澳洲法兰西学会学术院院士姜·埃·瓦洛里撰文：向太空扩张和小行星的开发

日期：2022-05-29 栏目：Australia 澳洲新闻

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【欧洲时报】近年来，不仅系外行星的发现频传捷报，而且抵达这些行星的技术也在不断发展。2018年4月18日下午6时51分，猎鹰九号火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，把NASA的凌日系外行星调查卫星（苔丝太空望远镜）送入轨道。苔丝实际上一种探测器，可以扫描天空，搜寻环绕其他恒星、距离我们大约100光年的行星。

科学家们预测，苔丝在接下来的十年里将完成发现数千颗系外行星的任务。系外行星是位于太阳系之外的行星。就发现而言，我们正处在一个黄金时代。大约20年前，我们甚至不知道宇宙中有类地行星存在，更无法相信如此短的时间里会有如此之多的新发现，我们似乎已经赶不上发现的步伐。截至今年5月1日，人类已经发现并确认了5,017颗系外行星。

由于高功率、高清晰度卫星和望远镜的发展，我们现在有可能更准确地研究附近的行星，尤其是那些能够承载生命的行星。在过去，银河系中可能存在类地行星的想法不仅不可思议，而且被认为是异端邪说：乔尔丹诺·布鲁诺对此深有了解。

在20世纪九十年代初，天文学家虽然拥有大功率望远镜，但无法探测到遥远的行星。看到一颗系外行星并不容易，比在聚光灯旁边发现一只萤火虫还难。因为恒星自己发光，而行星反射它们的光。恒星的亮度大约通常是行星的100亿倍。但由于技术的飞速发展，波兰的亚历山大·沃尔兹森和加拿大的戴尔·弗雷两位天文学家使用地面望远镜，在新发现的脉冲星B1257+12附近发现了两颗行星——Poltergeist和Phobetor。而瑞士天文学家马约尔和奎罗兹在1995年通过光谱望远镜发现的飞马座51b行星，则被认为是第一颗完全意义上的系外行星。2019年10月8日，二人被授予诺贝尔物理学奖。

事实上，随着第一台用于探测系外行星的太空望远镜开普勒的发射，早在2009年有关研究就已经得到加强。2018年，开普勒被前面提到的更强大的的苔丝取代。后者的重要性在于，其设计专门以识别系外行星为目的。它所采用的凌日法原理是，公转的行星在从恒星前方通过（凌日）时，恒星的亮度会发生周期性的微弱降低。这是寻找新行星的绝佳方法。

如果说寻找系外行星最初的目的是确定银河系中有多少行星围绕恒星运行，那么，得到结果是令人震惊的：我们的银河系有大约4000亿颗恒星，根据最新发现，平均每颗恒星至少有一颗行星。也就是说，银河系中至少有4000亿颗行星。

如此大量的系外行星的存在，让我们对宇宙的认识发生了根本性的变化。但更极端的是，数以百万计的行星不仅可能承载有其他生命形式，而且还可能产生生命。天文学家和天体物理学家正在被他们称为宜居带的区域寻找行星。宜居带是恒星周围允许行星保持水处于液态的区域。科学家们正在寻找一颗处于最佳位置的行星，它距离母恒星不远不近，并且有氧气和水来生成大气层，乃至生命。

宜居带中可能存在生命形式的行星数量同样令科学家们感到惊讶：我们前面提到，银河系中至少有4000亿颗行星，哪怕只有1%符合条件，也就相当于有40亿颗可能适合居住的行星。系外行星的发现从根本上改变了我们对整个宇宙的认知构想：面对如此众多宜居的系外行星，几乎所有科学家都相信可能存在其他形式的生命。不过，许多科学家认为，在地球之外可能只有微生物或细菌类的生命形式。“系外行星可能拥有更复杂、进化程度更高的智能生命形式、拥有比我们更先进的技术”的理论，被多数科学家认为是不可能的，他们对此持谨慎态度。以优异成绩毕业于哈佛大学的日本裔天体物理学家加来道雄指出：“宇宙大约有138亿年的历史，地球只有46亿年。在地球形成之前的这段时间里，可能有多少文明的兴衰？我们可想而知。”

这种理论与银河系充满类地行星的发现结合在一起，引发了科学界的一场革命。我们可以相信，在宜居带中发现的大多数行星都可能承载与人类非常相似的生命形式。2016年8月，智利阿塔卡马沙漠天文台的科学家宣布，发现了一颗围绕比邻星（距我们太阳系最近的恒星）运行的行星-比邻星B。这颗行星与地球相似，并且离它的恒星足够近，可能承载生命。比邻星B是新进发现的最有意义的系外行星之一：它的大小约为地球的1.3倍，与地球相似，可能由岩石组成，可能适合居住。科学家们正在用太空望远镜进行更详细的研究，在接下来的十年中，可能获得有关影像。

尽管距离遥远，但一项利用航天器对比邻星B进行研究的宏伟计划正在进行。“突破摄星”项目的诞生得益于以色列籍俄罗斯慈善家尤里·米尔纳和大科学家霍金（1942-2018年）的努力。米尔纳宣称：“这是人类历史上第一次，我们不仅要观察星星，还要抵达它们”。突破摄星项目的目标是向附近的行星发送几厘米大的小型探测器。这种微芯片将配备一种由激光束推动的“帆伞”，将探测器送到最近的恒星上。探测器以巡航速度行进，可以加速到光速的20%，易于到达最近的恒星。即便如此，仍需要20年的时间才能完成旅程。

