移民火星，需要的遠不止「星艦」

轉自：文匯報

寒潮/編譯

近日，我國首輛火星車「祝融號」在火星北半球烏托邦平原探測到古海洋沉積岩層。這不僅為火星上曾有海洋提供了最直接的地下證據，也提示火星或曾宜居。

去年，埃隆·馬斯克已提出設想，未來30年內，要在火星上建造一座自給自足的、可容納百萬人口的城市。不過，移民火星，到達只是第一步，接下來還有呼吸、防宇宙輻射、獲取食物等生存問題，以及大量心理健康、社會構建，乃至繁衍后代等無窮無盡的問題待解。

所以，離開地球不一定能拯救人類。比起急於尋找逃離之路，解決當下地球面臨的種種問題更為緊迫。如果我們無法在地球上創造一個可持續的未來，更難奢望在其他星球獲得第二次機會。

氣候變暖使極端天氣事件不斷增加，所引發的連鎖反應正在重塑這顆藍色星球：海洋持續升溫、大量物種滅絕、乾旱與洪澇交替肆虐……人類唯一家園的宜居性似乎正在降低。

與此同時，通往太空家園的機遇之門似乎正悄然開啟。2024年10月，埃隆·馬斯克的太空探索技術公司（SpaceX）新一代重型運載火箭「星艦」首次成功驗證了「筷子夾火箭」技術——通過發射塔的機械臂在半空中成功捕獲回收火箭第一級助推器。這一突破標誌着SpaceX在火箭複用上取得重要進展，為未來載人太空探索任務奠定了基礎。

不過，這只是馬斯克為實現一個更大膽的設想所邁出的第一步。未來30年內，他想在火星上建造一座自給自足的、可容納百萬人口的城市。

定居火星的生活會是怎樣的？美國生物學家凱利·韋納史密斯和漫畫家扎克·韋納史密斯夫婦對此進行了深入探討。他們花費4年時間研究人類如何定居太空。起初，他們希望為人類未來的太空生活提供一份基本指南。但隨着研究的深入，他們對火星移民的可行性產生了懷疑。

火星大氣能呼吸嗎？

先説説火星這個目的地。火星確實有些吸引人的特質：相對靠近地球、水源充足、晝夜長短與地球相近，且富含支持人類生命所需的化學元素。雖然火星的温度低至-153℃，但相較於太空環境，這個温度並不算極端。而且，火星上某些地方表面温度能達到20℃，這對人類而言非常舒適。SpaceX公司甚至戲謔地表示：「雖然火星上有點冷，但人類總有辦法讓氣候變暖。」

不過，温度只是一個因素而已，火星實際的生存環境與地球差別實在太大。對人類而言，踏上火星如同進入一個可瞬間斃命的「毒氣罐」。就空氣為例，火星大氣主要由二氧化碳構成，佔比高達95.3%。這雖然可能對植物「友好」，但人類要是進入這樣的氣體，分分鍾就會窒息而亡，除非穿戴相關防護設備。

更嚴峻的問題是宇宙輻射。地球稠密的大氣層和強大的磁場能有效屏蔽高能輻射對人類的危害。而火星上既缺乏能覆蓋整個星球的磁層，大氣密度也僅為地球的1%，這使得大部分宇宙輻射可直接抵達火星表面。

宇宙輻射不同於我們通常在地球上感受到的輻射，實際上，我們根本不知道宇宙輻射的影響究竟有多大。因為，即便是生活在環繞地球軌道運行的空間站內的宇航員，很大程度上也受到地球磁場的保護。這意味着，關於宇宙輻射對人類或人類送入太空的其他生命的影響，我們幾乎沒有相關數據。不過，現有研究普遍認為，長期暴露在高劑量宇宙輻射中，會增加罹患癌症的風險。

那麼，當我們要在火星上造房子時，就必須考慮「防輻射」。你或許會幻想，在閃爍着光芒的玻璃穹頂下，賓客們在火星上歡聚一堂，推杯換盞，對着太空數星星。這種情況可能永遠不會出現在火星上，因為輻射會穿透玻璃。人類需要的是帶有厚重防護屏障的建築物。研究人員認為，最佳選擇就是居住在遠古熔岩形成的幽深洞穴中，或者利用火星原生材料建造避難所——簡言之，我們得把自己「埋」在火星塵埃里。

是不是埋進土里就安全了？準確來講，火星上的塵土叫「表岩屑」，雖然看起來與地球沙塵相似，但由於缺乏風化作用，其顆粒邊緣往往凹凸不平，甚至鋒利無比。長期吸入這種物質，可能會導致人類患上類似矽肺病的呼吸系統損傷疾病。矽肺病是工人在石料加工或建築施工時因吸入硅塵而引發的疾病，會導致一系列呼吸問題，嚴重時甚至會致命。此外，火星岩屑中還摻雜着會干擾人體碘代謝的高氯酸鹽，長期接觸會誘發甲狀腺問題，對孕婦和兒童尤為危險。

火星上怎麼種糧食？

如何在火星上種出足夠多的糧食，也極具挑戰，因為我們對於火星的生態系統還知之甚少。

地球和火星的距離最遠可達4億千米，最近也超過5000萬千米。經計算軌道周期可知，兩大行星每隔780天左右纔會短暫靠近，即所謂「會合周期」。這意味着，如果航天器使用化學能動力，完成地火單程飛行需要半年以上。所以，定居者每次至少在火星上停留一年，以等待兩顆行星之間的距離足夠近的回程「窗口期」。

