人類星際殖民的跳板:土星最大衛星「泰坦」,會是下個地球嗎?

人類星際殖民的跳板:土星最大衛星「泰坦」,會是下個地球嗎?
Photo Credit: NASA Public Domain
我們想讓你知道的是

書中一位教授說:「是的,我們在泰坦發現了一種不靠水維繫的生命形式⋯⋯我們在『泰坦是人類殖民的適合居住地』確認表上得打個星號,泰坦確實能滿足委員會要求檢查的所有標準。」在考慮移民外太空的可能性時,有些星球看似有生物存在,但我們有時卻沒有考量到它們的生存模式,或許和地球生命有嚴重衝突。

唸給你聽
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文:查爾斯・渥佛斯、亞曼達・R・亨德里克斯

未來

全球各地隨著氣候危機越演越烈,有了激烈的爭辦與討論,也出現了永無止境的猜測。大家都在猜,到底有多少人可以真的離開地球,殖民到其他地方。電視24小時不間斷地播放海岸災難新聞與沙漠遷移系列報導,通常還會請來一、兩位專家,大談人類在土星和木星衛星上的生存能力。

決定殖民目的地的部長級會議終於在日內瓦召開。一個颶風才剛毀滅了紐澤西州與北卡羅萊納州僅剩的幾個美國東岸堰洲島,並讓大浪掃進內陸城鎮。在紐約,巨浪淹過尚未完工的布魯克林大堤,毀了康尼島(Coney Island)和布萊頓海灘(Brighton Beach)附近的街區,並淹沒了地鐵B線、D線和Q線;對於這樣的災難,人們已習以為常,新聞報導聚焦於日內瓦那場看似露出一線曙光的會議。

華美大廳裡的每個人都很清楚有哪些選擇,但已經沒有悠閒聽取簡報的餘地了。不公開的新數據從外太陽系傳送回來,不管數據怎麼出人意表,都將在這次會議上揭曉。畢竟行星優先化國際委員會(International Commission on Planetary Prioritization,ICPP,譯注:此為虛構組織)一直是暗中運作的。

主持ICPP科技委員會的教授走往講台時,掩不住臉上自得的笑意。身為知名天才、諾貝爾獎得主,又因擅長惡毒玩笑而深受媒體寵愛,他有著充分的地位和自負,能以那種對一整班大學生講課的傲慢氣勢,站在整排的各國強權領導人面前。

教授打算藉著回顧在場每一位領導者、秘書和總統科學顧問都已熟悉的背景資訊,來拉長他在聚光燈下的時間。他提醒他們,委員會的指示是要尋找一個能滿足下列四重考驗的新世界:

  • 殖民地必須能讓家庭得以生活,且能平安地繁殖
  • 殖民不能有發生滅絕災難事件的風險
  • 作為長期投資,殖民地必須有經濟實用性
  • 殖民地若與地球失去聯絡,必須能自給自足

「我認為我們都已經知道在火星和月球上都不適合打造自給自足的殖民地。」他說,「它們的優勢在於靠近地球且受到充分認識,我們是到得了,但沒有大氣,我們永遠都只能住在防護罩或地底下的加壓居所裡頭。就如我們已知的,這種密閉物只要有一個穿孔就會導致毀滅性災難,而穿著太空衣的短程行動始終會複雜危險。」

「就算我們克服這些難題,我們的社會科學家所提供的證據仍舊指出,人類不想永遠身處在地底。在地球上我們可以做到這點;我們看過替某些超級富豪打造、用來抵擋氣候與放射能災難的地下小空間,那些設施到頭來通常被棄置不用。」

「月球上有水,但不僅有限,而且不容易收集。中國人打造了一座設施來從月球極地掘冰,並以太陽能電解產生氫和氧,但該設施的用途僅限支援他們自己的月球任務;火星上的水也同樣難以收集。」

「在月球能量生產的部分,我們和中國基地這種較大型設施有著共同利益,可以使用太陽能板產生能運回地球的高濃度燃料。至於我們的經濟能力是否支持這種想法,或者整個流程中,在軌道上進行並用雷射或微波將能源射回基地是否較為合理,我們還不確定。無論如何,地球的能源還是太便宜,使得這種投資在可見的未來裡依舊缺乏可行性。」

「月球表面也有稱做『氦3』(helium-3)的氦同位素,十分有希望被用於核融合反應爐。可惜的是,要打造產能比耗能還高的商業性核融合反應爐,我們的技術目前仍然落後數年;而且我們已知如何打造的反應爐,不但太大技術上也十分困難。它們短期內不可能啟動,如果我們真能讓核融合成功,我們就能在可獲利的前提下,開採氦3並從月球帶回來。」

「但那只能滿足我們的眾多標準之一。如果開採資源確實成為月球的有效財務模式,那可能就無法導出月球殖民化的結果。以這種三天往返的航程來說,只送工作人員到月球,遠比把他們全家都搬到月球生活要簡單多了。而且,我們始終看不出月球基地有任何能夠自給自足的希望。」

