比火星好？科學家在太陽系找到另一處棲息地，水、氧、氮資源豐富

李論科學

星問答計劃創作者,科學達人,優質創作者

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。

人類為什麼要探索宇宙？我們覺得有三點原因：

人類的天性使然，我們擁有很強的好奇心，我們需要知道自己的來曆，需要了解自己生存的環境，需要知道萬物背後的真理；

其次就是科學變現，人來發展的科學的目的是什麼？肯定是為了改變我們的生存狀況，使我們生活得更加美好，因此探索外太空可以利用科學充分地利用外太空的資源，例如月球上的礦產、水和氦3。

最後就是我們要為自己的未來做打算，從長遠來看，這一點最為重要。因為每一個人都相信，地球不會一直適宜生存，隨著環境的變化、太陽的衰老，總有一天地球跟地獄無異。

所以人類離開地球勢在必行，只不過是時間的問題，那離開地球去哪裏呢？太陽系以外就不要考慮了，前兩天我寫了兩篇文章詳細說明了，人類在未來很長很長一段時間是無法離開太陽系的；

這個希望非常渺茫，包括現今的科學家在內都對離開太陽系不抱希望。

所以我們尋找下一個人類棲息地，就只能在太陽系內尋找了。

而且這個棲息地不能離開母恒星太遠，不然沒有足夠的光照能力，像人類這種生物是無法生存的，所以這就將選擇範圍進一步縮小到了內太陽系，也就是太陽的冰霜線之內。

在這個範圍內有四顆岩石行星（包括地球），還有小行星帶的一些區域。一直以來我們認為水星太熱，金星溫度更高，還下硫酸雨，火星是最合適的移民地。

火星上的環境相對其他岩石行星來說還是比較溫柔一些的。比如它的上面的重力是地球的2/5，走起路來相對輕松一些，它上面還有液態鹵水湖，有水冰，有跟地球一樣的物質組成；

這些資源未來都是人類定居火星所必須的，水可以日常飲用，種植植物，制造氧氣，其他的礦產資源可以開發出來發展工業。

火星也處在太陽的宜居帶之內，太陽光照並不差，我們也可以在火星上很好地利用太陽能資源。

唯一的缺點就是它上面的大氣稀薄，密度不到地球的百分之一，而且成分不對，95%都是二氧化碳，吸一口都會窒息，而且也因為大氣稀薄的原因導致了火星溫室效應差寒冷、沒有液態水。

所以科學家現在一直在考慮如何將火星地球化，讓它產生足夠的大氣，變得溫暖起來。但是現在並沒有好的辦法，要想改變一個星球的氣候，現在對人類來說還有點困難。

這就是為啥埃隆·馬斯克沖動之下想給火星先扔1萬枚核彈，看看效果如何，看能炸出一個地球不。很明顯，如此不切實際的想法也體現出了我們還沒有辦法改造火星的現狀。

但是埃隆·馬斯克並沒有放棄移民火星的夢想，它的SpaceX公司現在最大的任務就是建造可以往返於地球和火星之間的星艦，未來在火星上建立封閉的圓頂居住地，並且把人類送上火星定居。

封閉的圓頂居住地就是一個建造在火星上的大型人類棲息地，它可以和火星外邊的環境隔絕，人們在裏面利用火星的資源生活、種植，就像在地球上一樣，但想要走出去，還是要穿著宇航服。

這就是人類現在最理想的移民地，未來火星可能就是人類放雞蛋的另外一個籃子。

但是最近，芬蘭有位科學家提出了不同的看法，他在《arxiv》上發表了一篇論文，描述了他的想法，在他看來火星並非人類的唯一選擇，也並非最好的選擇。

他想建立一個漂浮在太空中的巨大的人類棲息地，就像是一顆衛星一樣，繞著一顆天體運行，裏面居住著人類。

他把目的地選擇在了太陽系小行星帶的一顆矮行星上。

小行星帶的位置在火星和木星之間，裏面有著不少於五十萬顆小行星，範圍在距離太陽2.17AU和3.64AU之間。

在小行星帶中有唯一一顆矮行星，它是谷神星，這顆星球的直徑950公里，當然它比月球小了很多，月球直徑大約3500公里。

上圖是谷神星軌道的一些基本情況，藍色代表了谷神星，圖中上半部分是從地球北極往下俯瞰的天體軌道，可以看出谷神星它的軌道偏心率很大為0.08，近日點2.544AU，遠日點2.987AU，而地球的偏心率只有0.0167。

上圖的下半部分是太陽系平面的透視圖，可以看出谷神星的公轉軌道與太陽黃道平面的夾角也很大為10.6°，除了冥王星的17°以外，太陽系其他的行星軌道基本上都處在同一平面上。

那麼為什麼他會看上這麼一顆矮行星，而放棄火星呢？

首先這顆矮行星所處的位置離太陽不算太遠，我們在矮行星的軌道上同樣可以利用太陽能。

其次就是這顆矮行星上有比火星更豐富的資源，我們在谷神星的表面有觀測到水羽噴流，這個發現說明了谷神星的地幔中有大量的含水礦物，或者是一個地下水源，現在根據推測，谷神星上的水資源占到了谷神星質量的40%，可以說這就是一個巨大的水球。

其次有噴流說明這顆矮新星的地質活動還很活躍，內部有熱源，或者是它能夠接受到足夠的太陽輻射，吸收熱量來加熱冰冷的水冰。

最後我們在這顆矮行星上發現了豐富的化學成分，包括組成生命所必須的元素碳、氮、氧、氫，磷，其中的氮元素非常豐富，這是人類居住環境大氣中必須的。

所有科學家認為，谷神星上有水、有能量、有生命的元素，說它的地殼之下有生命也不為過。

不過人類要想依靠谷神星生存，並不是像去火星一樣移民到它的表面，它的表面連大氣都沒有，更加的寒冷、荒蕪。

而是建造一個大型人造基地，像一顆衛星一樣繞著谷神星運行。論文中科學家也設想了這個基地的模樣，如下：

這個基地的樣子看起來像是一個張開嘴的貝殼，上下各有一面巨大的反光鏡，可以反射太陽光到中間的位置，這裏有很多的圓筒結構。

每一個圓通就是人類居住的地方，每一個可以容納5萬多人，每個圓通的用途不同，有些可以發展農業，有些居住、有些商業、有些加工制造業。

而且這些圓通可以隨意地添加，來擴大基地的容量。

整個人類居住地的資源都是來自谷神星，我們可以在它生命往基地運送水、氮氣、以及一些礦產資源等等。

運送的方式可以是火箭，也可以是建造太空電梯，這樣更直接更節省時間和能源。

反射鏡反射的太陽光可以讓人類居住在圓筒裏，感受到溫暖的陽光，也可以供植物生存。

這就是科學家最新的關於人類棲息地的設想，我個人感覺太科幻了，我寧願去火星住在馬斯克的玻璃圓頂裏，也不願漂浮在太空中，總感覺太危險了。

你認為呢?