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科學家計劃對系外行星播種生命:太空旅行長達1.2萬年

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發表於 2017-11-30 09:36:28 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源: 新浪科技

新浪科技訊 北京時間11月29日消息,據國外媒體報道,目前,一位德國理論物理學家提議對創新星際太空飛船進行改進,使其能夠充分減速,可以環繞一顆系外行星運行,並潛在對“地球2.0”行星播種生命。然而,長達1.2萬年的太空旅行可能使這項任務變得十分困難。
  對地外行星播種生命
  在過去30年裡,關於人類太空探索的普遍觀點認為,我們應當實現登陸火星或者重返月球的最新任務。考慮到我們在地球上自己製造的各種復雜問題,從生態到經濟,太空探索目標和以自我為中心的殖民基地,以及人類的自私根源,基於以上提及的問題和大量未解決的問題,我們可能需要發現一個新的家園。
  然而,即使最樂觀的太空殖民基地也需要幾十年時間建造,同時,我們不能保證在本世紀剩餘的時間里倖存下來,更不必說人類在整個銀河系有效地擴張殖民。但是如果我們現在開始對其它星球播種生命呢?人類可能無法倖存,但是一些生命形式可以。
  德國歌德大學理論物理學家克勞迪亞斯·格羅斯(Claudius Gros)表示,我們應當認真考慮這一問題。他相信在宇宙中播種生命將優先於人類殖民,同時,他也相信這一過程能夠實現,在宇宙中對其它行星進行星際生命播種,更簡單地講,這是“有意的胚種說(deliberate panspermia)”,是基於我們的技術能力范圍之內的。
  “突破攝星(Breakthrough Starshot)”是一項宏偉太空計劃,將使用一種激光推進系統發射首個抵達半人馬阿爾法星(Alpha Centauri)的探測器,半人馬阿爾法星是距離太陽系最近的一顆恆星。
  這次太空旅行預計將花費大約20年時間,同時需要一顆重量僅1克的探測器加速至100公里/小時,或者是光速的五分之一。該探測器不會有一個剎車系統,預計幾個小時之後抵達半人馬阿爾法星,正好擁有足夠的時間拍攝照片,並傳送至地球。
  近期,發表在《物理通訊雜志》的一篇研究報告中,格羅斯提議,我們使用相同的激光推進系統以較慢的速度發射1.5噸重的太空飛船,這樣我們能做的不僅僅是拍攝照片。他希望實現一個穩定的系外行星軌道,通過攜載的“微型實驗室”向其它星球播種生命,這種微型實驗室可以培育基因和細胞。據悉,他們的目標星球是TRAPPIST-1,這是一顆表面溫度極低的紅矮星,距離地球39.13光年,但是其它系外行星,例如近期發現的Ross 128b,也在考慮觀測范圍之內。
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圖中描繪一個電離質子(藍色)通過磁場(洋紅色)發生偏轉。
  長途運輸
  格羅斯假設,一艘1.5噸重的太空飛船將從地球發射,向其它行星播種生命,同時,一個巨大的陸基激光器將瞄向探測器50公里寬的光帆,提供大約30%光速的推進速度,完成部分太空旅行。
  不同用於完成半人馬阿爾法星任務的微型探測器,格羅斯的太空飛船一旦抵達目的地,需要立即停下來。所以,他設計了一種方法,使用磁帆與質子產生摩擦,從而使宇宙飛船在航行過程中減速,就像讓一輛汽車在高速公路上減速完全停止一樣。
  格羅斯說:“使用磁帆的原因是無需損耗能量便能建立磁場,你不希望消耗能量,因此只要建立了磁場,便能使用超導迴路就能使電流永久保留,磁場永遠保持不變。”
  他指出,磁帆半徑大約50公里,每個迴路都會產生磁場。磁場將探測器的動量轉換至所遭遇的任何粒子上,從本質上講,地球和探測器之間質子的目的地會產生減速所需的摩擦力。
  想像一下,一艘大型探測器通過像質子一樣無關緊要的小物質進行減速,這似乎有點兒奇怪。事實上,該情況更加復雜的是,科學家懷疑遠古超新星可能清除了太陽系和鄰近區域周圍的氣體,因此降低了物質密度。
  然而,格羅斯解釋稱,即使是物質密度較低的情況下,他的設計也能提供必要的摩擦力對假設的太空飛船進行減速,使其在軌道運行,並不是飛越一顆系外行星。他說:“你可以通過星際介質的摩擦力來剎車減速。”
  問題在於減速所需的額外質量使提議的TRAPPIST-1太空之旅需要1.2萬年時間,在宇宙時間尺度上,這一時間僅是瞬間的工夫,但是由於人類很少壽命超過100歲,因此目前沒有人能夠倖存下來,親眼目睹我們的探測器抵達太空目的地進行生命播種。

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圖中是藝術家描繪的快速飛越一顆系外行星。德國歌德大學理論物理學家格羅斯假設稱,一艘1.5噸重的太空飛船將從地球發射,向其它行星播種生命,同時,一個巨大的陸基激光器將瞄向探測器50公里寬的光帆,提供大約30%光速的推進速度,完成部分太空旅行。



  地外宜居星球
  近期,科學家已開始理論推測環繞紅矮星周圍發現越來越多的系外行星可能含有水和氧,這些行星比地球擁有更長的大氣冷卻周期,在地球首次形成生命的時期,這些條件可能阻止行星孕育生命。
  格羅斯說:“太陽花費了1000萬年時間冷卻至現今的溫度,但是較小的恆星,例如:TRAPPIST-1,用了數億年時間冷卻溫度。”
  因此,TRAPPIST-1恆星系統內行星大氣層的水蒸汽被主恆星紫外線輻射分解為氫和氧,氫逃逸至太空,因為它太輕,無法被類似地球的行星所保留,同時氧也會累積下來。
  格羅斯說:“如果TRAPPIST-1恆星系統中七顆行星中某些行星存在海洋,它們也將存在含氧大氣層,地球氧壓為0.2個大氣壓,但在類似TRAPPIST-1的行星中,氧壓可能達到100個大氣壓以上。”
  這些過剩的氧“吞噬”了生物形式,阻止了原細胞形成。復雜的真核細胞形成了現今多細胞生命的基礎,它們沒有機會在一顆“氧行星”上孕育發展。


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