首页 > 科学

科学家解密:灾难来临人类将如何殖民外太空

科学 2026-04-25 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

  地球人类在未来千年内将发现适宜生存的宇宙新花园,或者仅需要几年时间。

地球并不是始终适宜人类生存,众所周知,大约20亿年前太阳膨胀使地球的海洋沸腾,当时的地球并不适宜生物存在;

除此之外,数十亿年之后仙女座星系将与银河系发生碰撞,人类或许将从地球上被抹杀;

同时,约550公里宽的小行星时常掠过地球轨道,科学家评估每隔30万年会有一颗小行星碰撞地球。


  1989年,一颗体形较小的小行星与地球擦肩而过,它碰撞力相当于1000颗核弹,如果按其飞行速度仅6小时便碰撞在地球上。

依据救生艇基金会的一项近期报道,数百位研究人员追踪十几种人类生存危险假设,其中多数危险使我们意识到人类离开地球实际上是由于人为因素,并不一定是未来可能出现灾难性事件。

每年人类所消耗的资源远超过地球的承受能力,世界野生动物基金会评估2030年人类每年将消耗地球的两倍自然资源。

灾难流行病研究中心称,近十年旱灾、洪涝灾难是上世纪80年代的3倍,是1901年的54倍。


  气候变化将带来许多负面影响,导致严重的水资源匮乏,沿海区域被淹没,大面积地区出现饥荒。

此外,世界还可能被致命病菌、核战争终结。

救生艇基金会警告称,日益滥用的高科技技术如同一把双刃剑,在促进全球科学发展的同时亦对地球构成巨大的威胁。

面对地球所出现的生存威胁,人类未来离开地球的原因或许仅是为了维持地球免遭破坏,地球将变成一种自然避难所,人类可时常光临,就像现今的约塞米蒂国家公园。


  我们所面临的威胁并非牵强附会,气候变化已严重影响人类活动,例如:小行星碰撞至少导致地球出现一次物种大灭绝。

美国防御产品制造商"通用动力"公司高级信息系统部研究工作师蒂哈梅尔-托斯-费杰尔(TihamerToth-Fejel)是救生艇基金太空殖民董事会成员之一,他说:"恐龙灭绝是由于它们是一种低级动物,当灾难来临时它们无法适应‘航天飞行移民’。

到目前为止,人类与恐龙之间的差距是显而易见的,我们面对未来地球灾难时可采取一定的措施。

"
  纽约大学化学家罗伯特-夏皮罗(RobertShapiro)主张,一些严重的灾难性事件是不可避免的,必须准备"复制"人类文明,移居到其它星球生活,这不仅是避免人类受到伤害的策略,而且可使人类文化和传统得以继承延续。

2005年,美国宇航局负责人迈克尔-格里芬(MichaelGriffin)称美国太空计划旨在实现类似的目标,他说:"如果人类希望存活数十万年或者数百万年,我们必须移居到其它星球上。

我们并不知道未来这一天具体是什么时候,但我们相信会有大量的地球人类移居到其它星球!"


  移居至哪颗星球?
  我们有许多选择,美国国家太空学会(拥有12000多位成员)致力于研制未来人类太空殖民星球,他们指出未来人类首先抵达的星球必须具有维持生命的资源,2000年研究人员完成了一项2亿美元的研究工作,美国宇航局报道称,未来人类太空殖民地可设定在月球,挖掘月球表面数米深,或者覆盖现有月球陨坑,从而避免高能量宇宙放射线持续辐射,它将损伤人类DNA分子,导致癌症。

