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宇宙解码 - 人类未来的命运——只有扩张才是唯一的选择

2020-4-11 07:10     发布者: 野西7 原作者: IT之家 来自: IT之家 评论 0 查看 9772
上世纪70年代,美国宇航局艾姆斯研究中心进行了三次太空殖民地研究。许多艺术效果图的概念,包括这一个显示一个虚构的环形殖民地的剖面图。利用欧洲航天局的盖亚宇宙飞船的最新数据,欧洲航天局绘制了上面的银河系
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上世纪70年代,美国宇航局艾姆斯研究中心进行了三次太空殖民地研究。许多艺术效果图的概念,包括这一个显示一个虚构的环形殖民地的剖面图。利用欧洲航天局的盖亚宇宙飞船的最新数据,欧洲航天局绘制了上面的银河系地图,精确定位了近17亿颗恒星的亮度和位置。

我们的银河系大约有10万光年宽。以光速穿越银河系需要10万年。然而,尽管我们的星系规模巨大,地球上生命的未来最终取决于人类对恒星的接纳和对其他星球的定居。

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如果我们不承担这个决定性的任务,人类或宇宙威胁杀死大部分或全部人类和地球上所有其他生物只是时间问题。无论是核战争还是生物瘟疫,无论是小行星撞击,超新星爆炸还是伽马射线爆发,在现在到几千年后的某个时候,我们的星球都会遭遇某种灾难。

人类现在需要为这种不可避免的情况做好准备,在一些可怕的事情发生之前,这些事情会降低我们这样做的能力,比如一次高能量的太阳耀斑或一系列的超级火山爆发。

一小步

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1969年7月20日,当阿波罗11号登月舱坠入月球时,我们迈出了第一步。巴兹·奥尔德林和尼尔·阿姆斯特朗成为第一个登上另一个天体的人类。今天,有几个计划正在进行中,以便在我们向外探索宇宙的旅程中迈出下一步。这主要涉及在火星上建立基地,并最终建立城市。

定居火星将是一个测试案例,让我们能够证明我们可以生活在一个与地球截然不同的世界。两个可能是第一个把人类送到火星的组织是美国国家航空航天局和私营企业SpaceX。由企业家埃隆·马斯克领导的太空探索技术公司计划在2030年之前将首批人类送上火星,希望在2100年之前能有一个永久的定居点。

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仰望星空以寻求人类的最终救赎遭到了许多人的诋毁,他们认为,在考虑到外层空间之前,我们应该只专注于解决我们在地球上面临的问题。虽然这些问题确实很可怕,需要伟大的头脑和慈善家的关注,但我们不能完全忽视在银河系多个地点扩大人类存在的长期目标。

对于那些认为我们应该成为地球其他生命的管家的人来说,因为我们已经主持了太多的灾难,解决银河系提供了一个拯救地球上所有其他生命的机会。人类不会独自进入太空深处。我们将带上地球上的许多同伴,以DNA样本、胚胎和种子的形式。也许10万年后的某一天,银河系中还会有十几个类似地球的行星分布,它们的位置是专门为确保任何单一的宇宙灾难不会同时毁灭它们而选择的。

为了达到这一目标,我们需要大力发展我们的空间技术。这需要金钱和时间。在我们前进的过程中,每一个步骤都必定会在定居点创造新的经济,因为在各个星球之间买卖货物将在各个方面造成难以置信的代价。

我们如何走得更远?

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当我们在火星上的第一个定居点在某种程度上实现自给自足后,地球化的过程就可以开始了:从火星上释放水和二氧化碳,使大气层变厚,提高温度,同时为那些经过基因改造、能在恶劣条件下茁壮成长的植物提供生存环境。几个世纪后,火星将变成绿色潮湿的世界,空气中富含氧气,也许我们的子孙后代可能会呼吸到。

在这一过程中,我们可以帮助自己的一个方法是,建立和编程一个智能机器人舰队,为我们铺平通往其他星球的道路。这与冯·诺依曼机器的概念类似,冯·诺依曼机器是以20世纪匈牙利物理学家乔恩·冯·诺依曼的名字命名的。这些机器将是强大的人工智能驱动的创造物,其编程将它们送到与地球生命可能具有最高兼容性的世界。现在,我们把这样的世界称为位于恒星的宜居带,即“适居带”:它的轨道与太阳的距离适中,允许液态水的存在。水不仅是生命的必需品,而且这个星球还需要适当的混合元素,让动植物茁壮成长。它还需要一个强大的磁场来促进氢、氮和氧等低分子量气体的扩散。同样的磁场也能使大部分致命的太阳辐射发生偏转。

在到达这样一个世界后,冯·诺依曼的机器将开始在上面开采原材料,然后使用最先进的3D打印技术将这些材料转化成燃料和更多的机器。反过来,这些资源将用于为人类建立基地,并开始星球改造的漫长过程。

后来,也许在冯·诺依曼机器开始工作的一个世纪或一个千年之后,一艘载有被冷冻起来的人类的星际飞船,或者仅仅是人类胚胎,将会到达新大陆。

像这样的过程需要多长时间?

