众所周知,我们生活的地球之所以成为生命的天堂,其中一个关键因素就是地球磁场的保护。
地球磁场和大气层有效的屏蔽了来自太阳的高能粒子流以及宇宙射线对地球的破坏,为地球能够孕育出生命立下汗马功劳。
但是我们的邻居火星就没有那么幸运了。在数十亿年前,火星核心冷却,导致磁场消失。没有了磁场的保护,猛烈的太阳风直接摧毁了火星大气层,地表的水分也蒸发殆尽。
| 火星热持续加温
就在这个7月份,人类掀起了一场火星 探索 热。阿联酋、中国、美国,相继向火星发射了探测器。甚至于阿联酋都公布了自己的载人登陆火星计划,希望在2117年在火星上建立该国第一个人类永久居住点。当然“钢铁侠”马斯克也没闲着,马斯克的火星登陆计划也一直在筹备中。
当人们跃跃欲试满怀期待将来人类要踏上火星的时候,我这里不得不先泼上一盆冷水。
| 太阳的另一面
因为,人类移民火星,首先得过了太阳耀斑爆发和宇宙射线辐射这一关。
大家都知道,太阳其实是一个巨大的热核反应熔炉,这个熔炉也不是时时都稳定。它偶尔也会打个喷嚏(太阳耀斑爆发)、发个小脾气(高能粒子流喷射)。当然我们在地球大气层下生活,可能感觉不到。但如果一旦暴露在太空中,没有了地球磁场的保护,就会真切的感受到太阳的另一面。
耀斑爆发是太阳表面最剧烈的太阳活动,爆发周期大概是11年,每一次大耀斑爆发,会在几分钟或几十分钟内将耀斑区域亮度提升到极高的水平,然后缓慢变暗。
一次大耀斑爆发产生的能量,相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸。有的时候,地球虽有磁场保护,都会受到影响。例如2014年,太阳耀斑在6月10日和11日两天内爆发了三次X级耀斑,造成地球上部分高频无线电通信暂时中断。
耀斑爆发时产生的巨大能量,还会日冕中的物质粒子加速到接近光速,向外抛出。这些高能粒子很快就可以到达地球和火星所在的区域。当然耀斑爆发的时候,宇航员如果不暴露在太空,有航天器保护,会安全很多。但是,与在地球上的我们相比,长时间执行空间任务的宇航员受到辐射的剂量很容易就会超过极限值。
| 宇宙高能射线
其实,暴露在太空中,人体受到的辐射并不全来自于太阳,还有宇宙高能射线。
这些超新星爆发时产生的高能粒子流,由于有一些是重元素高能粒子,所以穿透力比太阳耀斑产生的高能粒子流大得多。它可以穿透宇宙飞船的外壳,对内部的宇航员产生辐射。与太阳耀斑的周期性爆发不同,银河系内超新星爆发有很大的不确定性和普遍性。会一直持续存在。
地球上的生物对宇宙高能射线似乎没有什么感觉。这不仅是地球磁场和大气层的功劳,还要得益于太阳的保护。太阳系也存在一个星系磁场,对宇宙射线有一定的屏蔽作用。
| 在火星还是住在地下比较好
但是如果人类未来登陆火星,一旦进入太空航行,便失去了地球磁场和大气层的保护,长达几个月时间暴露在太阳和宇宙高能射线的辐射环境中,风险极大。
另外,登陆火星后,由于火星没有磁场,大气层也非常稀薄仅为地球的1%,在火星地表人类仍然要受到太阳风和宇宙射线的影响。
为此NASA做过测算,2012年好奇号火星之旅,搭载过一台“辐射评估探测器”(RAD),使用它来测量中途和降落火星后遭受的辐射程度。
结果显示,火星之旅一个来回1年多的路程中,一位宇航员可能会受到0.662西弗的辐射,相当于NASA对宇航员在整个职业生涯中受到的总辐射极值的62%,这还仅仅是来回途中,不包括人类登陆后在火星表面受到的辐射。
根据此前的探测器发回的数据显示,火星表面平均辐射水平是国际空间站内宇航员受辐射水平的2.5倍,是地球表面辐射水平的13倍。长期暴露在这样的辐射环境下,人类 健康 堪忧。
| 实现人类火星永久居住,还有很多事要做
当然,人类要想登陆火星并建立长期居住点。辐射问题只是面临的困难之一,还有更多需要解决的问题。
比如返程需要的 燃料提炼问题 , 水和食物的持续供应 , 低重力环境下人类生理的变化 ,甚至于人多了之后产生的 社会 问题 ,以及火星 和地球的关系处理 等,都不是一个公司或一个机构一朝一夕能够解决的。这些问题需要全世界国家跨领域的共同努力,才能实现。
所以,马斯克那个建立火星永久居住点的 商业PPT ,大家看看激动一下就罢了。只搭起来了蓝图和框架,算是起了个标题,文章要写好,还得看下面的每一个字怎么写。当然,我们相信只要人类足够团结,花上足够的时间,这些难题终将会解决。
或许 未来生活在火星上的人类 ,走出地下住所之前,得先看一下火星天气预报里那项 辐射预警指数, 才好出门吧?