「火星有許多冰凍水,但缺乏生命證據這點讓人很頭疼。我們很確定,火星有充分的理由會是不毛之地。此外,我們也沒在火星發現可用能源。就算用上最好的形容詞,火星也不會比月球更具吸引力,而且,就我們從NASA載人任務計畫的發現看來,人類想到達火星的難度也比到達月球高上許多。

「下一個相對較近的可能殖民目的地是金星。最近一次把探測機送達金星已經是幾十年前的事情了。那裡有充足的大氣。事實上,那裡的大氣壓力等同於地球海底三千英呎(914公尺)深處的壓力。此外,金星大氣也被酸物毒化,還熱到可以融化鉛塊。」

「你們之中正參與全球暖化論戰的人,或許會有興趣知道為什麼金星那麼熱:那裡的大氣是厚重的二氧化碳。金星被失控的溫室效應烤熟,就跟我們地球正在經歷的現象走到最後一樣。」

教授現在讀著一張由公眾事務組交給他的卡片,聲音裡帶著虛偽的嚴肅:

「然而,我獲得指示要在此強調,我們還不知道目前為止我們消耗化石燃料所排放的二氧化碳,足不足以使地球像金星那樣無法生存,這還需要更多研究。」

他回到他的話題:

「另一個殖民地的選擇在更遠處,也就是外太陽系。太陽在那一頭更顯黯淡,行星則由氣體構成。我們不能在木星或土星上打造太空站,因為那些行星沒有可以在上頭蓋東西的堅實地面。它們比較像是不夠大所以無法點亮的太陽:全部都是大氣層。」

「我們針對在土星或木星大氣層建立殖民地的想法做了一些研究。只要有浮力正確的居所,在這兩個氣體行星上都可以像船一樣,飄在預設的水平大氣層上,提供適當的重力和穩定的生活平台。」

「這想法滿足了我們絕大部分的行星選擇標準:免於放射線和微型隕石傷害、來自外部的氣壓,也因此沒有爆炸性減壓的危機;可以提供某些所需材料的大氣層。我們在那裡可以跟在月球一樣採收氦3,所以那是未來可以預期的好處。但我們在那邊也無法擁有現成的能源和較重的原料。」

坐在前排的美國國務卿,放聲清了一下喉嚨:

「麻煩教授直接往下講。沒有人想要住在木星船上,我們就直接進入報告正題吧:土星和木星的衛星。」

教授停了一下,然後點開投影機。來自薩根探測機(過去稱作泰坦土星系統任務)栩栩如生的快速影像,顯示土星以及其衛星高速飛過。影像本身就說明了一切,教授還是口述補充。恩克拉多斯的裡側很有意思,外側看起來則像一個冰做的撞球母球;歐羅巴探測機看到的也是一樣的情形。沒有大氣層,有許多水,但也就這樣而已。很難想像人類住在那裡的樣子。

「我們設計這些太空船時是想尋找生命。」教授說。「當時尋找殖民地點不是優先目標。我們並沒準備好要針對搜尋生命作詳細說明,但我們可以說,這些衛星從人類居住觀點而言太奇怪,而我們不認為有誰可以真的住在那裡。」

畫面上,太空中一顆朦朧的橘色星球現身、拉近,直到占滿螢幕。

泰坦 Titan_土星 衛星
Photo Credit: Kevin Gill CC BY 2.0
泰坦

「然而,泰坦是另一回事。」教授說,「如果我們可以帶著最原始的材料平安抵達,這個地方就會符合所有我們尋找殖民地的標準。」

螢幕上的影像切換到一片在鏡頭下平緩退去的橘紅地景,海岸線上,陰暗的波浪輕柔地拍著沙與卵石混雜的海灘。

「我們已經在泰坦的數個不同地帶觀察過眾多類型的表面物質。我們現在可以精確描述,那是由碳氫化合物構成的土壤,而那些底岩則是水冰與一些氨混合而成。大氣層由氮組成,裡頭的雨雪成分是炭與氫;也就是說,那些都是甲烷(CH4),以及乙烷(C2H6)。沒有氧氣,就只有結凍H2O裡的氧原子。」

「所以這是一個地貌像地球的地方,有湖和山丘、海灘和沼澤,但所有東西都是不同材質形成的。地球有一個鐵核心,泰坦則是岩石核心。地球有岩石地函,泰坦則是飽含水份的泥濘地函。地球有礦物和有機物混合的土壤,泰坦的土壤全是有機物。」

房間後側傳來人聲:「恐龍去哪兒了?沒有恐龍的話,怎麼會有有機土壤和化石燃料?」

「啊對。」教授說,「外行人。」

教授以一個狡猾的微笑暫停。

此時,教授投影出泰坦湖面下的動態影像。「這影像來自我們的可潛航浮圈。這些影像一直是我們的高級機密,你們是第一批看到影像的圈外人。我們不確定要怎麼稱呼這些在影像邊緣飛奔的物體,牠們似乎自主地移動著。你們都曉得,這片海洋大約有蘇必略湖(Lake Superior)那麼大,基本上由甲烷、乙烷和乙炔構成。沒有水,所以我們不確定要怎麼稱呼那些生物。用『魚』的話就意指水也存在泰坦上了。」