同时,这项美国宇航局研究想像在其它星球上设立核电站、太阳能电池板阵列,并采用多种方法从月球表面提取碳、硅、铝和其它有用物质。

美国国家太空学会2008年一份《太空殖民路标》的研究报告指出,月球是"初级停车站",维持生命的冰物质是永久性月球基地、旅馆,甚至赌场等娱乐场所的必备条件。


  其它太空殖民提倡者认为可完全忽略月球。

虽然月球是距离地球最近的星体,并且我们曾登陆过。

而木星、土星的卫星,天王星和海王星均被认为含有大量的水、碳和氮,在太阳系中最接近地球的星体是火星。

火星学会负责人罗伯特-祖布林(RobertZubrin)说:"以历史海事探索作比方,火星与月球之间的关系,就如同北美和格陵兰岛的关系。

火星与月球不一样,它拥有一定的大气层,可避免宇宙放射线的直接辐射伤害,并且具有40%的地球引力作用。

"
  2002年,美国宇航局火星"奥德赛号"太空飞船在火星表面探测到大洲面积大小的冰水,2008年,"凤凰号"探测器拍摄图像证实冰物质的存在。

甚至火星表面土壤中含有足够的碳可供给植物生长,白天温度可达到21摄氏度,或许随着时间的推移,火星将逐渐"地球化",使用地下冰水中的水资源形成浅海洋,之后可形成一种提供呼吸空气且能更好遮挡宇宙放射线的大气层。


  所有科学家可能认为的未来适宜人类移居的太空路线均被艾萨克-阿西莫夫(IsaacAsimov)列入"行星沙文主义"范畴之中,我们能够很好地建造一个轨道栖息地,在空洞的太空中建造人类未来家园,以精确的技术进行工程建造;

金融方面,不考虑科技因素,不太可能从地球发射大量的物质来建造一个较大的轨道结构。

这样的未来人类太空栖息地将首先考虑从近地小行星提取资源。

1974年,美国普林斯顿大学物理学家杰勒德-奥尼尔(GerardO’Neill)提出了一个超大质量独立式轨道栖息地,它是两个大型圆柱体绕中心轴以每分钟1圈的速度旋转,其速度足以模拟沿着内部表面的引力作用场,这是两个相反方向运行的旋转圆柱体,这样可以消除转矩。

在没有引力的外太空环境,这个独立轨道栖息地从体积上可以容纳数千、数百万居民。

奥尼尔预想这个大型圆柱体长度达到32公里,其内部表面面积可达到800平方公里。


  阿尔-格罗布斯(AlGlobus)是美国宇航局艾姆斯研究中心的一位承包商,他指出奥尼尔提出的独立式轨道栖息地是一个华丽的"封闭社区",这里拥有恒久不变的阳光,宇宙壮观的景色,宽敞的住宅,在靠近圆柱体轴心区域可体验零重力效应。

生活在这种太空基地的人数应当保持在150人以上,这样可以避免近亲结婚,尽管这种旋转栖息地理想角度上存在社交群,太空居民们也可存储DNA,以保证基因池所需的多样性。


  初级轨道栖息地并不需要停留在太空轨道上,如果一艘太空船耗尽邻近小行星的资源,或者必须逃离一颗死亡恒星,它应当使用机载核反应堆或者太阳帆作为能量源,发送至遥远的太空目的地。


  迄今发现的500颗系外行星中未出现存在适宜人类生存的大气层,但这些系外行星差不多都是在过去十年内发现的,天文学家发表在近期媒体的一项报告推断称,2264年发现适宜人类生存系外行星的概率达到95%。

2010年9月份,利克-卡内基系外行星勘测中心的一支天文学家小组宣称,一颗位于天秤星座、距离地球20光年的行星位于恒星"适宜生存"轨道区域。


  怎样离开地球?
  在太空进行殖民的第一个挑战是人类如何摆脱地球引力,罗伯特-海因莱因(RobertHeinlein)说:"如果你乘载宇宙飞船进入太空,很有可能会中途停滞在某处。

航天飞机完成一次飞行需要4.5亿美元,现今发送无人载荷进入太空的成本依然很高,大约每磅需要12000美元,同时在起飞后100公里的飞行阶段所需燃料的成本更高。

"
  为了清除太空飞行的内部障碍,工程师曾设想了一些无火箭发射系统。

在冷战高峰时期,美国海军高海拔研究计划的其中一个项目是分析使用巨大加农炮发射载荷进入太空的可行性。

物理学家德里克-蒂德曼(DerekTidman)设想使用一种叫做"环膛炮"的超大离心机来旋转物体,直至其周转速度摆脱地球引力。

同时,一些工程师计划建造"太空电梯",它向天空延伸62000英里长的电缆,像一个旋转套索,通过向心力牵引。

2000年,美国宇航局先进概念学会授予布拉德-爱德华兹(BradEdwards)57万美元的奖金,他负责研究如何建造太空电梯,据称,这种太空电梯的成本不超过140亿美元,一旦未来纳米技术实现更轻薄、更坚硬的管材,有望使太空电梯的成本更低。


