如何從零開(kāi)始建造一顆適居行星？

無(wú)論是建造一個(gè)類(lèi)似行星的空間站，還是完整地復(fù)制一顆行星，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了目前的人類(lèi)科技水平。至少在有生之年，我們都不太可能見(jiàn)證這樣的壯舉。不過(guò)，將現(xiàn)有行星地球化倒是一個(gè)更可行的選擇。

如今，似乎每個(gè)人都想進(jìn)入太空，有些人甚至想在太空中建立國(guó)家。另一方面，世界正面臨著許多全球性的威脅，如氣候變化、人口過(guò)剩和潛在的流行病等。為了應(yīng)對(duì)這些威脅，準(zhǔn)備一個(gè)后備計(jì)劃總是好的。顯而易見(jiàn)的一個(gè)計(jì)劃便是進(jìn)入太空，在遠(yuǎn)離地球的地方建立人類(lèi)殖民地。

在科幻作品中，我們經(jīng)常能看到人類(lèi)居住在行星大小的物體上。從《星球大戰(zhàn)》中傳奇的死星，到《銀河系漫游指南》中的行星建造設(shè)施，建造一個(gè)適居星球的想法一直是科幻作家們討論的話題。問(wèn)題是，我們能做到嗎？如果能做到，我們又該怎么做？

基本居住條件

如果想要建造一個(gè)可供人類(lèi)居住的星球，我們首先要在太空中找到一個(gè)合適的場(chǎng)所。最重要的是，這顆星球需要處于適居帶（habitable zone）內(nèi)。這意味著這顆人造行星的軌道，或者它與最近恒星的距離，應(yīng)該能夠確保溫度有利于生命的發(fā)展。如果這顆行星離恒星太近，我們會(huì)被恒星的熱量烤焦，而如果離得太遠(yuǎn)，我們又會(huì)在嚴(yán)酷的低溫下凍結(jié)。此外，星球上還必須存在大量的液態(tài)水，因?yàn)闆](méi)有水就沒(méi)有生命。

除了合適的溫度和與恒星的距離外，我們還需要含有可呼吸氣體的大氣層、類(lèi)似地球的穩(wěn)定重力、適當(dāng)?shù)臅円寡h(huán)等。只有滿足這些先決條件，我們才能考慮從零開(kāi)始構(gòu)建一個(gè)宜居星球的計(jì)劃。

現(xiàn)在，建造所謂的“人造宜居行星”就可以有兩種方式。第一種方案，我們可以制造一個(gè)行星復(fù)制品，包括一大塊被做成巨大球體的巖石，幾乎與太陽(yáng)系的其他行星沒(méi)有區(qū)別。第二種方案，就是在太空中建造一顆巨大的衛(wèi)星，也許更確切地說(shuō)，是一個(gè)球形空間站，就像《星球大戰(zhàn)》中的死星一樣。第二種方案并不是真正意義上的行星。盡管呈現(xiàn)球形，但這顆人造星球并不會(huì)以固定的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，而可能只是像其他人造衛(wèi)星一樣在地球上空盤(pán)旋。

對(duì)工程師和科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這兩種方案都是極其艱巨的，但第二種方案相對(duì)更加可行。接下來(lái)，就讓我們從這個(gè)方案開(kāi)始吧。

構(gòu)成空間站

如前所述，建造一個(gè)類(lèi)似行星的球形空間站要比建造一個(gè)巨大的類(lèi)地行星容易得多。從《星球大戰(zhàn)4：新希望》中可以看到，死星的直徑大約為120公里，非常巨大！要知道，人類(lèi)建造過(guò)的最大的空間站長(zhǎng)度還不到160米。當(dāng)然，當(dāng)你將死星與直徑為12756公里的地球相比時(shí)，就顯得微不足道了。不過(guò)，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們這里還是設(shè)定為120公里。

如果我們像建造航空母艦?zāi)菢樱ㄔ爝@個(gè)類(lèi)似行星的新空間站，并且主要用鋼鐵作為建筑材料，那么將需要大約1000萬(wàn)億噸的鋼鐵。以我們目前的技術(shù)而言，光是生產(chǎn)這么多鋼鐵就需要80萬(wàn)年以上的時(shí)間！目前，人類(lèi)每年只能生產(chǎn)大約18億噸的鋼鐵。

要獲得建造這種類(lèi)行星空間站的原材料，唯一的變通辦法是向太空獲取，而不是依賴地球的資源。為此，我們可能需要開(kāi)采小行星，甚至月球。事實(shí)上，許多公司都在研究這個(gè)概念，一些相關(guān)的研究也在進(jìn)行中。

