金星上可能建起的雲端城市

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Image caption 金星的表面溫度太高,酸性太強,無法支持有機生命(圖片來源:Science Photo Library)

這裏的溫度高到可以融化鉛,酸雨會腐蝕人身上的肉體,但這是卻是一家人安居樂業的絕佳地點。對,是金星,而非火星,有可能成為未來太空殖民者的地外目標。

儘管伊隆·馬斯克(Elon Musk)懷有熱情,但是如果把火星選為殖民地,就會面臨巨大的難題。火星上的大氣層太過稀薄,人類無法呼吸。而且火星上非常寒冷,氣壓極低,幾乎沒有東西阻擋危險的太陽輻射。

不過金星也有它的問題:它的環境極為險惡。而且我們所知的生活方式在金星是不可能實現的。

金星在表面上有些類似地球,引力是地球引力的90%左右,與太陽的距離比地球近30%左右,但是與此同時金星與地球存在重要且可怕的差別。火星的大氣層太少,金星則是過多。金星的大氣層比地球厚90倍,主要由二氧化碳構成。純硫酸形成的雲團籠罩著整顆行星。

金星的二氧化碳層所產生的溫室效應把太陽的巨大熱量留在了行星上,這就意味著金星的表面環境十分惡劣,這是除了太陽表面以外太陽系最熱的地方,地表溫度超過450攝氏度,足以熔化鋅、鉛和大多數有機物質。大氣壓相當於海底1公里的壓力,連核潛艇都會被壓碎。

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Image caption 20世紀70年代,蘇聯的登陸車在降落到金星環境惡劣的地表後發回了照片(圖片來源:Science Photo Library)

事實上,金星的氣壓大到地表的二氧化碳也會被擠壓成一種特別的狀態——「超臨界流體」。這種奇怪的物質既不是氣體,也不是液體,但是具有兩種形態的屬性。在地球上,這種超臨界流體的二氧化碳是一種危險、特別的物質,被用作工業溶劑和消毒劑,而在金星的表面這種物質已經形成了海洋。

前蘇聯在20世紀60年代、70年代和80年代向金星發射了多個探測器。並不讓人意外的是大多數在到達金星表面前都損毀了,其他的探測器則是在著陸時墜毀。最成功的探測器是金星13號,它在到達金星後維持了兩個多小時,但最終因巨大的氣壓和高溫而損毀。它發回的照片上顯示的是一個有很多岩石的、乾燥的、陌生的世界。

那麼我們如何才有可能在那裏生活?關鍵就是避開地表。「金星的問題是地表遠低於一個標凖大氣壓的高度,」美國國家航空航天局科學家、科幻小說作家、首次提出在金星生活的想法的傑弗裏·蘭迪斯(Geoffrey Landis)說,「金星擁有太陽系中除地球以外最像地球的環境。」在金星遠離地表50公里左右的地方非常適宜人類居住。

首先,氣壓很合適,是一個大氣壓。其次,上方還有足夠的大氣層可以遮蔽輻射,與地球上大氣層的遮蔽程度相當。氣溫也接近舒適的水平——大約是60攝氏度。雖然還是很高,但是我們的技術可以很好的應對這樣的氣溫。只要上升數公里,氣溫就下降到合理的30攝氏度,也沒有犧牲很多氣壓和輻射遮蔽能力。因為金星的引力和地球的差不多,在這裏生活多年的太空殖民者不太可能患上低引力環境下易發的骨質疏鬆和肌肉萎縮症。

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Image caption (圖片來源:Nasa)

仍然存在的問題是讓人窒息的大氣層中到處散佈著由類似排水溝清潔劑構成的雲團。但是在整個大膽計劃的背後,這一問題的解決方案可能是最讓人愉快的巧合了。二氧化碳比地球上的空氣更輕——這就意味著在金星上把氮氣和氧氣灌入氣球後,氣球比金星的氣體要輕。用地球的氣體裝滿金星上的氣球,然後就可以讓氣球像氦氣球一樣飛入天際。

所以,在金星上的生存方式就是用氮氣和氧氣灌滿一個氣球,然後在氣球裏面生存。只要氣球夠大,就會產生足夠的提升力,支撐人和物資漂浮在空中。一個巨大的氣球還可以做到更多的事情。「一個直徑一公里的氣球可以抬起70萬噸重量——相當於兩座帝國大廈。一個直徑兩公里的氣球可以抬起600萬噸的重量,」蘭迪斯說,「結果就是創造出相當於一個普通城市大小的環境。」

但要是氣球扯破了會怎樣?「它不會像一個氣球被戳破那樣,」蘭迪斯向我們保證。由於氣球內部的壓力和外部的壓力一樣,氣球扯破後,破洞會緩慢漏氣,而不是立刻導致災難般的爆炸。「那就好比是打開一扇窗戶,外部的氣體慢慢進入氣球內,內部的氣體慢慢漏出。棲息地越是大,這一過程就越是緩慢。」

保護氣球不被硫酸雲的破壞也很容易。俄羅斯人已經試驗過它的解決方法--答案就在你的廚房裏。1985年,蘇聯的維加計劃(Vega Mission)發射探測器攔截哈雷彗星,途徑金星。「維加在金星的大氣層中放置了兩個氣球,氣球所漂浮的高度恰好是我們討論的高度,氣球在那裏漂浮了兩天。」蘭迪斯說,「氣球最外層的材料是特氟龍,而特氟龍具有很強的抗硫酸腐蝕的能力。」

還存在任何太空殖民地都要面對的一些問題,比如尋找生存所需的原材料,以及設法快速建立起極其複雜的生態圈,以支持人類的長期棲居。但是金星的大氣層含有很多我們起步所需的東西。大氣層中的二氧化碳可以化分為氧元素和碳元素。硫酸可以化分為水、氧元素和硫元素。

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Image caption 人類在上方的大氣層生活的同時,機器人可以在地面探尋資源(圖片來源:Science Photo Library)

儘管人類無法降落到金星的地表,但是機器人可以在充滿岩石的地表進行探索和開採資源。雲端城市的公民可以輕鬆的實時控制機器人——在地球上不可能實現這一壯舉,因為從地球發射無線電信號到數百萬公里以外的金星並等待信號傳回需要20分鐘左右的時間。

但是,不要急著收拾行李——我們對金星的了解還不足以確定我們真的能在那裏建立雲端城市。「我們第一件要做的事情是發射一些太空探測器到金星,增加對它對了解。」蘭迪斯說,「在太陽系中,我們對金星的研究相對較少。」

我們對金星知之甚少的原因是對金星的探測大多在太空計劃的早期完成。隨著技術的進步,我們把目光轉向其他行星,尤其是火星。「我們現在非常了解火星。對火星的早期歷史、大氣層的運作方式以及氣候我們已經了解了很多。」美國國家航空航天局金星專家洛裏·格雷茲(Lori Glaze)說,「但是我們對金星的認識較為落後。」

格雷茲正在努力改變這一現狀:她領導著達芬奇計劃(DaVinci)的研究團隊,該計劃將發送一部機器人探測器到金星大氣層的深處,以增加對我們最近對鄰居的了解。「達芬奇計劃的重點是回答關於金星的一些基本問題……它將讓我們認識到金星大氣層的組成和動力學。」格雷茲說,「這將有助於我們理解如何發射一些東西到金星大氣層到上部,並讓其長期運行。」

「金星是一顆有趣的行星,還有很多謎團等待我們解開,我覺得我們需要增加對它的了解,」格雷茲說,「我們需要回到金星去!」

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