太空螞蟻

沈羨云

“哥倫比亞”號的殉葬者

2003年1月16日，“哥倫比亞”號航天飛機升空了，這是一次“科學研究之旅”。艙內的7名航天員分成兩組，日夜不停地進行著生物學、物理學、地理學和空間科學的研究。在這些研究中，有一項是來自紐約州錫拉丘茲市學生們的“太空螞蟻”實驗。學生們將螞蟻放到一個稱之為“螞蟻工坊”的容器中，讓航天員帶到太空，航天員們在太空觀察螞蟻工坊中螞蟻的行為、筑巢的情況，拍攝下螞蟻的工作情況，并將這些資料通過航天飛機的通信下行線傳給地面的學生。學生進行這項實驗的目的是為了了解太空失重環境對螞蟻的行為和筑巢有什么影響。

航天員們在太空進行的實驗很順利，16天飛行中，航天員完成了大量的科學實驗，其中包括學生們的“太空螞蟻”實驗。正當地面的學生翹首以待地等待“哥倫比亞”號航天飛機凱旋歸來，將他們寶貝“螞蟻工坊”帶回地面的時候，噩耗傳來。“哥倫比亞”號航天飛機在重返大氣層的時候，超高溫的氣體從一個裂縫中進入機身，導致航天飛機爆炸解體，轟隆的巨響聲伴隨著航天飛機碎片劃出的道道白煙，載人航天史上的又一次災難發生了。7名航天員全部遇難，15只螞蟻也成為他們的殉葬品。

實驗對象——收獲蟻

實驗的螞蟻從哪里來?外面地里有的是螞蟻，是否捉一些就可以進行實驗了?不行。要進行科學實驗，可不能那么隨意，尤其在太空進行的實驗，對實驗對象的要求是十分嚴格的。太空螞蟻必須滿足以下條件：1)在土壤中會做巢挖洞，不會主動叮咬人；2)螞蟻的個頭要大，以便容易觀察它們在螞蟻工坊中的工作情況；3)選同一個窩里的螞蟻，不同窩的螞蟻會相互攻擊直至死亡；4)必須是工蟻，因為工蟻在螞蟻工坊里是不會繁殖的，不會造成螞蟻工坊中出現越來越多的螞蟻；5)所選的螞蟻應該能夠很好地適應太空飛行環境。因此，這次上天的螞蟻，是學生們經過精挑細選的、生活在美國西部的一種叫做收獲蟻的螞蟻。這種螞蟻非常強壯，個頭大，在它們穿過地道進入到新挖掘的洞穴的時候很容易被發現。它們有一個大大的下顎，是挖巢筑窩的能手，它們通常會在沙灘或者泥土中建立自己的殖民地，穿過地面來形成它們的護堤。像選拔航天員一樣，上天的15只收獲蟻經過重重考驗，是從眾多的同伴中選出的佼佼者，它們被裝在一個稱之為螞蟻工坊的容器中隨著航天員被火箭發射到太空。

螞蟻工坊

螞蟻工坊是一個灌注了藍色夢幻般凝膠的容器，這種凝膠源于航天技術，是美國航空航天局專門為太空實驗研發的。它是從天然海洋生物中提取的，經過殺菌、消毒處理，保證里面沒有有害的細菌。因為螞蟻要比人脆弱得多，所以對凝膠中重金屬及微生物等衛生指標的要求比許多食品還要高。在進行太空實驗時，沒有讓螞蟻在土壤中筑巢，而在凝膠中筑巢的原因是與太空的特殊條件有關的。首先，太空螞蟻要參與航天飛機的整個發射過程，螞蟻飛往太空和返回時，要承受巨大的壓力和振動，這種壓力和振動可能使土壤做的巢穴完全毀滅，而凝膠有本事對抗它們。其次，航天員在太空必須觀察失重狀態下螞蟻挖掘隧道的全過程，并攝錄下來，凝膠是一種透明的膠體，通過透明的膠體可以清晰地觀察到螞蟻構筑三維空間隧道的全過程，看到螞蟻工作、交流、休息、哺喂、爭執等等行為，而土壤達不到這個要求。第三，在太空要喂養螞蟻是很困難的，食物會漂浮在容器里，螞蟻根本吃不到，而凝膠體里含有螞蟻所需要的營養物質和水分，不需要額外給螞蟻喂任何其他的東西，小螞蟻們就能在螞蟻工坊里快樂、安靜地生活幾個月。第四，螞蟻工坊的凝膠體對人體和螞蟻完全無害，不會對座艙環境造成污染和危害航天員的健康。