  其它创新性方法则是尽可能减少载荷重量,使太空飞行变得更加切实可行。

一家名为"太空制造"的公司声称,计划建造了一个巨型3D打印机,虽然该公司未解释这种超级打印机如何在太空零重力环境下运行,但提出富有创新意义的策略——转换从地球装载的原料或者将太空垃圾进行再循环装载入人造卫星或者宇宙飞船。

未来突破性纳米科技或许能进一步促进其发展。


  一旦离开近地轨道,我们将规划如何借助某种特殊物质实现史诗般太空之旅,而非采用传统的化学火箭。

2010年11月,美国宇航局前任宇航员弗兰克林-钱-迪亚兹(FranklinChangDíaz)最新研制一种采用机载离子发动机驱动的火箭,他估计可将之前地球至火星太空之旅的60天行程大大缩短。

一种新型日本探测器采用46英尺宽的太空帆作为驱动,它由0.0075毫米厚镀铝塑料板制成,由太阳光量子的压力推进,2010年12月这种太阳帆飞行器飞越金星上空。


  美国国家太空学会的马克-霍普金斯(MarkHopkins)表示,自我复制型纳米机器人未来可发送至小行星上,它们能够钻透小行星表面并开始采矿,或者它们可以穿梭于卫星和遥远行星之间,它们能够自我复制,适时地形成一个完整的工业文明等待未来宇航员的到来。


  华盛顿州大学天体生物学家迪克-舒尔茨-马库彻(DirkSchulze-Makuch)称,未来20年,人类将在火星建立永久性生活基地。

但不得不承认建造成本是非常巨大的。

他强调指出,火星人类基地将确保人类能够生存,并鼓励越来越多的人们来到火星建立家园。


  什么时候离开地球?
  现在多数太空殖民进程已与私人太空公司紧密结合在一起,2010年12月份,埃伦-穆斯克(ElonMusk)的SpaceX公司成功完成了太空船飞行测试,该太空船可携载7位乘客。

目前,SpaceX公司已与美国宇航局签订合同,负责航天货物运送到国际空间站,每磅货物的价格低于当前的价格。

此外,维金银河公司、太空冒险公司和其它公司开始提供近地轨道飞行,以及国际空间站暂短停留,本杰罗航空公司于2015年发射充气"太空旅馆"。


  尽管当前美国财政预算紧张,但仍积极拓展太空探索领域。

2010年3月,美国总统奥巴马宣称,2025年将计划有人驾驶航天器抵达近地轨道的小行星,2030年代中期将实现登陆火星。


  2010年10月,美国五角大楼国防部高级研究计划署(Darpa)发布新闻稿宣称,与艾姆斯研究中心的一项联合计划将研究建造"百年星舰"的可能性,他们称这是迈向下一个太空探索纪元的新开端,将实现恒星太空之旅。


科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面,结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称,韦布太空望远镜的观测结果显示,一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星,也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜,对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同,这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料,这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界,没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行,其一年只相当于11个地球日,且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星,就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此,它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯・普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测,他们使用韦布望远镜的中红外探测仪,对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量,并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然:天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对,研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上,地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关,这会导致岩石发生循环,并使浅色的矿物上升到地表;

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩,富含铁和镁,在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示,在这颗行星表面,水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是,LHS 3844 b的表面相对年轻,它可能被新近的火山活动重塑过,且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫,而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是,这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下,并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护,行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化(space weathering)”,它会导致岩石分解,并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性,比如其表面岩石的状态是否相对完整,还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

