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标  题: 第二十二章　使其他行星地球化
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月19日13:09:18 星期一), 站内信件



第二十二章　使其他行星地球化



　　生命活动对地球环境的影响既难以捉摸，又意义深远。我们的大气由 20% 
的氧和 80% 的氮组成。氧气几乎完全是由绿色植物的光合作用所产生。同样，
最新资料提出，氮气几乎完全是土壤微生物生物活动的产物，土壤微生物把硝酸
盐和氨转化为氮气（分子氮）。不仅地球大气的主要成分受到生物活动的严格控
制，而且那些含量较少的成分也都如此。在很大程度上，二氧化碳也受到“光合
－呼吸”反馈循环的缓冲。即使是地球上大气中象甲烷( CH4 )这样含量极少的
成分，也是由生物活动产生的。


　　其实，地球上的生命虽然从火星的有利位置上用照相机拍摄不出，但可以利
用一个小型望远镜及红外线分光仪探测到。火星人（如果有的话）通过红外线 
3.33 微米波长很容易地观测到一种强烈的吸收特征，这种特征可利用直接分析
法确定为是由地球大气中含量为百万分之一的甲烷所产生的。不难推断，甲烷很
可能源自生物。甲烷在过量的氧气中化学上是不稳定的，它很容易氧化而成为二
氧化碳：


　　　　CH4+2O2＝CO2＋2H2O


　　与地球大气中过量的氧达到平衡的甲烷量，还不到实际观测到的量的 1 /
1027。这是怎么回事呢？产生甲烷的速度必然很快，因此氧气来不及把富余的甲
烷减少到平衡量。这也许是由于地球上古老的油田大规模地放出甲烷所致，但由
于按这个估计需要的放出量极大，因此这是一个不大可能成立的假设。极其可能，
甲烷是由生物过程产生的。


　　图：哈勃望远镜拍到的火星，从中可以明显地看到白色的极冠。（扫校者注：
此书并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换，原图为“水手9号所摄的综合
摄影照片，底部可以看到巨大的火山，上部可见北极帽。北极帽中所含的二氧化
碳及冰的数量，若释放到大气中去，很可能会产生与地球上十分相象的气候条
件——国家航空和航天局提供。”）


　　事实上确实如此。看来在生态学文献中对这种甲烷两种可能的来源存在着争
议。一种来源是甲烷细菌，这种甲烷细菌生活在沼泽和水洼中，“沼气”这一名
称就是这样来的。甲烷细菌另外的主要聚集处是在有蹄动物的瘤胃中。至少有一
派生态学观点认为，后一种来源所产生的甲烷比前一种多。这意味着，牛类的肠
胃充气——母牛、驯鹿、象和麋相似的肠内活动——可以隔着行星之间的距离被
探测到，而人类的大量活动却看不见。我们通常并不把牲畜的肠胃充气看作地球
生命的主要体现，但事实上却确实如此。


　　人类没有作有意识的努力，地球上的生命却不自觉地在很大程度上使环境再
生。由于大气压力和大气成分对气候的影响，产生了一种反馈循环，使气候本身
在某种程度上可能为地球上生命形式所进行的气体交换反应所控制。在某种意义
上，地球上的生命在一定程度上使地球成为现在这个样子。


　　有没有可能在将来的某个时候，我们能用类似的方法去使其他行星地球化，
从而把今天不适宜于人居住的火星或金星转变成一个气候温和、适宜居住的环境
呢？这样一种变化，如果归根到底是可行的话，只有在极为仔细负责地检验了它
的后果之后才可进行。首先，我们在改变一个行星之前，要彻底弄清它的现有环
境。我们必须严格确保该行星上原有的生物体不会因地球化而受到破坏。如果一
个行星（如火星）拥有一定数量的土生土长的生物体，而这种生物体有可能会由
于地球化而灭绝，那么就绝对不应该这样做。但如果该行星上没有生命，或者原
有的生物体在接近于地球的条件下会生活得更好，那么在将来的某个时候考虑改
变行星环境也许是非常合理的了。


　　我们进行重建行星工作的动机应该是很清楚的。这不是一种解决地球上人口
过剩问题的办法。地球上每天有几十万人出生，在最近的将来当然看不到有每天
把几十万人运送到其他行星上去的可能性。人类整个历史上只送了十几个人到另
一个天体上去。同样在最近的将来我们也不可能看到发达兴旺的采矿工业在别的
行星上开矿，再把矿物运回地球，运费就不允许这么做。


　　然而人的精神是向外开拓的。我们许多人的内心深处埋藏着向新环境殖民的
愿望。这样做的时候，可以不需要推行宇宙帝国主义，不需要带有欧洲人向新大
陆殖民时或白人定居到美洲西部对印第安人进行侵犯时的那种盛气凌人的姿态，
行星间的殖民可以符合人类的最高抱负和目标。


