[月球探索]漫谈月球上的生命问题及其他

释放双眼,带上耳机,听听看~!

(选自天文爱好者2001年第五期。作者傅德廉)

每逢皓月当空,总会引起人们许多美妙的遐想。古今中外的许多神话故事和文学作品,更是把月球描绘成拥有琼楼玉宇的仙境。嫦娥奔月,就是最动人的故事之一。据《淮南子·览冥训》记载,后羿向西王母求得不死之药。他的妻子嫦娥把药偷吃了,然后她就轻飘飘地飞向月宫,永远住在了那里。

月宫虽然美丽,却非常孤寂冷清。唐代著名诗人李商隐(813~858年)的《咏嫦娥》诗,对此作了十分引人入胜的描写:

云母屏风烛影深,

长河渐落晓星沉。

嫦娥应悔偷灵药,

碧海青天夜夜心。

在另外的一些诗词中,还有用来描写月亮的许多美称,例如冰轮、玉兔、婵娟、广寒宫等。

至于那些描述月球上具有生物和人类的科幻故事,更是动人心魄。1809年,美国作家华盛顿·艾尔文(Washington Irving)发表了题为《月球人》(the man of the moon)的一篇科幻故事,想象力十分丰富,虚拟了一种具有绿色皮肤的月球人形象。经过其后的一再传闻、加工,逐渐地塑造出一个颇为著名的外星人形象:小绿人。

有人猜想宇宙间可能存在一种绿色皮肤的智慧人种,能够直接吸收恒星的光能量,自身进行光合作用,制造养料以维持生命。他们非常聪明,大脑发达但身材矮小,所以被叫做小绿人。

这种只存在于童话世界中的小精灵,一旦被杜撰出来,便不胫而走、广为流传,以致于被视为是外星人的某种典型代表。因而,当代的一些技术上非常先进的、旨在探索外星生命的科学活动,也常常被戏称为是在寻找小绿人。

1835年,《纽约太阳报》由于连载了描写月球生命世界的科幻故事,使得该报的发行量猛增,虽经天文学家撰文,指明了该故事是虚拟的,但广大读者仍然信以为真,兴趣不减。可见,大家是多么地期望在月球上找到自己的小伙伴啊!那么,到底有没有月球人呢?

由于月球的质量只有地球的81分之一,其引力也只有地球的六分之一。加上自转慢,一个白昼或黑夜大致相当于地球上的15天。月球白昼时,表面温度可高达127℃,夜间则可降至-183℃。空气和水都会从月球上散逸。所以月球上没有大气层和液态水,也就不具备存在生命的条件了。

宇宙飞船的出现,为对月球的研究提供了前所未有的科学手段。携带众多科学仪器的宇宙飞船,能够飞临月球附近或直接降落在月球表面,进行尽可能详细的精确探测。1959年1月2日~1976年8月9日,苏联先后发射了月球1号至24号空间探测系列航天器;美国则于1961年8月23日~1965年3月24日发射了九个“徘徊者号”、1966年5月30日~1968年1月8日发射了七个“勘探者号”,以及1966年8月10日~1967年8月1日发射了五个月球轨道探测器,对月球进行了多学科的研究。特别是美国1960年着手实施的阿波罗登月计划,前后历时12年,先后参加此项工作的有四百万人,花费约250亿美元。十二年间共发射17艘阿波罗号宇宙飞船,其中包括六次成功的载人登月飞行,先后有12名航天员登上了月球,总共在月球上逗留了约三百个小时,进行了大量的科学考察和现场实验,还取回了403公斤的月球岩石和土壤样品。科学家采用各种精密的方法和分析仪器,对这些样品进行了非常精确的化验分析,得到了许多关于月球的新知识。

把月球土壤粉碎并加入各类培养液,在各种温度下进行反复培养,始终没有出现任何的生命迹象。采用放大30万倍的电子显微镜检测,也未能发现任何的有机物或任何生物化石的痕迹。

对月球岩石的分析,没有找到含水的矿物。月球岩石中的挥发性物质极少,而高熔点的金属矿物则较多。这说明了月岩是一种岩浆岩。

根据这些结果,可以断定月球上不存在生命。这对于那些热切期待在月球上找到生命的人们来说,真是个扫兴的坏消息。

但是,在一系列对月球进行科学考察的活动中,却有一件同检验生命迹象有关的意外收获。阿波罗12号的航天员,找到了曾被“勘探者3号”遗留在月球上的旧摄像机,并将其带回地球。令人惊奇的是,在这台旧摄像机里居然发现了活的细菌细胞。这应该是探测器发射时从地球上带到了月球上的细菌,而不是月球上原有的生命。经过两年半之久的月球极端环境的考验,这些细菌竟还能存活,这确实太出人意料了。