這一年間，火星移民的食物必須得自給自足。根據火星的自然條件，在火星上種植源自地球的糧食作物不僅需要農業設施，還需要精密的回收利用系統，以此構成一個可自我循環的封閉生態系統。這套閉環迴路生命保障技術可被通俗地解釋為：在火星或月球等太空環境中，將有限資源進行反覆處理與再生，從而源源不斷地生產食物、氧氣和水，以確保為系統內的人員提供最基本的生存必需品。但迄今為止，人類並不擅長在這樣的封閉系統中生活。

20世紀90年代，美國曾在亞利桑那州的沙漠中開展「生物圈2號」微型人工生態循環系統實驗項目，8名實驗人員在該系統內生活了兩年。在這個生物圈內，從圈外輸入的只有陽光和當地電網提供的電力。實驗進展順利，沒有受試者死亡，但所有人都餓壞了——他們每天從事8至10小時體力勞動，每周勞作五天半，結果女性體重減輕了10%，男性體重減輕了18%。此外，生物圈2號中的二氧化碳含量曾一度飆升，圈內居民們因此遭受了劇烈頭痛和不適。

此后，類似實驗寥寥無幾，同等規模的更是再未開展。直到2014年，我國研究人員成功開展為期105天的「月宮一號」項目。這是中國首項永久性天基生命支持人工封閉生態系統。起初，由於「月宮一號」裝置內缺少足夠的植物來吸收3名男性受試者呼出的二氧化碳，導致二氧化碳濃度波動劇烈，系統內生存環境並不理想。后來，當其中2名男性被替換為女性后，二氧化碳濃度穩定在較低水平，空氣質量也有所改善。

「月宮一號」在不少方面取得了成功。例如，受試者能夠百分百地回收利用水。此外，在飲食方面，裝置內種出來的食物佔到了「月宮」受試者攝入食物的78%。

值得一提的是，該裝置還充分利用了一種通常被建議用於太空定居點的蛋白質來源——昆蟲。昆蟲繁殖速度快、不佔空間、以食物殘渣為食，而且蛋白質含量高。研究人員建議使用的昆蟲包括蟋蟀、蠶、黃粉蟲、天蛾、藥材甲、白蟻和蒼蠅。「月宮一號」受試者使用了黃粉蟲。經過調味，他們對黃粉蟲的評價相當不錯。不過，人們能否接受長期食用昆蟲，這點仍然存疑。

在火星上會抑郁嗎？

即使生存問題得到解決，火星移民仍需面對社會與心理挑戰。在「生物圈2號」實驗中，受試者之間的關係一度非常緊張，甚至發生了互相吐口水的情況。而且，這場衝突發生在一個1.2萬平方米的設施中，與早期的太空前哨基地相比，「生物圈2號」可能已經相當寬敞了。此外，二氧化碳濃度過高導致的頭疼、體內熱量流失、人際衝突等問題不時出現，致使部分受試者在試驗早期就開始尋求心理援助。

對於火星移民來説，情況只會更糟。地球和火星之間的遙遠距離意味着兩地單程通信的延迟時間在4—24分鍾之間。「生物圈2號」的受試者尚可通過與家人、朋友和心理專家實時通話來克服心理壓力，但在火星上，人類幾乎只能靠自己。

此外，定居外太空將面臨的身體健康問題同樣不容忽視。哪怕身處地下掩體，在免受宇宙輻射和岩屑威脅的情況下，人類依然可能遇到多重嚴重的健康風險。火星的重力僅為地球的40%，在這種條件下長期生活，究竟會對人體健康造成怎樣的影響，我們還知之甚少。40%的重力是否足以防止骨質流失、肌肉萎縮和視力下降？或許，再結合額外的鍛鍊和藥物干預，能夠一定程度上緩解這些問題。但是設想一下，在完成自給自足所需的繁重勞動、避開其他同住人可能的飛沫攻擊、吃完黃粉蟲餅乾、喝下循環利用的尿液，經歷如此漫長而艱難的一天后，又有多少人還願意爬上健身自行車？

從已有相關研究項目中，我們汲取到了不少經驗教訓。不過，在馬斯克設想的100萬人踏上火星之前，我們需要掌握更多可靠的數據。

火星上能生兒育女嗎？

對有意定居外太空的人而言，更值得擔憂的是，我們目前掌握的所有人體太空生存數據，僅限於在太空生活了一年半或更短時間的成年人。而一座能夠自給自足的太空城市，必然需要具備繁衍后代的能力。

那麼，受孕、懷孕、分娩、嬰幼兒生長發育等整個過程，都能夠在火星環境下順利進行嗎？顯然，我們對這些問題幾乎一無所知。關於非人類動物在太空中繁殖的研究極為有限，且主要依賴空間站實驗，而空間站的輻射水平與重力條件均與火星截然不同。

要科學評估在火星上孕育生命的風險，需要長期的生物學研究，馬斯克的火星移民計劃顯然沒有充分考慮這一點。當然，忽視這一問題的並非馬斯克一人。例如，有人辯稱，地球上許多女性在惡劣環境下依然能夠順利分娩，甚至無需醫療干預，以此暗示火星上生育或許也不會成為大問題。然而，這種觀點不僅忽略了許多女性因缺乏醫療護理而喪生的現實，更無法使之成為在另一個星球沿用同樣做法的正當理由。

這是不是意味着，面對任何前往火星的邀請，人們都應該禮貌而堅定地拒絕？事實或許並非如此。只不過，火星移民將是一個漫長而艱難的過程。成功的太空移民必須建立在龐大的數據支撐之上，而這些涉及人體生理與心理的數據極難獲取，因為太空環境本質上是人類在進化過程中從未適應過的陌生領域。

此外，移居火星還涉及太空法律、國際關係，以及在連可呼吸空氣都需精確配給的條件下，如何構建穩定的社會結構等諸多問題。隨着航天技術的發展和實驗數據的積累，如何負責任地推進地外探索，將成為一個不容忽視的議題。