現(xiàn)在，假設(shè)我們?cè)谀撤N程度上克服了采購(gòu)原材料的后勤挑戰(zhàn)，那么接下來(lái)，我們就需要利用先進(jìn)的機(jī)器人（能夠在微重力下工作）建造一個(gè)可供居住的球形物體。之所以要建造一個(gè)類(lèi)似行星的空間站，是因?yàn)檫@樣才能獲得類(lèi)似地球的重力。在失重狀態(tài)下，我們的身體情況可能會(huì)變得十分糟糕。在國(guó)際空間站（ISS）長(zhǎng)期工作的宇航員經(jīng)常要應(yīng)對(duì)由于微重力造成的骨量流失、低血壓和其他健康問(wèn)題。

建造一個(gè)像死星一樣的類(lèi)行星球形空間站聽(tīng)起來(lái)很酷，但它可能存在著固有的缺陷：缺乏穩(wěn)定性。為了保持其穩(wěn)定運(yùn)行，我們需要進(jìn)行大量的主動(dòng)維護(hù)。要實(shí)現(xiàn)這一壯舉，人類(lèi)至少需要成為卡爾達(dá)肖夫指數(shù)中所謂的Ⅰ型文明。而根據(jù)一些科學(xué)家的說(shuō)法，我們距離達(dá)到這一水平還需要幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。

那么，如果是建造一顆完整的行星呢？

復(fù)制行星

馬克·亨普塞爾（Mark Hempsell）是英國(guó)私營(yíng)航空公司Reactions Engines的航空工程師，已經(jīng)對(duì)建造人工行星的可能性進(jìn)行了全面的研究。他的研究成果發(fā)表在《英國(guó)星際學(xué)會(huì)雜志》（Journal of the British Interplanetary Society，簡(jiǎn)稱JBIS）上。

亨普塞爾認(rèn)為，沒(méi)有必要完全精確地建造地球的復(fù)制品。換言之，我們可以建造小一些的復(fù)制行星。他估計(jì)，要在人造行星上達(dá)到相當(dāng)于地球重力的水平，工程師們可以將地球十分之一的質(zhì)量壓縮到一個(gè)接近月球大小的球體中。地球的質(zhì)量約為5842萬(wàn)億噸，而月球的直徑是3476公里。當(dāng)然，這仍然需要大量的巖石，但亨普塞爾的建議是，我們可以去模仿大自然創(chuàng)造行星的方式。

從大自然中汲取靈感

像地球這樣的巖石行星是由太陽(yáng)誕生時(shí)所釋放出來(lái)的殘余物質(zhì)積聚而成的。在幾百萬(wàn)年里，這些殘留顆粒一點(diǎn)一點(diǎn)、一塊一塊地聚在一起，直到形成一顆適居的行星。亨普塞爾認(rèn)為，我們可以嘗試模仿大自然形成行星的過(guò)程，但要加快速度。

亨普塞爾認(rèn)為，為了加快速度，我們可以在太陽(yáng)附近建立一個(gè)先進(jìn)的核聚變?cè)O(shè)施，在那里獲取建造新的類(lèi)地行星所需的較重的物質(zhì)。他指出，密度較大的元素如鋨（osmium）、銥（iridium）和鉑（platinum）等，將是構(gòu)建復(fù)制行星的不錯(cuò)選擇。這些較重的元素可以層層疊在一起，然后自然冷卻。

不過(guò)亨普塞爾承認(rèn)，目前人類(lèi)已知獲得這些元素的唯一途徑是超新星的熱核爆炸。也許只有當(dāng)我們發(fā)展到卡爾達(dá)肖夫指數(shù)的Ⅱ型文明時(shí)，才能建造一個(gè)具有如此大能量的核聚變?cè)O(shè)施。然而，即使可以用這種方法來(lái)加快行星的形成過(guò)程，建造一顆行星也需要幾千年的時(shí)間。

更好的選擇：地球化

除了上述兩種異想天開(kāi)的想法，還有一個(gè)更可行的選擇——通過(guò)地球化改造行星或衛(wèi)星，使其適合人類(lèi)居住。

在地球化改造中，我們不必從零開(kāi)始建造行星。我們所要做的，就是改造已經(jīng)存在的行星（或衛(wèi)星），使其環(huán)境適合生命生存。例如，我們可以在火星上進(jìn)行核爆炸，使其大氣層變暖到我們所需的程度。然后，我們需要尋找一種能保留住火星大氣層的技術(shù)，使其能像地球一樣維持適宜溫度。許多研究人員相信，這一設(shè)想有可能在幾十年內(nèi)成為現(xiàn)實(shí)。

最后總結(jié)一下，從科幻作品的角度，從零開(kāi)始建造行星是相當(dāng)有意思的情節(jié)，但實(shí)際上，這一想法的實(shí)現(xiàn)離現(xiàn)在的我們還很遙遠(yuǎn)。未來(lái)幾十年內(nèi)，我們或許能將火星或月球變得更像地球，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)是一項(xiàng)難以置信的壯舉。