火星和月球发现水!若外星殖民成为可能,哪一个是更合适的目标?

这张极富盛名的照片由阿波罗8号拍摄于1968年12月,内容是从月球表面缓缓升起的地球。

1968年的平安夜,三个美国人成为第一批前往月球的人。宇航员吉姆·洛弗尔、比尔·安德斯和弗兰克·博尔曼登上阿波罗8号,前往距离月球表面68海里(125.9公里)的地方。三人在月球轨道上停留了20个小时,并绕月飞行了10圈。他们拍摄了照片,其中包括著名的《Earthrise地出》,它成为人类进行太空探索的永恒印象。

七个月后,又有三个美国人再次踏上了这趟旅途,其中两个人——尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·巴兹·奥尔德林驾驶着陆器降落在月球表面,成为第一批在月球上行走的人。

随后,又有十人追随阿姆斯特朗和奥尔德林的脚步。直到1972年,阿波罗计划以及美国和苏联之间的太空竞赛宣告结束。1957年到1972年期间,从第一颗人造卫星“斯普特尼克”(Sputnik)的发射开始,这两个国家就在针锋相对地宣告自己在大气之外的优势和地位。

此后,太空探索逐渐变得不同。航天飞机经常往返于国际空间站,并运送来自许多国家的太空旅行者。地面上的科学家也转移了他们的关注点。现在,除了正在进行的重返月球的努力,人们还在关注着火星之旅。美国国家航空航天局和其他航天机构已经向火星表面发射了探测器,甚至是小型机器人探测器。为了顺利进行火星之旅,科学家必须首先了解宇航员将面临什么。

探测器已经收集了许多有关火星表面的宝贵信息,但有一项发现可能永远地改变了这一切——冰。人们在月球上也取得了同样的发现。那么火星上的水和月球上的水哪个更重要呢?

本文将讨论月球和火星上水的发现和意义,并将回答哪个发现更有意义。这里有一个提示:这两个都是重大的发现,都有其自身的意义。但其中一个可能使一些只在科幻电影中才会出现的东西成为可能。

月球上的水

月球上没有大气可以保持水蒸气。然而,这并不意味着不存在任何形式的水。众所周知,月亮是一个干燥荒凉的地方,缺乏颜色和生机。但在2009年,印度“月船一号”探测器上的一个灵敏光谱仪发现月球土壤中存在水分子。来自布朗大学的科学家们也已经探测到阿波罗计划中回收的风化层或松散卵石中的水分子。那么这对人类来说意味着什么呢?)

首先,月球上的水需要开采,然后进行提炼。提取水的过程类似于把水从土壤中蒸煮出来。科学家们已经能够利用1千瓦的微波,在一分钟的时间里以冰的形式提取出2克水。以这样的速度,宇航员每年可以提取大约一吨水。一吨月球土里估计能提取出一夸脱或一升水。虽然这将使水成为一种稀缺的商品,但如果有充足可靠的来源,我们可以用这些水来种植植物、饮用和维持月球殖民地。这些水还将帮助我们省去从地球运输冰块这项困难而昂贵的任务。

月球离地球最近的点是225,622英里(384,104公里),离地球最远的点是252,088英里(405,986公里)。这与火星相比简直是近在咫尺。月球可以作为更深入太空探索的一个跳板。在现有技术条件下,任何殖民活动都必须在室内进行。但是温室和其他生物圆顶技术有一天可能会创造一个非常适合居住的环境。实际上,月球处于金星和火星之间的宜居带内。不幸的是,月球的重力只有地球的六分之一,严重阻碍了月球形成大气层。正是由于没有大气层,你可以直接放弃创造一个能够维持地球生命的户外环境的想法。

而另一方面,火星却有大气层。你将在下一节中了解到,这颗红色星球可能比以前认为的更适合居住。这是否意味着真的会有火星人在上面到处闲逛呢?翻到下一页找出答案。

土星5号:终极高性能运输工具

在阿波罗登月任务中把宇航员送上月球的土星五号火箭是有史以来最强大的运载工具。这家伙最重的配置重量超过600万磅(2722公吨)。土星五号需要很大的升力才能离开地面。土星5号上的5个引擎产生了惊人的750万磅英尺(330万牛顿)的推力,大约是航天飞机助推火箭产生推力的2.7倍[来源:Wolfram|Alpha]。土星五号火箭高363英尺(110.6米)——大约比自由女神像高60英尺(18.3米)。

火星上的水

这张照片由美国宇航局的火星全球勘测者火星轨道相机在2000年5月拍摄,上面显示了由液态水流动形成的沟壑。

虽然月球上的水是一个重大发现,但火星上的水可能会成为人类离开地球去另一个星球生活的门票。但在大气压力方面,火星和月球面临着同样的问题。虽然火星上确实有大气层,但它太薄太轻了,无法留住水蒸气。无论在地质学上还是从陆地生命方面考虑,火星基本上都是一颗死星。它的表面也太冷,不可能有液态水。但这并不意味着未来的火星生活是无望的。

勇气号火星探测器在地下发现了富含硫酸盐的土壤,这表明过去曾存在液态水。因为地球上类似的土壤样本只在湿土中发现。这些证据也让科学家们相信,在火星倾斜着把它的两极面对太阳的这段时间里,火星上的冰已经并将继续升华。换句话说,水蒸气直接变成了固态的雪。当这些雪堆积起来时,最下层的温度足以使冰融化成液态水。美国宇航局的火星侦察轨道探测器发现的远离极地冰帽地区的水兵有力地证明了这种理论。

这些发现为火星有朝一日可能维持生命提供了希望。至少,它们为载人火星任务打好了良好的基础。人类可以像在月球上一样提炼这些水。但是他们必须先到达那里,而且去火星绝对不是一件容易的事。让我们来看一组数据。火星离地球最近的时候有3600万英里(5790万公里)远,大约是月球的145倍(平均距离238,855英里,或384,400公里)。如果美国宇航局的猎户座宇宙飞船以与阿波罗登月任务中使用的服务舱相似的速度飞行(24,500英里/小时或39,429公里/小时),到火星旅行将需要1,420小时或大约59天。问题是,地球和火星都是在围绕太阳的椭圆轨道上。因为火星年长达687天,而地球上365天就算一年,所以“最短”距离每25个月才出现一次。所以,实际上,它将花费大概214天。

这些水能孕育陆地生命吗?要回答这个问题,你必须打破常规思考一会儿。人类可以尝试把火星变成一个宜居的星球。已经有人指出,火星的大气不适合维持液态水或水蒸气。但是如果我们把它加热呢?我们能产生一层类似地球臭氧层的厚层吗?

火星位于宜居带的边缘,所以即使它能以某种方式获得类似地球的大气层,两极的温度也会有很大的变化,上面的夜晚和冬天基本上不适合居住。尽管如此,在火星上发现水仍然是进一步太空探索的重要一步。它也可能是科学家能否确定在这个死亡星球上是否曾经存在过任何形式的生命的关键。但那都是后话了。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. JOSH BRIGGS-howstuffworks-瓶子

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