本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
你认为你了解月球吗?我曾经也这样认为,但后来我开始阅读“新月球:水、探索和未来栖息地”(剑桥大学出版社,2014年),才意识到我的知识仅仅是微不足道的月球尘埃。在过去的几年里,我的同事阿林·克罗茨教授一直在汇编一份关于我们卫星世界的惊人详细的观察报告——从它的科学历史,到它的探索历史和未来。结果令人大开眼界,并且充满诱惑,因为它不仅表明月球可能是我们人类物种未来发展的重要组成部分,而且还令人信服地证明了事实确实如此。
我最近与作者坐下来讨论这本书。以下是部分对话内容——从月球水到机器人技术,苏联的肮脏伎俩,通往太阳系的门户,甚至外星人工制品!
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问:为什么是“新”月球?
克罗茨:“‘新月球’比‘下凸月’读起来更好听。不开玩笑…… ;-)
关于月球有许多近期和革命性的发现,我们现在才开始体会到它们如何改变我们对月球的认知。例如,月球上至少有十亿吨水冰,甚至可能达到数万亿吨。我们现在也知道,月球表面下方有广阔的洞穴或“熔岩管”。这些可能直接关系到月球的宜居程度,并为远程控制机器人提供探索目标。不幸的是,美国在2004年通过的月球探测计划在2010年被放弃,就在这些发现变得明显之后不久。
还有更多革命性的月球发现,其中一些与水有关,这些发现颠覆了关于月球发展和结构的40年前的观点,并为探索提供了新的有趣的问题。来自美国、中国、日本、印度、欧盟和俄罗斯的机器人探测器舰队正在开始浅尝辄止地回答这些问题。由于除美国外,大多数航天国家都将月球置于其任务目的地清单中的优先位置,因此我们如何探索月球及其在支持人类方面的效用变得越来越重要。关于月球正在发生很多新鲜事。
问:这本书是月球信息和历史的非凡汇编。在您进行所有这些研究时,什么让您感到惊讶?
克罗茨:我认为每一章都有惊喜。在第一章中,我非常喜欢描述月球影响地球、生命和人类的各种不寻常方式。在第二章中,我挖掘出苏联是如何在关键时刻使用肮脏伎俩试图减缓阿波罗计划的进展。在本书出版之前,你不会在公共领域读到很多关于这些的内容。我大量描写了关于月球内部和表面水的新事物,我建议如何将这些应用于有利可图的月球商业,只需几年时间和相对较少的费用。我认为最引人注目和被忽视的是,将月球变成人类永久栖息地可能比太阳系中地球以外的任何其他地方都容易,以及当人们讨论将人类送往月球时,有多少关于月球栖息地的效率没有被强调。
问:标题中包含“水”这个词,这不是大多数人与月球科学联系起来的东西,这是为什么?
克罗茨:嗯,四十年来,我们“知道”月球是干燥的,“干得像骨头”,而来自阿波罗计划的一些样本中包含的证据足以表明事实并非如此。我们现在了解水,部分归功于更好的实验室技术,但更重要的是,我们对这个问题变得更加开放。多年来,科学家们认为水不可能来自月球内部,因为在形成月球和改造地球的巨大撞击中,月球内部已经被“烤干”了。然而,再想一想,干燥的月球并非必然来自这次巨型撞击。正如我在书中描述的那样,月球上可能存在大量的水,甚至与地表上的十亿吨水相比,而且一个合理的预期是,在月球表面下方存在大量的水,人类及其机器可以在那里大量获取。我们可能应该更多地考虑数万亿吨的水。
问:可以公平地说月球是地球上最后一片伟大的荒野吗?
克罗茨:我将月球几乎描述为地球上最后一块未开垦的大陆,只有12个人真正到达过那里,而且我们只掌握了大约百分之八的月球表面的直接信息。我们比地球两极的早期探险家或大约1500年的美洲探险家拥有惊人的优势,因为我们拥有整个月球的详细和多通道地图,并且对我们尚未到达的区域了解很多。一些最有趣的方面,例如月球表面下的水冰或我提到的那些熔岩洞穴的环境,仍然是未知的,必须由机器人探测车和/或现场的人类来探索。月球在这方面是独一无二的,因为我们可以用地球控制的机器人来探索它,通信延迟只有3秒,而不是太阳系中任何其他天体所需的几分钟或几小时。我在书中详细描述了我们对人类和机器人如何应对月球探索的了解。月球探索的伟大时代仍在前方。我们只需要选择开始。
问:您对月球和我们人类的未来提出了一些大胆的分析和想法,您愿意解释一下吗?
克罗茨:我喜欢将月球视为垫脚石的概念,即我们在探索月球中学到的东西将教会我们很多关于如何探索小行星、火星及更远的地方的知识,例如,处理尘埃、极端温度、机器人技术和日常需求。月球也是一个很好的中转站,甚至是补给站,因为月球水可以很容易地分解成液态氧和液态氢,它们共同构成了一些最好的火箭推进剂。我们不再需要像土星五号那样高111米的巨型火箭,就能将人类送往月球并返回,甚至不需要更大的火箭(或相当于许多较小火箭的运力)就能将人类送往火星和小行星带以外的地方。相反,宇航员可以访问月球附近的加气站,大量补充推进剂,然后发射到目的地,而无需携带所有推进剂质量,在许多情况下,推进剂质量占火箭质量的95%左右。月球可以为我们打开太阳系的大门,使人类能够更快地旅行,不太容易受到致命辐射以及地球轨道以外长途旅行中的其他因素的影响。
我们在月球上可能会遇到很多无法预测的事情,意外是一个真正的因素。首先,天文性质的科学实验可以开辟全新的、有趣的前景。其次,大部分月球表面都很古老,相对未受干扰的时间长达近四十亿年,一直在收集来自太阳、地球、行星际甚至星际环境的物质。有些人甚至谈论外星人工制品,就像他们讨论无线电搜索外星人一样,而月球可能是寻找这些东西的最佳地点。如果有一天开采月球表面变得有利可图,本书详细介绍了其中的几个原因,谁知道我们可能会挖掘出什么?即使我们开采月球,我们也应该始终牢记科学的可能性。月球是一项伟大的科学和商业资源,是通往其他目的地的先驱,但也充满了未来等待我们的惊喜。