　　我们怎样才能达到这个目标呢？我们在第十二章内曾经讲到，金星上有一层
压力极大的大气，主要由二氧化碳组成，金星表面温度灼人，超过 900°F。要
把这个环境改造成人类能够不依靠大量技术辅助设备而生活和工作的环境，看上
去确实是一个非常艰巨的任务。但是多少还是有些可能把金星改造得同地球十分
相仿。这个可能性是我在 1961 年颇为小心地提出来的。这个办法假定，金星表
面温度高是由于二氧化碳和水造成的温室效应，这一推测现在看来比那时更站得
住脚。设想很简单，只需把一种耐寒的顽强藻类植物作为种子放入金星的云层——
建议采用一种叫做念珠藻( Nostocacae )的藻类，这种藻类会在云层附近产生光
合作用，二氧化碳和水就会转化成有机化合物（主要是醣类）和氧。然而，这些
藻类会被大气循环带到下面较深和较热的金星大气层，在那里被烤死。藻类在烤
死时会放出简单的碳化物、碳和水进入大气。这样，大气中含水量保持不变，而
最终结果是二氧化碳变成了碳和氧。


　　目前金星上的温室效应主要是由于二氧化碳和水而产生的，目前金星上的总
压力约为地球表面总压力的 90 倍左右。金星大气主要由二氧化碳组成。当二氧
化碳转化为碳和氧，而氧又和金星的地壳化合时，总压力就会下降，从而减少大
气对红外线的吸收，降低温室效应，而使温度降低。


　　因此，如果我们把培育到适当程度的藻类喷入金星的云层，由于这种藻类在
云层中的增殖速度比烤死的速度快，金星上目前极其恶劣的环境最终就会变得对
人类适合得多。


　　金星大气中所含水蒸汽的量，　如果凝结在金星表面，就会形成约一英尺高
的一层水——虽然不是一片汪洋，但足以用来进行灌溉和满足人的其他需要。在
金星表面的岩石之中也可能还包含着水。


　　谁也不能断定，这是不是一个可行的方案，或者改造离太阳次近的这第二颗
行星要花多少时间。极有可能，这个设想中间还有某些漏洞。例如，金星表面的
高温可能并不是由温室效应所引起的，但我想这不大可能。


　　无论如何，我认为使金星地球化不是不可能的。念珠藻计划就是一例，说明
人类的科学技术能够在比地质时间短得多的时期里改造另一个行星的环境。


　　谈到火星，我们在第十八章已提到过，现在有证据说明，在距今不太久以前，
这个行星上的条件同现在相比，十分接近地球。我们曾提到过的相似之处是有大
量的二氧化碳和水固定在火星的极帽之中、封冻在永冻地层之中，或是与火星上
某些地方的表层物质化合在一起。每一个五万年之久的岁差循环中，会有两次这
种二氧化碳和水大量从极帽释放出来进入大气。康奈尔大学的约瑟夫·伯恩斯(
Joseph Burns )博士和马丁·哈威特( Martin Harwit )博士考虑了各种技术方
案，想在从现在起的几百年而不是几千年内在火星上诱发较为温和的环境。这些
方案包括改变火星卫星或某一靠近的小行星的运行轨道，以改变火星的岁差运动，
或是在火星极帽的上空装上一块极大的绕轨道运行的镜子，来使冰冻在极帽处的
物质融化。更为简单的也许是在极帽上撒上碳黑，加热两极，升高大气压而使火
星变暖。


　　同样，我们也不知道这些方案能否有效，但看上去这些方案不象是完全不切
实际的。很可能在几百年的时间范围内我们将会有能力把火星转变成更象地球的
行星，而不让它变成别的模样。


　　月球和小行星比火星和金星更不适合于人类居住。它们拥有大气的可能性要
小得多，因此我们所讨论的地球化方案对它们不适用。但即使是在没有空气的天
体上，在它们表面或在它们的内部（如小行星）建立人类殖民地这样一种未来工
程也是有可能的。这种殖民地比起改造好了的火星或金星上的殖民地受到的限制
就要大多了，并且需要花大得多的精力来注意节约有限的资源。


　　这类殖民地只有在这些天体上发现重大的自然资源时——特别是冷冻的或是
处于化合状态的水时——才站得住脚。就月球表面本身而言，阿波罗飞船的宇航
员们带回的试样业已表明那里根本没有水。但完全有可能有大量的水贮藏在靠近
月球两极的寒冷阴暗地区，或是贮藏在月球表层下相当深的地方。


　　在几百年的时间范围内，人类不大可能在太阳系内层行星和木星的几个主要
卫星上大规模移民。这种前景当然是相当困难的，工程极为浩大，始终需要考虑
其他环境的生态关系。带出去或带回来先物污染的危险始终应慎重考虑。


　　甚至有一天可能会责成我们对太阳系进行管理。从那个时候的观点看来，我
们现在所处的这个时代只是短暂的一瞬间，即人类初次离开他们的发源地，开始
试探性地摸索着探测和改造我们周围太空的那一瞬间。


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