現在這種為學生進行太空實驗用的螞蟻工坊已經開發成為時尚的玩具，它讓你不用怎么操心就可以飼養可愛的小寵物。當你觀看螞蟻在螞蟻工坊中辛勤地操作時，它會給你帶來意想不到的快樂和感動，你從中也會領悟和學習到很多東西。

太空螞蟻實驗的歷程

太空螞蟻實驗是從2000年開始的。當時，有一項太空動物實驗和一項太空植物實驗讓福勒中學的學生們選擇，福勒中學的學生們對動物實驗更感興趣，于是選擇了前者。讓什么動物上天呢?學生們經過大量的調研工作，最后決定進行太空螞蟻實驗。進行這項實驗的原因是盡管螞蟻在地球上已經生活了幾萬年，是所有動物中“人口”最多的一種昆蟲，但是人們對它的了解還太少。尤其是在太空中，從來還沒有進行過螞蟻實驗。而且，螞蟻個頭、重量和體積都小，進行實驗的設備也簡單，適合進行太空實驗。

為了進行這項實驗，學生們在地面閱讀了大量有關螞蟻的書籍，觀察地面螞蟻的行為和筑巢的過程，學習有關的航天知識和如何進行科學實驗設計的方法。雖然這是一個很簡單的實驗，但是要在太空中進行卻有很多事情要做。例如，要選拔出適合太空實驗的收獲蟻，要進行合理的分組，要研制固定“螞蟻作坊”的裝置等等。福勒中學的學生在錫拉丘茲大學研究人員的幫助下用了3年的時間才研制出將螞蟻工坊固定在航天飛機上的裝置。

獲得的結果

“哥倫比亞”號事件發生后，福勒中學學生們的心情十分沉重，他們最初只沉湎于悲痛的情緒中，想了解哥倫比亞號失事的真相。幾天之后，為了紀念殉難的7名航天員，他們消沉的情緒轉化成一種全力以赴完成他們實驗的決心。航天飛機的失事沒有阻止學生們繼續科學探索的決心，他們化悲痛為力量，全心全意地投入到對已經獲得的數據進行分析總結的工作中去。

在“哥倫比亞”航天飛機飛行的16天中，航天員每天多次地觀察和拍攝螞蟻的行為和筑巢進程，共進行80多次實驗，航天員們將實驗的情況及時地傳送到地面。學生們從一個互聯網鏈接中下載每日數據，對所收集的資料進行了回顧和分析，其中包括螞蟻行為的錄像和靜態照片。最后，他們寫出了研究報告。

在科學家和孩子們的心中，預料螞蟻也會像航天員在太空一樣，分不清上下，行動遲緩，他們估計太空螞蟻筑巢的速度一定減慢。但是，觀看太空發回的照片和錄像，出乎學生們的預料，太空螞蟻比地面的螞蟻更活躍，螞蟻像瘋子一樣發瘋地挖著地道。但是，他們挖隧道的方式與地面螞蟻不同。地面的螞蟻是沿著螞蟻工坊的四周挖隧道，而太空螞蟻挖隧道的方向沒有規律，更隨意。為什么會出現這種情況，是太空的失重環境“迷惑”了螞蟻，還是其他的原因，至今還是一個謎，這激勵了科學家和學生們想繼續研究的決心。

這次太空螞蟻實驗雖然沒有得到最后的實驗數據，但目的達到了。整個實驗是學生參加和完成的。這次實驗，增長了學生們的很多知識，鍛煉了他們的觀察能力、思維能力、動手能力，開發了他們的潛能智力，這次實驗還能夠引領一些孩子從此走上研究自然、探究太空生命科學的道路。

[責任編輯蒲暉]