世界地球日,最重要的一课却来自天外世界

地球,幸运而又脆弱。

世界地球日,最重要的一课却来自天外世界

图片来源:NASA/约翰逊航天中心(Johnson Space Center)航天员Karen Nyberg.

几十亿年来,这个星球上的生命与茫茫太虚之间的联系只有夜空中稍纵即逝的黯淡光芒。从闪烁的点点星光到鬈发般氤氲星云抑或是俶尔远逝的彗星,铺满了夜空的画卷。

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麦克诺特彗星(Comet McNaught)2006年摄于澳大利亚维多利亚州(Victoria, Australia)图片来源:维基共享库(Wikimedia Commons)用户Soerfm,使用c.c.-by-s.a.-3.0共享协议。

尽管美景如此,也没能让我们明白,我们的星球有多么得特殊。至少在我们幸运地靠着人类的壮志、才智、科技与合作走入深空之前是这样的。我们这个太阳系的大多数行星都如炼狱一般不适合像我们这样的物种居住。

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水星的表面,由NASA的信使号(Messenger)探测器拍摄。图片来源:NASA/约翰斯·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)应用物理学实验室/华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)

水星的表面没有大气。在白天,酷热能把铅熔化;在晚上,极寒能把二氧化碳冻成干冰。这对生命来说着实是灾难性的环境·。

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金星表面。图片来源:金星号着陆器/USSR

在金星上的情况甚至更糟;它的大气压力是地球上的90倍,并且层层叠叠的硫酸云遮天蔽日。在金星上每一天的温度无论日夜均超过水星上的最高温度。在着陆到金星的众多前苏联探测器中,坚持了最长时间的金星13号也仅运行了127分钟就被融化了。

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火星,从地表拍摄(左)和从太空拍摄(右)。图片来源:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU(左);NASA(右)

火星同我们发现的其他行星相比则更像是一个冰冷的沙漠世界。由于它的稀薄大气和到太阳的遥远距离,行星表面的水都会被冻成冰或者以水蒸气的形式存在。或许几十亿年前这里的环境还能支持生命的存在。但·火星因没能保持住它的大气而变成了一片不毛之地(就我们目前的了解来说)。

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图片来源:NASA/旅行者系列任务(Voyager missions),以真实的相对大小展示。

在太阳系中更远的地方,还有一些有着层层叠叠的氢和氦的巨大行星;任何支持生命的复杂分子结构都将在几千英里的深海之下不复存在。 这些世界看起来绝对是壮丽无比的,并且可能拥有大小是我们自己星球的许多倍的巨大的岩石核,但是在目前,人类(或地球上任何形式的生命)还没有已知的方法能在这些星球上定居。

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木卫一(外文名lo,左)和土卫五(外文名Rhea,右)图片来源:伽利略计划(The Galileo Project),JPL,NASA(左)/卡西尼号成像团队(Cassini imaging team,右)

这些气态巨行星周围的一些巨卫星更有可能可以支持生命存在,但是,在我们真正登陆之前都无从得知是否真的如此。 许多较小的卫星几乎没有大气层(如右上方的Rhea),抑或是靠里面的卫星有能撕裂世界并导致表面岩浆横流的灾难性潮汐力(如Io,在左上方)。有些星球可能对某些其他形式的生命更合适,而不是像我们这样的生命形式。

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图片来源:NASA/ JPL-Caltech/亚利桑那大学(University of Arizona)/爱达荷大学(University of Idaho)(左);NASA/卡西尼号成像团队(Cassini imaging team)(右),上了假色的土卫六(Titan)

泰坦(土卫六,Titan)是一颗巨大的土星卫星;拥有卫星中目前已知的最厚的大气。在其表面的大气压力甚至地球上的还要高。并且这是目前发现的除地球以外唯一的表面上有液体流动的星球。由于因离太阳较远那低得多的温度和从土星及内核中获得的微弱热量,在这颗星球表面上的所有水都被冻得结结实实。然而,表面的压力和温度条件对于液态甲烷刚刚好。尽管它对地球上的生命来说并不适合居住(我们目前认为),但我们的生命形态也许并不是唯一的生命形态。

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土星的冰封卫星恩塞拉都斯(土卫二,Enceladus,左),以及木星的卫星欧罗巴(木卫二,Europa,右),两者在表面下都有深藏的液态水海洋。图片来源:NASA/JPL-Caltech

除了土卫六之外至少还有两个寒气逼人的世界——欧罗巴(木卫二,右上)和恩赛拉都斯(土卫二,左上)。这两颗星球的厚重冰层之下都有由液态水组成的庞大海洋。欧罗巴的冰封外壳上可以观测到一些与其下的内核丝缕相连的运动;这与地球上的板块运动非常相似。而土卫二上的海洋则更加的喧闹;像间歇泉一样的构造最多可把水喷至星球表面数百千米外;这可能是由土星的潮汐力造成的。

可以确定的是在那外壳之下肯定是有液态水的,并且由于海底的潮汐加热作用,很可能能在那里发现与地球海底的深海热泉口相似的条件。因而那里也可能支持生命的存在。

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图片来源:太平洋火山带2006潜艇探索行动(Submarine Ring of Fire 2006 Exploration),美国国家海洋大气管理局热泉项目(NOAA Vents Program)。

当我们把目光投向太阳系外那广阔的宇宙,生命有着无限的可能,甚至可能找到类似于地球的生命。我们不仅识别了恒星周围的行星,还鉴别出以下几类行星:

  • 与地球质量、大小和密度大致相当的岩石行星。

  • 宜居区中的行星,或与恒星相距适当距离,表面具有液态水海洋的行星。

  • 可以通过光谱测量其大气并确定其大气的分子成分是什么的行星。

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图片来源:ESA(欧空局) w/David Sing做了修改

当然,最终目标是要使一颗行星具备以上三个条件,并找到一个生物标记,即能说明那里有生命存在的毋庸置疑的证据。 到目前为止,我们可以观测得到前两个,但是最多却只能观测与海王星大小相仿的行星的大气层。 这需要望远镜技术取得重大进步,例如开发和部署遮星伞或是10米级太空望远镜,以达到能观测类似地球大小的行星的大气层的水平。

但是为什么仅限于我们自己的银河系呢? 毕竟,哈勃太空望远镜向我们展示了,无论我们在这里,我们自己的星系中,发现了什么——生命、像我们这样的生命抑或是其他智能生命等——还有成千上万的其他星系点缀在远方,每个星系都有千百万个生命的可能。

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图片来源:NASA/数字巡天(Digital Sky Survey),空间望远镜研究所(Space Telescope Science Institute,STScI),图示的天空被选中做观测,观测距离比之前的都要远,此图片由哈勃太空望远镜拍摄。

在上世纪90年代,人类曾经选择做的最勇敢的事情之一就是使用哈勃太空望远镜,将其指向一片……什么也没有的天空;甚至强大的地面望远镜也看不到任何星系、星云和恒星的天空。

我们对着这个同一个的区域拍摄了整整342张照片:相当于花费了约10天的连续曝光时间。 如果没有发现任何东西的话,这可能就是对哈勃太空望远镜的宝贵观测时间有史以来最巨大的浪费。 毕竟,我们以前从未做过这样的事。 我们使用望远镜是观察那里究竟是什么,而不是去寻找那里可能有什么。 但是第一次,我们做到了。 在哈勃第二代广域行星相机(Hubble’s Wide Field Planetary Camera 2, WFPC2)的助力下,以下就是我们所看到的。

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图片来源:R. Williams (STScI),哈勃深场小组和NASA。

当然,这其中有五六颗晦暗的恒星是在我们的银河系中的,但除此之外呢?数千个星系:差不多有3,000个!就在这一片小之又小的夜空中! 自从第一次观测开始,我们就一直在不断地向着同一个方向发起攻坚——看得再深,再深一点。用更好的相机技术(和更长的观察时间)充分利用每一个远道而来的光子。在这之后,我们终于了解到了——但这仍然是一个下限——我们可观测的宇宙中至少有大约2000亿个星系。

然而,在这一切之后,在发现了那一小片夜空有什么之后,在我们的太阳系的其他世界;在其他恒星周围的类地行星,在茫茫星海中的无尽生命可能,我们的探索之路上有这样多的可能。

但是。尽管如此,我们也只有一个地球。

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图片来源:NASA,阿波罗8号。

这张照片——著名的“地出”——是人类第一次用肉眼看到地球的全貌。目睹秀丽的地球从另一颗星球的天边升起,宇航员比尔 安德斯(译者注:根据NASA的记录,应为William Alison Anders,威廉 安德斯)有感而发,

我们历尽万难去探索月球,而其间最重要的发现则是地球。

每个宇航员在离开地球和看到下面的世界时的描述都令人动情。他的伙伴,阿波罗8号宇航员弗兰克·博曼(Frank Borman)如下说:

当你终于站到月球的土地上回首望向地球时,所有的那些不同与种种民族特征都会交融在一起,你会有一个想法,也许我们真的同属一个世界,为什么我们就***不能学会像个像样的人一样同别人共处呢。

其他从太空看到我们小小的蓝色世界的宇航员也表达了类似的情绪,比如阿波罗11号宇航员迈克尔·柯林斯(Michael Collins):

当我望向地球时,有一种凌驾一切的古怪的感觉,那就是,我的上帝,那里那个小东西是如此脆弱啊。

阿波罗9号和15号宇航员戴夫·斯科特(Dave Scott)这样说:

它真是一片绿洲——而且我们并没有很好地对待它。我认为对这种意识的提升对拯救地球很有贡献。

阿波罗14号宇航员埃德加·米切尔(Edgar Mitchell),用带着一些颜色和热情语言表示:

你马上就有了一种超越国别的意识、一个以人类为本的目标、对世界状态的强烈不满以及对这个世界做点什么的强烈冲动。从月球上看,国际政治看起来是如此得小肚鸡肠。让你直想抓住一个政客的脖子,把他拖到25万英里外,然后说“看看这个,你个***。”

但也许最好的一句来自阿波罗7号宇航员沃利·席拉(Wally Schirra),他总结他的太空旅行如下:

我离开地球三次,发现他乡无处可寻。请务必好好照顾地球太空船。

因此,当我们展望未来时,当我们在宇宙中探索时,当我们增加对一切的认识和理解时,请记住我们的存在是多么纤巧而脆弱。记住,这个世界花了数十亿年的时间才孕育了人类,而我们存在的时间仅是九牛一毛。如果我们对世界漠不关心;那在我们目前面临的数百个问题中,随时都可能有一个会把我们自己从这个浅蓝色的世界中抹去。

今年是第46个地球年,但每天我们都在影响和改造世界。当然,无论是有或是没有我们,它仍然会继续旋转、沿轨道前进并像这个宇宙的其他星球一样继续运行。而我们的未来由我们自己决定。让我们一同尽力把这个世界变得更好吧!。

作者: Ethan Siegel

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