光速极高但亦有限：太阳光线大约需要八分钟才能到达地球；许多天体都在数千、数百万或数十亿光年之外。

近年来，越来越多的天体物理学家推测，人类解开星际太空旅行的奥秘的速度要比我们想象的快。他们认为关键是使用一种理论上可能的结构，那便是爱因斯坦提出的一种时空曲线-虫洞。利用虫洞可以使星际旅行时间大大缩短，甚至是瞬时可达。虫洞能够扭曲空间，将在太空旅行中发挥关键作用。它是在当前的引力理论和广义相对论中进行的研究。虫洞是一个隧道，它可以连接两个单独折叠的末端（即所谓的星际之门），尽管速度不超光速，但形成虫洞后，航天器到达一个星球所需时间远远低于光所需的时间。理论上，遵守爱因斯坦定律，能够创造虫洞的航天器可以在几小时或几秒内到达遥远的系外行星。

2013年10月6日，加利福尼亚州帕洛玛山天文台：飞马座的一颗红超巨星在一颗比太阳大10倍的超新星中爆炸：科学家们第一次“即时”目睹了一颗超巨星的毁灭。鉴于它距离地球1.6亿光年，这里所说的即时，实际上是1.6亿年前。

天文学的一个基本概念是，我们所看到的所有事情都是过去发生的，因为光的传播并非瞬间。超新星是一场恒星爆炸，它毁灭了其周围的所有行星，乃至任何文明或生命形式，但整个过程发生在遥远的过去。飞马座恒星的“惨烈毁灭”证明了这样一个悲壮的事实：宇宙是一个古老且不停变化的统一体。

数十亿年后，我们的恒星太阳将成为超新星，人类必须迁移到另一个宜居星球的日子正在迫近。那一天看似遥远，但不可掉以轻心，只有未雨绸缪才能拯救明天。

2011年8月，在智利的拉西拉天文台，天文学家宣布在猎户星座中发现了一颗与地球相似的大行星：这颗行星位于宜居带，它所围绕的恒星与我们的太阳非常相似，应该适合于生命的生长。我们地球人的目标是发现一个和现在这个一样稳定的新太阳系。

但在从理论到具体实践，需要拥有特定的资源。TransAstra公司宣布2019年6月在洛杉矶宣布，该公司与NASA合作，将启动一个名为小行星采矿的太空项目。TransAstra公司成立于2015年，当时太空探索技术公司的企业家马斯克、亚马逊和蓝色起源创始人贝佐斯和其他人正在设计经济高效的太空旅行方式。如果拥有能够廉价进入轨道的运载器，就可以在太空中开创业务，例如在小行星上挖掘有地球上越来越稀缺的贵金属。那么，我们在哪里可以找到这类小行星呢？

稀土、黄金、铜、锌、铂等金属已经在地球上开采了数千年，对文明至关重要，但它们的存量有限，部分原因是它们并非来自我们的星球。最初，地球是一个处于熔融状态的物质，许多贵金属被吸引到内部。由于这个过程，重元素沉入了地球深处；在冷却过程中，形成了由轻质材料组成的外壳。

众所周知，没有金属的使用，技术和文明就不会出现。幸运的是，大约在38亿年前，数万亿颗小行星撞击地球，在地壳上沉积了一层重金属。这些物质并非来自地球，它们是由于很久以前撞击地球的彗星和小行星而沉积在我们的星球上的。我们在地球上开采的所有贵金属都来自天体。小行星撞击地球沉积了金属，使青铜时代、铁器时代和今天的技术文明成为可能，但许多金属——例如现代技术所需的稀土元素——越来越难以获得。为此，许多科学家认为小行星带可以为人类所用。一颗小行星，即使体积很小，所拥有的稀土比人类在地球上至今开采的总量还要多：据估计，在美国宇航局数据库中记录的六千多颗小行星中，即便只有十颗得以开采，就将产生相当于1.5万亿美元的资源。小行星带可以满足我们文明未来几千年的需求。

最明智的选择是建造宇宙飞船来寻找小行星、挖矿并获得一切好处。

2013年4月，加利福尼亚州的山景城：美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家借助开普勒太空望远镜发现了两颗新的潜在宜居系外行星--开普勒62E和开普勒62F：它们被称为水生世界，因为它们完完全全地被海洋所覆盖。行星62E和62F让我们有望可期，因为它们位于宜居带，并且被海洋覆盖。

我们看到，在向空间扩张和迁移的阶段，不仅需要原材料，还需要水。采用先进的办法从水中提取氢，就可用作燃料。有关内容我在过去的文章中曾有探讨。人们坚信对生命形式的寻找很快就会有重大突破并会由此产生新的革命。2021年12月25日，美国宇航局发射了用于红外天文学的太空望远镜--詹姆斯韦布。这使得拍摄系外行星详细的彩色图像并进行分析成为可能。詹姆斯韦布望远镜与其他太空中望远镜不同，它可以观察系外行星的反射光和电磁波谱，进而识别潜在的生物痕迹。

未来或属于研究，战争或属于过去。可以确定的是：原地踏步，只能走向坟墓。