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鄭永春:未來一百年,人類將走向哪里

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鄭永春 中國科學(xué)院國家天文臺研究員

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從人類和地球的角度來說,一百年時間不算長,也不算短。在最近的一百年時間里,人類的科技和生活都發(fā)生了日新月異的變化。那么在未來的一百年時間里,人類又將走向哪里?

通過觀察“星軌”,即星星劃過的軌跡,我們能夠直接感受到地球的轉(zhuǎn)動。地球的自轉(zhuǎn)周期是24小時。正因有這樣傾斜的自轉(zhuǎn),再加上太陽光交替直射南北半球,我們才有了晝夜和四季。雖然在文學(xué)上常說太陽每天新升,但在科學(xué)上,我們還是要有一個科學(xué)的視角,既以此觀察我們自己,也以此觀察地球、宇宙。

1977年,“旅行者”1號、2號兩艘無人外太陽系空間探測器發(fā)射升空。之所以要發(fā)射兩艘探測器,是因為要確保航天任務(wù)的成功,就如同“嫦娥二號”是“嫦娥一號”的備份一樣。在“嫦娥一號”順利完成任務(wù)的同時,我們選擇讓“嫦娥二號”做出更低或更遠的飛行。旅行者號也基于此,其發(fā)射時機是很特殊的,每隔176年,太陽系里的木星、土星、天王星、海王星(4顆巨行星)才會近似排列在一個扇面上。這一行星連珠的機會,使得我們可以利用一次的探測器發(fā)射機會去往數(shù)個行星。于是,旅行者號從地球出發(fā),先后利用木星、土星、天王星、海王星實現(xiàn)引力彈弓效應(yīng),借力飛行,如同科幻電影《流浪地球》中所呈現(xiàn)的借助木星的引力對地球進行加速。旅行者號就此成功造訪了4顆行星,所以說其發(fā)射時機是特殊的。上一次這樣的時機是在1801年,那時候中國還是清朝、美國才成立不久。你能想象下一次這樣的時機來臨時的人類世界嗎?同樣是1977年,幾乎是電影史上最成功科幻大片的《星球大戰(zhàn)》上映了,掀起了一場全球性的太空熱。很多人都為影片中描繪的銀河系宏偉場景癡狂,因為在旅行者號造訪4顆行星之前,我們看到的太陽系以及木星、天王星的照片還只是模糊、遠距離的。

然而,就像旅行者1號之父愛德華·斯通一樣,一個足夠幸運的科學(xué)家一生中只能參加兩個半深空探測項目。每一個深空探測項目歷經(jīng)準(zhǔn)備、啟動、克服技術(shù)困難、研制儀器、成功發(fā)射、太空飛行、達到并傳回數(shù)據(jù)等諸多環(huán)節(jié),總要消耗非常長久的時間和金錢,像“新視野”號冥王星探測器于2006年發(fā)射,直到2015年才到達冥王星,一兩年后才把數(shù)據(jù)傳回來供科學(xué)家研究并發(fā)表成果。這還沒有完,2019年1月1日,“新視野”號又抵達了柯伊伯帶(太陽系的新大陸)中的一顆名叫“天涯海角”的星球。我們借此發(fā)現(xiàn)了很多與冥王星大小相似的天體,進而重新定義了太陽系的“八大行星”。在此之上,“新視野”號的核電源還可以供應(yīng)能源到2030年,也就是說,這一項目自1988年左右醞釀開始,將一直工作到2030年,然而能全程參與這一項目的科學(xué)家是很少的。

在對上述現(xiàn)實有了一定的理解之后,我們將一同去回答三個重要的問題——我們?yōu)槭裁匆ド羁眨课磥硪话倌?,我們將走向哪里?我們?nèi)绾巫呦蚰抢铮?/p>

一、我們?yōu)槭裁匆ド羁?/strong>

1.地球與天文災(zāi)難

2013年2月15日早上9時26分,俄羅斯小城車?yán)镅刨e斯克的上空,劃過了一道亮光,最后在一處冰面上留下一個直徑6米的坑,那就是“2·15俄羅斯隕石墜落事件”。這一小行星撞擊事件最終導(dǎo)致了1200多人受傷、10億盧布經(jīng)濟損失??茖W(xué)家在那個地方撿到小行星的碎片,也就是“車?yán)镅刨e斯克隕石”,我們的北京天文館里就有一塊。經(jīng)過研究,我們發(fā)現(xiàn)這顆小行星在進入地球大氣層之前的直徑只有18米。一顆直徑18米、如同公交車大小的小行星,經(jīng)過大氣層的燃燒之后還能造成這樣災(zāi)害,是因其墜落速度高達每小時20000公里,而一輛公交車的時速只有每小時20公里。我們要知道,能量和速度是平方比,物體釋放出來的動能是速度的平方,每小時20000公里的動能就是4億(焦),所以才有這么巨大的災(zāi)害。我們?nèi)绻?jīng)??锤鱾€星球的照片,就會發(fā)現(xiàn)像木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、火星、月亮、土衛(wèi)九、土衛(wèi)三、水星等星球上都有密密麻麻的圓形的環(huán)形山(隕石坑、撞擊坑),其中99%以上都是撞擊生成的。月球上直徑大于1公里的撞擊坑就有33000個,地球在月球的附近,我們也一定“難逃厄運”。

