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科学家还推测,早期火星表面也分布有海洋(事实上,近年来对火星的一系列探测已经基本证实早期火星的确存在海洋),海水会逐渐吸收二氧化碳,转化成碳酸钙之类的矿物堆积在海底。在地球上,被海水吸收的二氧化碳因火山作用重新被释放回大气中去,由此形成二氧化碳的循环。但是,在火星上,这种循环却无法长久维持,这是因为火星比地球小,其内核迅速冷却,火山活动在火星早期就已结束。
结果,大约在火星形成2 亿年之后,原本在维持温暖环境方面起重大作用的火星大气被海水吸收,造成火星迅速变冷和变干燥。当今的火星,地表气压为0.01 个地球大气压,平均气温为-50℃,对生命来说,是一个过于严酷的世界。
那么,能否把这个严酷的世界恢复到它原来的温暖湿润呢?科学家认为并非很难,只需要把入射火星的太阳能的不足部分用其他方式补足就可以了。例如,在火星北半球的沙漠地面之下,沉睡着数量庞大的永久冻土,它们是由火星上曾经存在的海洋冻结而成的。
只要融化冻土,使之变成水蒸气(水蒸气也是一种温室气体),就可以使火星大气升温。随着气温上升,冰融化成水蒸气的正反馈随之加强,火星大气的温室效应逐渐恢复,火星的环境当然就会发生剧变。
为此,有科学家提出:在环绕火星的轨道上布置反射镜卫星阵(由一系列卫星组成),以增加入射火星的太阳能量;或者,让适当大小的彗星撞击火星,利用撞击产生的巨大能量来气化被封闭在冻土中的冰。此外,还有另外一些加热火星的奇妙思路。
与火星相比,金星的“地球化”改造就要困难得多了。金星的公转轨道半径仅为地球的0.7 倍,金星表面每单位面积的太阳能入射量却是地球的1.9 倍(金星自转周期为243 天),这样一来,金星就变成了灼热的“地狱”。在金星上,不仅生命所必需的水被完全蒸发,就连铅这样的金属都被熔化了。由于金星上还有由二氧化碳构成的非常浓密的大气层,所以其温室效应异常强烈,由此导致金星地表气温高达460℃,地表气压为地球的90 倍。很明显,金星是一个高温、高压的恐怖世界。
要想让金星环境变得像地球,首要任务就是为金星降温,也就是说,要大大弱化金星大气的温室效应。怎样为金星降温呢?有一种方法,这就是部分清除金星大气,可以通过加速金星的自转来实现。还有科学家提出,可以让大小适当的小行星相继从适当的方向冲撞金星。
此外,为了让金星永久冷却,还可考虑在金星与太阳之间的重力平衡点(所谓的“拉格朗日点”)建造巨型遮阳伞,用其阴影遮住金星。至于金星缺水的难题,可以通过让彗星冲撞金星,从而将水带给金星。事实上,彗星含有大量的冰,地球上最早的水有可能就是由撞击地球的彗星带来的。
再造一个“太阳”
用“微型黑洞”启动木星内部的核聚变,木星将成为太阳系中的另一个“太阳”。
火星或金星的“地球化”改造说起来如此简单,缘于只需在其拥有的“先天”的天体环境中略加增减而已,对于火星而言是加温,对于金星而言是降温。但是,对于太阳系的其他行星来说,进行“地球化”改造就完全是另一回事了。
木星、土星、天王星等被称为“气体型行星”,名副其实,它们的表面只有以氢为主体的巨大气团,根本不存在固体。以木星为例,其直径是地球的1316 倍,表面重力在赤道上是地球的2.37 倍。木星没有固体表面,在大气层之下是液态木星幔。所谓“木星幔”,其实就是在巨大的压力下,氢变成液体,形成深达7 万公里的“氢海”。液体的氢旋转不息地流动,使木星具有强大的磁场。看来木星根本没有可能被“地球化”改造。那么,木星的卫星群又如何呢?
木星有4 颗卫星,从内侧数起,依次是木卫一(伊娥)、木卫二(欧罗巴)、木卫三(加尼梅丹)和木卫四(卡利斯特),直径分别是3630 公里、3138 公里、5262 公里和4800 公里,其中最大的加尼梅丹比水星(直径为4878 公里)还要大。
科学家认为,如果这些卫星能够确保能量的话,就有可能成为“地球化”改造的对象。但是,在木星周围,太阳能密度只等于地球轨道附近的3.7%,这么少的能量无论如何都满足不了使这些卫星“地球化”所需的能量。那么,有没有给这些卫星提供能量的手段呢?