整個房間轟然炸開,教授咧嘴大笑。

「是的,我們在泰坦發現了一種不靠水維繫的生命形式。」他在一片喧鬧中嚴正說明,「而且,我要加上一句,我們在『泰坦是人類殖民的適合居住地』確認表上得打個星號,泰坦確實能滿足委員會要求檢查的所有標準。但我們沒有提出過考量與上面既有生命發生衝突的可能。」


當前

在泰坦上,生命可以基於和地球生命截然不同的化學成分而存在,甚至也已經有證據證明確實如此。

在地球,來自太陽的能量透過二氧化碳、氧和水的化學作用來推動生命。植物和藻類利用太陽能把水與二氧化碳結合,釋放氧氣並儲存糖分。動物、真菌在燃燒過程中,都把植物儲存的糖分與氧氣重新結合來消耗,利用其中的能量並放出水和二氧化碳。自古以來,碳原本在光合作用和呼吸作用的相對平衡中來回傳遞,直到像人類這樣的智能物種出現的今日,我們大量燃燒古代光合作用產物轉化而來的化石燃料後,加速碳的釋放,造成這種系統失去平衡。

在泰坦上就沒辦法這樣,這是因為不存在氣體氧,而水分又全部凍結的緣故。但如果生命的關鍵是一套能把能量傳給生物的可更新化學循環,那麼這種循環的確就存在。上層大氣裡的碳氫化合物,在化學鍵裡儲存了來自太陽的能量,並以降雨方式來到星球上。動物能夠收集這些能量嗎?在地球上,有些怪異的細菌確實是從碳氫化合物的化學鍵中吸取養分。在泰坦上,蒸發與降雨的循環,補充了由太陽轉變來的碳氫化合物供應量,那可以成為甲烷基礎生物的持續性能源。

星際殖民的跳板

泰坦可以是從地球出發,到星際殖民用的跳板,如果這一跳不算太遠的話;目前的科技還無法讓我們順利到達。事實上,人們光是從泰坦的古怪大氣層和碳氫化合物構成的地貌來學到一些知識,就已經花了數十年,一方面是因為這趟單程旅行就得花上七年,也因為贊助金額並無法讓任務太頻繁的升空。以目前的花錢速度和科技發展速度,我們、或者我們孩子的有生之年,恐怕都無法讓人類登陸泰坦,而建立殖民地更是遙遙無期、沒辦法預測。

NASA的預算在1966年達到高峰,佔全美經濟的1%。我們永遠無法從阿波羅號的光榮成功中回過神來。而要把一個殖民地弄到泰坦,需要的是比阿波羅計畫,甚至比我們曾嘗試達到的任何成果都還要大上太多的東西。我們會需要一班滿載貨物的太空班機,而不是只送一個脆弱的小膠囊到泰坦而已。這項重大的工業建設,會比政府至今花在科學上的經費還要多上太多。

但是,到了那個時候,讓我們抵達泰坦的,或許已經不會是政府了。

相關書摘 ▶人類要想盡辦法逃離地球,還是有比宇宙殖民更便宜的方案?

書籍介紹

本文摘錄自《地球之後:我們把地球破壞殆盡後,讓另一個星球為此付出代價?》,光現出版

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作者:查爾斯・渥佛斯(Charles Wohlforth)、亞曼達・R・亨德里克斯(Amanda R. Hendrix)
譯者:唐澄暐

大多數人對「宇宙殖民」的想像,可能是所有的人類都遷移離開地球,只留下一個死寂的星球。

本書的兩位作者要告訴你的是:或許我們絕大多數人,最後都會留在地球上。因為——即使是再過一百年、兩百年,太空旅行或太空殖民能夠成真,這也會是一段非常昂貴的過程。不管是可以乘載人類到另一個星球的太空船,或者是打造殖民星球上可供人居住的環境,又或者是地球需要提供的支援,都將是非常昂貴的開銷。地球上(截至目前為止)的七十億人口,絕大多數最後可能是住到地下,或者是繼續忍受已經被人類破壞殆盡的環境,而不是前往全新的世界。

本書作者亞曼達・R・亨德里克斯博士(Amanda R. Hendrix)是一位行星科學家,在NASA的噴射推進實驗室工作二十年。身為卡西尼土星計畫的研究者,她的研究專注於土星衛星。透過實際在NASA的所見所聞,她不但提示出我們日後最有可能置產的地點(泰坦!土星最大的衛星)也描繪出總有一天我們必須在地球之後,找到另一個可以安身立命的所在。然而,兩位作者也在書中提示我們:若有一天,地球的環境被毀壞到宇宙殖民的必要迫在眼前,我們將面臨的不會只是技術上的難關,還有倫理上、道德上與利益上的各種衝突。

地球之後_書封
Photo Credit: 光現出版

責任編輯:游家權
核稿編輯:翁世航