地球上已經(jīng)得到確認(rèn)的撞擊坑,大部分分布在北美、歐洲、澳大利亞,看上去是科技、經(jīng)濟越發(fā)達的地方就越多,但實際上不太可能,因為小行星是從各個方向撞過來的,大氣層又基本上是同樣厚的,所以各地被撞的機率是一樣的。中國境內(nèi)得到確認(rèn)的撞擊坑相對較少,是因為基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展、文明古國的經(jīng)久變遷以及我們在撞擊坑研究領(lǐng)域的缺乏。世界上最知名的十大撞擊坑,大部分都分布在人跡罕至的地方,也因此而被比較好地保留了下來。其中,在墨西哥灣尤卡坦半島的巨大撞擊坑,生成于6500萬年前,其撞擊使大量塵埃進入地球的平流層,擋住了太陽光,導(dǎo)致了全球海洋凍結(jié)、極地冰蓋擴大、地表氣溫驟降、大約80%的生物物種滅絕。誠然,以人類與恐龍的發(fā)展而言,站在人類的立場上,這一次撞擊事件并不完全是壞事,即:正是老的物種滅絕了,新的物種才得到了繁榮發(fā)展的更大機會。

由此可見,地球上的我們會面對各種各樣的天文災(zāi)難——超級火山爆發(fā)、超級地震、超級海嘯、小天體撞擊地球、地球磁場倒轉(zhuǎn)、超級太陽爆發(fā)……其中,地球磁場倒轉(zhuǎn)就是我們極少關(guān)注的災(zāi)難之一。我們現(xiàn)在的指南針是指北的,但歷史上它曾經(jīng)確實是指南的,因為地球上的磁極一直在飄移,比如從1800年前后到2000年前后,我們能夠發(fā)現(xiàn)地球北極點的明顯變化。大洋中脊兩側(cè)的巖石就像一本“地質(zhì)”歷史書一樣,歷史上這些新生的巖石就記錄了當(dāng)時的磁場,我們能夠從中得知地球的磁場每隔幾十萬甚至幾萬年就會倒轉(zhuǎn)一次,而最近已經(jīng)有70萬年沒有倒轉(zhuǎn)過了,我們也無從知曉下一次倒轉(zhuǎn)會在什么時候發(fā)生。

2.地外生命與文明

宇宙中有沒有生命?如果有,“他們”會在哪里?如果“他們”向地球發(fā)來信號,我們需要回答嗎?我們要怎么回答?宇宙中每一顆恒星的周圍都很有可能有行星的存在,那么多行星里面很有可能存在像地球一樣的行星,也就很有可能存在像地球上人類一樣的生命。“他們”的文明,有可能比我們更先進,也有可能比我們更落后。但是,有一點必須明確,到現(xiàn)在為止我們?nèi)詻]有發(fā)現(xiàn)任何地外生命存在的證據(jù),盡管人類一直在尋找地外生命。為此,我們發(fā)射了開普勒太空望遠鏡,其使命就是尋找類地行星,并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3000多顆環(huán)繞著其他恒星的行星,其中有100多顆類地行星。然而,這些類地行星離我們非常非常遙遠,我們很難判斷上面有沒有生命。同時,由于恒星發(fā)光發(fā)熱而行星只會反射恒星的光芒,我們觀測這些“暗淡的”行星也是十分困難的。

著名天文學(xué)家、作家卡爾•薩根在其著作《暗淡藍點》中使用了一張“旅行者”號拍攝的地球照片——“暗淡藍點”。結(jié)合“旅行者”號拍下的太陽系“全家福”,我們能夠看到以整個太陽系為基準(zhǔn),木星、地球、金星、土星、天王星、海王星的實際樣貌。

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在這張64萬像素的照片里,我們的地球只占0.12個像素。這是一張極具哲學(xué)意味的照片,“暗淡藍點”正是我們的地球在宇宙中的真實處境。在我們從“旅行者”號的位置“向后看”太陽系,也只能清楚地看到太陽的情況下,試想,地外文明又能否發(fā)現(xiàn)我們的地球呢?

因此,面對著天文災(zāi)難與可能的地外文明,我們必須要去深空。

責(zé)任編輯:王瑱校對:葉其英最后修改:
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