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移居太空,你准备好了吗?

2013-04-29汀兰

发明与创新·中学生 2013年7期
关键词:殖民地重力火星

汀兰

在雄心勃勃的私营公司的引领下,探索太空居住地的新时代初露曙光。欧洲一个由私人资助的“火星一号”项目计划于2023年前在火星上建立人类殖民地,而极地探险家斯耶格伦夫妇也正筹划去往火星的个人探险——太空移民的时代就要来了。

谁将成为太空移民?

目前科学家们对太空移民有三种想法:一是火星移民。利用火星本地资源生产水、氧气和建筑材料,以保证火星殖民地的自给自足。二是建造自由漂浮于太空的殖民地——利用来自月球和小行星的金属建造巨大的太空城,太空城通过自转产生类似地球的重力,将能容纳几千人居住。最后一个设想是“太空方舟”,它是一种能乘载数千名太空移民的巨型太空船,人们乘坐它离开地球,体验没有回程的航行。

虽然移居太空听起来令人兴奋,但并不是每个人都有机会得到这张通行证。

首先,太空移民必须是遗传学上的健康个体。移民群体的命运在很大程度上由第一代移民的基因构成所决定——即便只有少数移民携带了遗传病基因,这些基因也会在后代中广泛传播。其次,太空移民还需保持整体上的基因多样性,如果所有成员基因完全相同,一次疾病爆发就可能使他们全部覆灭。

正如所有的交通工具都对所载人数有所规定一样,太空移民的总人数也受到一定限制。在火星殖民地,人口可以增长并扩展到新的疆域,但在“太空方舟”中,总人数需一直保持在相对较低的水平,这就不得不考虑近亲繁殖的问题。

一项对阿米什人、印第安人、瑞典人和美国犹他州人的人口研究表明,第一代堂兄妹间婚配后,婴儿的死亡率大约是血缘无关人群的两倍。为了防止出现这种问题,考虑每艘宇宙飞船最少需要配备多少人及移民群体的人口结构(年龄分布和性别比例)等因素显得十分必要。

总之,早期的太空移民应保持个体健康和群体多样性,以便在未来面对新环境时,移民群体自身最大可能地拥有适应新环境的基因。

自然选择的压力

不管选择太空移民时准备得多么周密,可以肯定的是,太空移民离开地球后的生活将充满危险。举例来说,过去几百万年中,人类几乎一直在气压约100千帕的海平面高度生活、进化,呼吸着由大约80%氮气和20%氧气组成的混合气体。然而,在太空建造加压居住区不仅成本高,而且难度大。为了降低工程难度,地外建筑中的气压将比地球上的更低。不幸的是,降低气压和增加氧气含量都会影响脊椎动物的胚胎发育,也会导致流产和婴儿死亡率上升。

其次,在太空殖民地这种空间狭小、人口密集的居住区很容易爆发传染病,这也会给太空移民带来新的自然选择压力。不论免疫和检疫措施多么完善,传染病最终定会席卷太空殖民地,到那时,那些有较强抵抗力的人将有更大机会存活,而抗病能力较差的人则更容易被淘汰。

最后,不要忘记与太空移民一起离开地球的还有许多用来提供食物和原材料的驯化动物和植物,以及人体内对健康起着关键作用的微生物,自然选择的压力同样也会作用在它们身上。

不可控制的因素

太空移民到底会进化出什么样的生物机能以适应新的环境,很大程度上取决于在太空居住区建立的大气和化学环境。科学家们虽然能够控制大部分因素,不过另外两个重要因素——引力和辐射却难以控制。

例如,火星移民将感受到完全不同的引力环境,因为火星上的重力只有地球的1/3。在地球上,为了克服较大的重力,人类需要强健的躯体,而在火星上,较小的重力更利于生长出轻柔灵活的身体结构。

辐射会导致变异,而任何太空殖民地所能提供的辐射保护都无法与地球大气层和磁场相比。科学家们还不能确定太空辐射会导致人体出现哪些变化,他们唯一能确定的是,自然选择将使太空移民对辐射有更高的抵抗力。

新的太空文化

科学家们对人类移民史的研究表明,虽然移民们倾向于保留原有的传统和习俗以维持文化的认同感,但他们同时也会创造出在新环境中生存所需要的新传统和习俗。例如,大约公元800年,斯堪的纳维亚人首次迁移到冰岛,他们仍然崇拜挪威众神、讲维京语,但随着在这片未知土地上不断探索,他们很快就发展出了完全不同的烹饪和饮食方式,以应对严酷的冬季。

在火星上,这种文化适应现象将在许多方面显现出来。在有着独特材料和结构的火星建筑中,由于气压较低,氧气含量较高,声音的传播可能与地球上有所不同——尽管差别并不明显,但可能影响火星移民的发音和语速,从而使其产生火星腔,甚至火星方言。

另外,火星上更小的重力可能会影响人们的肢体语言——这是人类交流方式中非常重要的一种,进而影响各种表演艺术。当多个微小的变化积累起来后,火星文化就会从地球文化中分化出来。

在高速飞离地球的“太空方舟”中,也将发生深刻的文化改变。例如,在没有昼夜和年份的情况下,飞船上使用地球计时的方式会保持多久?移民们有可能会放弃以过去某个事件(例如,当他们永远离开地球之时)为起点的计时方式,而是将抵达某个遥远“太阳系”的时间作为参照点,采用倒计时的方式。

看来,移居太空并没有想象中那么简单,仍有待许多工程和技术领域的进步。庆幸的是,科学家们对在地球家园之外开拓新的生存空间充满信心,也正是由于他们的不断探索,人类才得以更好地发展。否则,总有一天我们将会与地球上其他物种一起灭绝——正如那句关于人类未来的名言:“要么遍布宇宙,要么终将毁灭。”

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