人们常为木星没能成为太阳而感到惋惜。
假如木星的质量再大几倍的话,通过高压,其内部的氢应该就会开始核聚变了。要真是那样的话,太阳系就变成有大小两个太阳的双星系统了。
实际上,木星与其卫星群共同构成了一个“微型太阳系”,与太阳系的机制几乎完全一样。
有人据此认为,让木星像太阳那样发光并非不可思议。日本科幻作家小松提出,用正/ 反中微子束撞击木星的核,在核中心引发成对的湮没反应,从而在木星内部启动核聚变。另一位著名的科幻作家C·克拉克在其小说《2010 年》中,描述了从提高木星密度到引发木星核聚变反应的过程。虽然他的创意还停留在科幻阶段,但这种构想受到了一些专家的极大关注,还有专家以论文的形式发表了对有关木星“太阳化”的见解。
一旦这项工程完成,木星就被由大大小小的环密密麻麻编成的“笼子”包围了。用一块块敲打成型的特制材料板填盖“笼子”的网眼,然后用凸起的板造山,用凹下的板造海。这样,木星的人造地壳就诞生了。至于板的材料来源,将木星的卫星打碎不就有了。
在火星或加尼梅丹星上,由于重力加速度过小,就算好不容易制造出了大气,随着大气分子的热运动,大气会逐渐逃逸到宇宙中。因此,必须想方设法制止这种“逃逸”才行。而木星因为有了这个人造的地壳,就可以完全免除上述的担心了。
在天体周围制造表面重力为1G(地球加速度)那样的人造地壳,则地壳面积计算公式为“天体人造地壳面积=(天体质量/ 地球质量)× 地球总面积”。由于木星与地球的质量比是316,所以木星的人造地壳面积是地球总面积的316倍。假定木星人造地壳的“地板”厚度是40 米,其总重量则为2000 京吨(1 京为1 亿的1 亿倍即1016)。人造地壳高速自转,产生剩余离心力,用这个离心力就可以支撑人造地壳本身的重量。
人造地壳完成之后,接下来自然是自转的问题。在木星周围建造的人造地壳相对于木星重力场来说一直是静止的,如果置之不理,那么在人造地壳上面的1 天就等于木星的公转周期,即12 年。因此,有必要让人造地壳产生自转,即按24 小时的周期自转。
为此,需要把所有环都不是做成单个的,而是做成双层的,各层环按相反方向旋转。如果各层环拥有的角动量完全一致,则环是静止的。假如角动量稍有差异,就会产生转矩,环就开始向一边转。只需调节好这个转矩,就能把任意速度设定为自转速度。
自转的问题解决了,还有太阳能的问题。
即使木星地壳上1 天的长度与地球上相同,但木星轨道附近的太阳能密度却只有地球上的3.7%,这显然不足以养育生命。因此,与金星的“地球化”情形正好相反,这次需要在木星与太阳之间的拉格朗日点附近放置面积为木星截面积20 倍以上的聚光镜以收集太阳光。这个透镜由镜子(在极薄的聚合物膜上真空镀敷金属)和支撑镜子的离心力环构成。将多面镜子做成圆锥状重叠,借助每面镜子的连接设计巧妙地反射太阳光。
这个面积极大却又极为轻薄的聚光镜本身受到来自太阳的光压(光的压力),被推到比拉格朗日点更靠近木星的地方。长此以往,镜子最终就会坠落在木星上。因此,需要在木星周围的轨道上安置反射镜,用反射光的光压抵御聚光镜受到的太阳的光压,从而阻止聚光镜飘移,让它保持在太阳一侧的位置上。
如此看来,建造完全覆盖木星的人造地壳是一项十分费力、极为浩大的工程。但是,具有地球表面积的316 倍和地球重力环境的木星人造地壳的确具有惊人的魅力。试想,假如将来因为资源匮乏、人口爆炸、生态灾难、天体碰撞和核灾难之类的原因,地球人真的需要移民外星,那么只需一个木星地壳就足够了,它不但可以提供绰绰有余的人类居住空间,而且木星上的各种资源也可谓取之不尽、用之不竭。
如果连木星也可以被改造,那么宇宙中还有哪里不可以成为人类的家园呢?事实上,只要人类将来能够开发出人造地壳技术,那么最终就有可能把存在于这个宇宙的一切天体都改造成适合地球人居住的环境。当然,在今天看来,这一切都还只是科学幻想,但它的确具有理论上的可行性。我们相信,人类大规模改造其他天体终会成真。
(本文图片由美国宇航局提供)