金星上可能建起的云端城市

Image copyright Science Photo Library
Image caption 金星的表面温度太高,酸性太强,无法支持有机生命(图片来源:Science Photo Library)

这里的温度高到可以融化铅,酸雨会腐蚀人身上的肉体,但这是却是一家人安居乐业的绝佳地点。对,是金星,而非火星,有可能成为未来太空殖民者的地外目标。

尽管伊隆·马斯克(Elon Musk)怀有热情,但是如果把火星选为殖民地,就会面临巨大的难题。火星上的大气层太过稀薄,人类无法呼吸。而且火星上非常寒冷,气压极低,几乎没有东西阻挡危险的太阳辐射。

不过金星也有它的问题:它的环境极为险恶。而且我们所知的生活方式在金星是不可能实现的。

金星在表面上有些类似地球,引力是地球引力的90%左右,与太阳的距离比地球近30%左右,但是与此同时金星与地球存在重要且可怕的差别。火星的大气层太少,金星则是过多。金星的大气层比地球厚90倍,主要由二氧化碳构成。纯硫酸形成的云团笼罩着整颗行星。

金星的二氧化碳层所产生的温室效应把太阳的巨大热量留在了行星上,这就意味着金星的表面环境十分恶劣,这是除了太阳表面以外太阳系最热的地方,地表温度超过450摄氏度,足以熔化锌、铅和大多数有机物质。大气压相当于海底1公里的压力,连核潜艇都会被压碎。

Image copyright Science Photo Library
Image caption 20世纪70年代,苏联的登陆车在降落到金星环境恶劣的地表后发回了照片(图片来源:Science Photo Library)

事实上,金星的气压大到地表的二氧化碳也会被挤压成一种特别的状态——“超临界流体”。这种奇怪的物质既不是气体,也不是液体,但是具有两种形态的属性。在地球上,这种超临界流体的二氧化碳是一种危险、特别的物质,被用作工业溶剂和消毒剂,而在金星的表面这种物质已经形成了海洋。

前苏联在20世纪60年代、70年代和80年代向金星发射了多个探测器。并不让人意外的是大多数在到达金星表面前都损毁了,其他的探测器则是在着陆时坠毁。最成功的探测器是金星13号,它在到达金星后维持了两个多小时,但最终因巨大的气压和高温而损毁。它发回的照片上显示的是一个有很多岩石的、干燥的、陌生的世界。

那么我们如何才有可能在那里生活?关键就是避开地表。“金星的问题是地表远低于一个标准大气压的高度,”美国国家航空航天局科学家、科幻小说作家、首次提出在金星生活的想法的杰弗里·兰迪斯(Geoffrey Landis)说,“金星拥有太阳系中除地球以外最像地球的环境。”在金星远离地表50公里左右的地方非常适宜人类居住。

首先,气压很合适,是一个大气压。其次,上方还有足够的大气层可以遮蔽辐射,与地球上大气层的遮蔽程度相当。气温也接近舒适的水平——大约是60摄氏度。虽然还是很高,但是我们的技术可以很好的应对这样的气温。只要上升数公里,气温就下降到合理的30摄氏度,也没有牺牲很多气压和辐射遮蔽能力。因为金星的引力和地球的差不多,在这里生活多年的太空殖民者不太可能患上低引力环境下易发的骨质疏松和肌肉萎缩症。

Image copyright Nasa
Image caption (图片来源:Nasa)

仍然存在的问题是让人窒息的大气层中到处散布着由类似排水沟清洁剂构成的云团。但是在整个大胆计划的背后,这一问题的解决方案可能是最让人愉快的巧合了。二氧化碳比地球上的空气更轻——这就意味着在金星上把氮气和氧气灌入气球后,气球比金星的气体要轻。用地球的气体装满金星上的气球,然后就可以让气球像氦气球一样飞入天际。

所以,在金星上的生存方式就是用氮气和氧气灌满一个气球,然后在气球里面生存。只要气球够大,就会产生足够的提升力,支撑人和物资漂浮在空中。一个巨大的气球还可以做到更多的事情。“一个直径一公里的气球可以抬起70万吨重量——相当于两座帝国大厦。一个直径两公里的气球可以抬起600万吨的重量,”兰迪斯说,“结果就是创造出相当于一个普通城市大小的环境。”

但要是气球扯破了会怎样?“它不会像一个气球被戳破那样,”兰迪斯向我们保证。由于气球内部的压力和外部的压力一样,气球扯破后,破洞会缓慢漏气,而不是立刻导致灾难般的爆炸。“那就好比是打开一扇窗户,外部的气体慢慢进入气球内,内部的气体慢慢漏出。栖息地越是大,这一过程就越是缓慢。”

保护气球不被硫酸云的破坏也很容易。俄罗斯人已经试验过它的解决方法--答案就在你的厨房里。1985年,苏联的维加计划(Vega Mission)发射探测器拦截哈雷彗星,途径金星。“维加在金星的大气层中放置了两个气球,气球所漂浮的高度恰好是我们讨论的高度,气球在那里漂浮了两天。”兰迪斯说,“气球最外层的材料是特氟龙,而特氟龙具有很强的抗硫酸腐蚀的能力。”

还存在任何太空殖民地都要面对的一些问题,比如寻找生存所需的原材料,以及设法快速建立起极其复杂的生态圈,以支持人类的长期栖居。但是金星的大气层含有很多我们起步所需的东西。大气层中的二氧化碳可以化分为氧元素和碳元素。硫酸可以化分为水、氧元素和硫元素。

Image copyright Science Photo Library
Image caption 人类在上方的大气层生活的同时,机器人可以在地面探寻资源(图片来源:Science Photo Library)

尽管人类无法降落到金星的地表,但是机器人可以在充满岩石的地表进行探索和开采资源。云端城市的公民可以轻松的实时控制机器人——在地球上不可能实现这一壮举,因为从地球发射无线电信号到数百万公里以外的金星并等待信号传回需要20分钟左右的时间。

但是,不要急着收拾行李——我们对金星的了解还不足以确定我们真的能在那里建立云端城市。“我们第一件要做的事情是发射一些太空探测器到金星,增加对它对了解。”兰迪斯说,“在太阳系中,我们对金星的研究相对较少。”

我们对金星知之甚少的原因是对金星的探测大多在太空计划的早期完成。随着技术的进步,我们把目光转向其他行星,尤其是火星。“我们现在非常了解火星。对火星的早期历史、大气层的运作方式以及气候我们已经了解了很多。”美国国家航空航天局金星专家洛里·格雷兹(Lori Glaze)说,“但是我们对金星的认识较为落后。”

格雷兹正在努力改变这一现状:她领导着达芬奇计划(DaVinci)的研究团队,该计划将发送一部机器人探测器到金星大气层的深处,以增加对我们最近对邻居的了解。“达芬奇计划的重点是回答关于金星的一些基本问题……它将让我们认识到金星大气层的组成和动力学。”格雷兹说,“这将有助于我们理解如何发射一些东西到金星大气层到上部,并让其长期运行。”

“金星是一颗有趣的行星,还有很多谜团等待我们解开,我觉得我们需要增加对它的了解,”格雷兹说,“我们需要回到金星去!”

请访问 BBC Future 阅读 英文原文

更多有关此项报道的内容