系的恆星以及其它恆星的高能輻射粒子,在電磁作用的引導下發生偏離,使這部分對生命體健康有害的物質大部分脫離星體,或者在星體的磁兩極處匯集。月球的先天基礎

根據人們多次對月球的探測,人們已經很清楚地掌握了月球本身的基本特徵以及表面的環境特點,對比上述生命宜居的條件,我們可以比較明顯地看出月球對於生命體生存的「支撐」程度是怎麼樣的。

1、月球的基本參數。月球的直徑平均為3476公裡,是地球的1/4;質量為7.3×10^19噸,是地球的1/81;平均密度3.34克/立方釐米,是地球的2/3。月球距離地球平均距離為38萬千米,圍繞地球公轉的周期為27.3天,與月球的自轉周期相同,因此月球的一面始終面向地球。

2、月球表面的溫度。月球雖然處於太陽系的宜居帶內,但是月球表面的溫度變化非常大。向著太陽的一面可以達到120多度,而背對著太陽的一面低到近零下200度。3、月球的大氣層。月球由於質量較小,其表面的萬有引力僅為地球的1/6,因此,不能有效地吸住周圍的大氣,其大氣層中的氣體非常稀薄,表面大氣壓力僅為1.3×10^(-10) 千帕級別,是地球的十萬億分之一,氧氣含量更是可以忽略不計。

4、月球的磁場。由於月球內核已經完全冷卻,沒有形成磁場的基礎條件,因此月球不能形成磁場,來自太陽的高能粒子幾乎能夠全部到達月球表面。

5、月球表面幾乎沒有液態水。月球在表面引力太小、沒有磁場等因素的影響下,氣體分子包括水蒸氣在內,就會因月球本身的束縛能力很小以及太陽風的作用,逃逸速度會很容易超過其表面逃逸速度2.4km/s,因此液態水失去了存在的基礎。

星球改造為宜居的主要方法

雖然到目前為止,我們還沒有能力去將一個星球改造為宜居的另外一個地球,但是美國等一些國家從很早就開始了火星改造計劃,計劃實施的年限為千年級,也就是說需要的時間會相當漫長。

要改造一個星球,首先這個星球要有能夠被改造的基礎條件,比如星體要處於宜居帶內,能夠保證一定的適宜溫度區間;質量和大小適中,可以提供較為合適的重力環境,確保緩慢形成的大氣分子不會輕易地散失。這兩個方面,是靠外力不能輕易改變的基本屬性。

結合火星改造的方案,我們可以看出要將一個星球改造成宜居星球,主要分為以下3個步驟:

逐漸匯聚水源。通過引導小行星或者彗星撞擊這顆星球的方式,將小行星或者彗星上面的液態水帶到這顆星球上來。或者使用表面積很大的反射鏡,將太陽光線最大限度地反射到星球表面,融化處於冰凍狀態的水源。通過這樣的方式,逐漸提高星球上水資源的數量。製造溫室氣體。以增加大氣層中的二氧化碳和四氟化碳含量為主要目標,將星體大氣層中的溫室氣體數量逐步提高,增強吸收太陽輻射的能力。培育綠色植物。逐步引種適應太空環境能力強的植物,分區域逐步拓展種植範圍。以太陽光能和空氣中的二氧化碳為作為能量和物質輸入,推動綠色植物光合作用,釋放產生氧氣,逐步提高空氣中氧氣的含量。通過上述3個方面承前啟下的步驟,逐步改變星體表面的自然生態以及大氣環境,在人工幹預進行到一定程度之後,逐步減少人力工程的投入,緩慢地形成純自然生態環境系統,最終達到這個星球自然環境的「自給自足」和良性循環。

月球改造成宜居星球的難點

從以上分析可以看出,月球的先天自然環境是非常惡劣的,而且對比火星改造計劃,月球有不可避免地劣勢。主要體現在:

質量過小,吸引住大氣層的能力非常弱,這一點是用人力很難改變的。即使可以使用一定的方案,使得撞擊月球的小行星和彗星的頻次增加,但是也會因其質量很小的原因,使得「截住」的水源很快地消散。月球地表重力很小,不適於人類活動和任何工程的實施,而且月球表面在擾動下,月壤中的細小顆粒物很容易漂浮,並且不容易沉降。另外,長期在低重力環境下生活,對人體健康也會產生諸多不利影響。月球沒有磁場,很難靠人力重啟月核運動。我們很難將來自太陽的高能粒子從月球外圍「反彈」出去,大量的高能輻射對於生命體來說也是極其致命的。總結一下

從目前以及今後相當長一段時間來看,依靠人類的科技,很難改變月球的一些基本屬性和外在條件,將其打造成宜居星球的願望雖然好,但是不可行,也沒有操作性。人類對於月球的關注點,今後會定位到作為進行深空探測的一個跳板、緩衝以及實驗田,為人類尋找、改造其它宜居星球以及探索宇宙深層次的奧秘發揮其越來越重要的作用。

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