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根据美国国家航空航天局(NASA)开普勒宇宙飞船的数据,在我们的银河系中,可能有多达400亿颗地球大小的行星在其恒星的宜居带内运行。

如果能用指数增长来解决银河系的问题,那么在未来50万到1000万年内,每一颗可居住的系外行星都有可能完全定居下来。然而,全球灾难风险研究所现任所长塞思·鲍姆表示:

问题是这种增长可能是不可能的,他们以地球为例。任何扩张要想持续,资源消耗的增长都不能超过资源生产的增长。由于地球的资源是有限的,它的质量是有限的,并且以恒定的速度接受太阳辐射,人类文明无法维持无限期的指数增长。”

更好的问题可能是,人类需要多长时间才能在足够多的行星上安置一个稳定的种群,以确保地球起源的生命存在一百万年?

永远保护人类和地球生命

在火星之外,在我们自己的太阳系里建立一个可持续的定居点,最好的选择是:木星的几颗卫星(木卫四、木卫三、木卫二)和土星的卫星土卫六。然而,由于它们与太阳的距离太远,这些地方并不特别适合改造,而这正是真正保护人类和其他地球生命所需要的。

离我们最近的一颗石质系外行星是比邻星B,距离我们4.2光年。这个世界将是我们在太阳系外定居和改造的第一个候选者。

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我们在进入太空和目前继续加速方面非常有限。先进的技术只能让我们走这么远。以我们目前的速度,大约需要3万年才能到达比邻星b。聚变、裂变和反物质的推进是目前的重点,所有这些都被认为能够使我们达到十分之一光速。随着速度的增加,太空旅行固有的危险也在增加,比如辐射和微流星体,这使得10%的光速既是一个安全极限,也是我们在不久的将来能够以多快的速度旅行的一个实际极限。

目前已知的太阳系外候选行星只有不到50颗,它们可能是人类居住的地方,也可能位于宜居地带,因此可以最终形成地球,毫无疑问,在未来的几十年里,我们将将发现更多可能适合居住的系外行星。

如果我们想要确保人类不会在任何一次宇宙灾难中被完全消灭,我们需要最终建立起彼此距离足够远的世界来避免这种可能性。为此,我们来看看我们所知道的最大规模的宇宙事件:超新星爆炸。超新星的最小安全距离是30光年,我们应该保证有150%的缓冲距离 所以让我们假设是45光年。

除了一场我们永远无法抵御的银河系规模的灾难之外,这意味着我们需要达到一个点,即人类已经在距离地球至少45光年的地方定居下来。离我们最近的候选者是Gliese 163c,距离我们49光年。49光年的旅程,以10%的平均速度,大约需要490年。

在我们已知的大约50颗可能适合居住的系外行星中,大约有20颗在距离地球45光年的范围内。有一些包含在同一个恒星系统中,最引人注目的是39光年外的Trappist-1系统中的4个行星。

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这是发生在50光年外,1000年后的世界上的一幕吗?毫无疑问,我们的第一个目标必须是为人类和地球生命在火星上建立第二个家园。火星离我们很近,在火星上建立一个稳定的定居点可能需要到2100年,而一个真正繁荣的不再依赖地球可能需要另一个世纪才能实现。

如果我们在途中发现外星生命呢?

在我们探索的任何一个星球上发现原生的外星生命形式,都会带来大量独特的机遇,也会带来危险。

在某些行星上,外星生命可能在某些方面与我们自己的生命相容。例如,也许DNA是生命的必要条件,宇宙中所有的生物都把它作为遗传密码的基础。如果是这样的话,那么我们也许能够找到一种方法,与这样的生命共存,将我们自己的生物需求与外星生物的需求结合起来。然而,这是值得怀疑的,因为即使在地球上,也有一些事情让我们怀疑DNA是否可能成为“生命”的限制因素。相互兼容也意味着我们很容易受到外来疾病和病原体的侵害,反之亦然,这对双方都非常不利。

更有可能的情况是,外星生命与地球生物非常不同。也许它是基于硅的,或者是一个百万年前的文明,已经完全将它的意识转移到机器或能量形态。如果我们遇到的外星生命要么比我们原始得多,要么比我们先进得多,那么我们可能会进入一种情况,就像16世纪欧洲探险家抵达美洲时看到的那样:一种故意和无意的大规模死亡的可怕循环。如果人类最终成为这些场景中的“原始人”,我们将面临灭绝的危险。

向前走向未来

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在这千禧年的中叶,人类将专注于在木星和土星的卫星上建造小型的人类空间站,也许还会在小行星带的大型谷神星上建造空间站。这将是我们在没有很多负面影响的情况下在太空中长期生存能力的进步之一,我们将学习如何改造火星,并开发真正的星际飞船和医疗技术,使我们能够跳跃到半人马座阿尔法星。

到公元3000年,人类将在半人马座Proxima B上建立基地,数十艘其他飞船应驶向更远的其他50多个潜在定居世界,其中包含人类和其他地球生命以胚胎和种子的形式出现。

到公元12000年,人类可以牢固地扎根于十二个世界,其中一些与地球的距离足够远,以确保单个超新星爆炸永远不会使地球生命完全灭绝。在这一点上,地球上的孩子,所有在这里出生的生命,将有永生的机会:银河系的其余部分正在等待。


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