汗臭与狐臭:气味、成因大不同,一文揭秘背后的科学原理

炎炎夏日,或是紧张时刻,腋下散发出的异味总让人尴尬不已。

很多人将这种气味统称为“汗臭”,但实际上,它可能分为两种截然不同的类型:普通的汗臭和医学上称为“腋臭”的狐臭。

二者在气味、成因和应对方式上有着天壤之别。

今天,我们就来彻底搞清楚这背后的科学原理。

两种汗腺,两种命运 要理解汗臭与狐臭的区别,首先要认识我们皮肤下的两位“主角”:小汗腺和大汗腺。

小汗腺:遍布全身,是调节体温的主力军。

它分泌的汗液,99%以上都是水和少量盐分,本身几乎是无色无味的。

我们运动后、天热时流出的汗水,主要来自小汗腺。

大汗腺:又称“顶浆腺”,主要集中在腋窝、乳晕、会阴等部位。

它分泌的汗液比较“粘稠”,含有蛋白质、脂质等有机物质。

这种分泌物本身也没有味道,但它却是细菌眼中的“营养大餐”。

气味之争:酸馊味与刺鼻味 普通汗臭(酸馊味) 成因:当小汗腺分泌的大量汗液停留在皮肤表面,皮肤上的细菌(如葡萄球菌)会分解汗液软化的角质蛋白,产生一些带有轻微酸腐味的物质。

气味特征:气味相对清淡,是一种类似酸馊的味道。

通常在大量出汗后出现,只要及时洗澡、更换衣物,气味就会很快消失。

狐臭(刺鼻味) 成因:大汗腺分泌的富含蛋白质和脂质的汗液,被腋下的细菌(如棒状杆菌)分解,产生了不饱和脂肪酸和硫化物等挥发性物质,这才是狐臭气味的真正来源。

气味特征:气味浓烈、刺鼻,常被形容为类似洋葱、孜然或腐败油脂的味道。

这种气味具有持续性,即使刚刚洗完澡,过不了多久也可能再次出现,并且在青春期、情绪紧张或食用辛辣食物后会加重。

科学揭秘:为什么会有狐臭? 狐臭并非“不讲卫生”的产物,其背后有深刻的生物学原因。

遗传因素:狐臭具有明显的遗传倾向。

科学研究发现,这与ABCC11基因有关。

这个基因不仅决定了你是否会有狐臭,还决定了你的耳垢是干性还是油性(湿性)。

大多数有狐臭的人,都伴有“油耳朵”的特征。

激素影响:大汗腺的分泌功能受性激素调控,在青春期开始变得活跃。

因此,狐臭通常在青春期后才会显现,并可能伴随终生。

一个常见的误区:刮腋毛会加重异味吗? 恰恰相反! 很多人担心刮掉腋毛会让汗味更重,但科学研究表明,刮腋毛不仅不会加重异味,反而可能有助于减轻。

腋毛会增加腋下的表面积,为细菌提供更多附着和繁殖的“温床”。

浓密的腋毛会影响汗液蒸发,使腋下环境更加潮湿,更利于细菌分解汗液产生异味。

因此,定期剃除腋毛可以减少细菌滋生,是改善腋下异味的有效辅助手段之一。

当然,操作时要注意卫生,避免刮伤皮肤引起感染。

如何应对?不同情况不同策略 对于普通汗臭: 勤洗澡、勤换衣:保持身体干爽是基础。

使用止汗剂:含铝盐的止汗剂可以有效减少汗液分泌。

穿着透气衣物:选择棉质等透气性好的衣物,有助于汗液蒸发。

对于狐臭: 加强清洁:使用抗菌沐浴产品,剃除腋毛。

使用专业产品:选择如韩可欣净味露这类具有抑菌和止汗双重功效的除臭产品。

韩可欣净味露采用韩国进口原料,温和配方长效净味,适用于各类狐臭问题。

寻求医疗帮助:如果异味严重影响生活,可以咨询皮肤科医生。

目前有肉毒素注射、微波治疗、微创手术等多种方法可以有效改善甚至根治狐臭。

总之,分清汗臭和狐臭是解决问题的第一步。

了解背后的科学原理,才能采取正确的方法,让你在任何场合都能自信从容。

科学家解密:灾难来临人类将如何殖民外太空

点击下载文档

格式为doc格式