虽然月球上不存在生命,但利用月球的特殊条件,建立大型科学基地,更好地从事宇宙探测和搜寻地外生命,则是大有可为的。

首先,月球上几乎没有大气和月震,并且有足够大的地方,可供建立大型科学设施。宇宙天体的全部电磁波谱中包含的辐射信息,均可几乎不受干扰地到达月球。近年来,科学界考虑在月球上建立一个大型光学干涉仪,其名称为“月球光学-紫外-红外综合阵列”(简称LOUISA)。它的分辨率将比地球上最大的望远镜提高十万倍。如果用它来从月球上观察地球,能够分辨出一角硬币大小的物体。这种仪器可以用来对恒星进行精确观测,看看它们是否拥有行星,并可对这些行星进行光谱学观测,查明它们大气层的化学成份,以判断那里是否存在生命。此外,还可以考虑在月球的环形山内建造直径达到1500米的大型射电抛物面天线,用来接收来自银河系各个部分的中性氢区21厘米射电辐射,对其进行精密分析,检测其中是否有能够证实外星人存在的带有人工特征的无线电信号。而在地球表面进行这类观测,会受到许多难以排除的复杂干扰。

为了进一步扩大对宇宙的探测范围,需要在宇宙空间设置一些必要的中转站。作为地球的近邻,月球是第一个理想的中转站。月球有坚固的表面和丰富的矿藏,而且引力只有地球的六分之一。物体从月球表面的逃逸速度,只有每秒2.4千米。因此,在月球上用较小推力的火箭就能发射大型的宇宙飞船。

月岩中含有大量的硅酸盐,可供制造各类建材。月球上的矿藏铁、钛、铝以及其他地球上缺乏的稀有元素,可以就地开采冶炼,用来制造各种设备,供空间站使用或运回地球。由于没有大气层的阻挡,在月球上可建立高效率的大型太阳能发电站,为各类开发活动提供充足的能源。

为了大规模从事月球的开发活动,可以考虑建立一条地月系空间运输线,以保证地月之间的各类运输活动。其主要构成部分,是用航天飞机在距离地面300至1000公里的低轨道上放置一个空间拖船。拖船由船体、对接机构、能源系统和辅助系统构成。功能齐备的载人空间拖船,在离开航天飞机开始自主飞行之后,可以向空间发射低轨道人造卫星,还可以由低轨道跃进高轨道,并转换到绕月运行的轨道,成为月球空间站,把载人或不载人的登月舱发送到月面,或把登月舱从月面回收,再由航天飞机把舱里的人或物送回地球。到那时候,人们到月球上去旅游观光,也就不是难事了。

开发月球的活动中,还有一个极为重要的问题,就是水的问题。人们猜想,月球上的许多峡谷,可能是从前的河流的遗迹。并且在月球上也存在着极微量的水蒸气。因此,月球上的水也许并没有全部散逸,而是隐藏在月球的土壤和岩石内,有可能被开采出来,以供人类利用。

在阿波罗登月计划的二十多年后,美国又发射了一个称为克莱门汀(Clementine)的环月飞行宇宙飞船。据说利用这一飞船上的仪器,在月球的极地可能已经发现了冰。这对人类重返月球,建立永久性的月球基地具有重大意义。因为一旦发现了冰,也就等于找到了水。从事月球开发的人员在那里就有了生存的保障。同时也可以把水电解为氧气和氢气,用来制造火箭飞行所需的燃料,在月球上建立火箭燃料补给站,以便更有效的支持空间探测飞行。

我们在这里谈到的月球开发的前景,并非只是一种设想。美国于1989年已提出了一个庞大的空间开发计划,从20世纪末到21世纪初,分三步进行。第一步已在实施中,这就是建立“自由号”空间站。这是第一个大型的永久性的空间站,其主体由多个密封舱、不密封舱、太阳能电池帆板和中央桁架等部分构成。还有一些可以与主体相配套并可自由飞行的航天器,与主体一起构成空间站的整个群体。这些配套系统主要包括:

(1)太空平台,这是搭载科学仪器,在轨道上独立飞行的无人航天器。

(2)轨道机动飞行器,这也是一种无人航天器,用来担负空间站和太空平台式人造卫星之间的运输和联络任务。

(3)载人机动飞行装置,这是一种可供航天员背在身上,在太空中单独进行活动的工具。

自由号空间站将在距离地球700至800公里的轨道上运行。其中常住航天员四人,并且定期轮换,保证其长期在太空的运转。它的轨道降低后可以再升高,其中的设备用旧了可以更新,燃料也可以不断添加补充。

这一空间站可供研究长期失重对人体生理的影响,试验长期宇宙飞行的技术与设备,并在太空条件下研制新材料。更为重要的是,将可充当月球基地建设和火星载人航天的中转站。

空间开发计划的第二步,是建立月球基地。首先建立大型的太阳能发电站、月球太空港、月球观测室和实验室以及月球产品加工实验工厂。随后将陆续建成采用月岩和月壤为原料的氧气提炼厂,以及供天文学和物理学研究专用的大型实验设施。大约到2025年时,有望在月球上逐步建成各种无人操作的生产机构,并可定期向地球的同步轨道平台、太空工厂和空间站等提供月球上的产品。届时月球基地上的工作人员可达两百人左右。

空间开发计划的第三步,是把已建成的月球基地作为中转站和补给站,实施着陆火星的载人航天任务。

可以肯定,随着人类开发活动的深入发展,月球基地必将日益繁荣昌盛。

月球曾经是神话传说里的美丽仙境,我们人类将会把它建设得比神话里的仙境更美丽。如果嫦娥有知,她会怎么想呢?我们不妨也来试做一首咏嫦娥的诗,以喻其意:

遨游广寒觅素女,

玉兔笑迎新邻居。

嫦娥不悔偷灵药,

月宫喜架通天梯!

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