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来自星星的矿

2014-03-12 11:26 作者:苗千来源:三联生活周刊
“罗塞塔”即将进行一次史无前例的探险,近距离探测一颗正在接近太阳的彗星,并且再释放一个探测器着陆在这个彗星的表面,之后,这个探测器将随着这颗彗星一起奔向太阳。

1月20日,欧洲航天局宣布“罗塞塔”彗星探测器按计划苏醒。地面控制中心在7个半小时后收到探测器传回的首个信号,科学家们兴奋不已

1799年7月15日,一位法国军官在埃及港湾城市罗塞塔的一个建筑地基中发现了一块黑色的大石头,这就是后来依其发现地而命名的罗塞塔石碑(Rosetta Stone)。这块石碑上用三种文字篆刻了同样的内容,为后来历史学家解读几千年前古埃及的象形文字和理解古埃及文明提供了不可估量的价值。如今这块罗塞塔石碑被安静地放置在大英博物馆内,如同一个已经完成了自己使命的老者。而在太空中,另一个以“罗塞塔”命名的飞行器在休眠了一段时间之后,正在准备进行一次具有历史性意义的行动,这次探测行动如果成功,有可能为人类揭开一个更为久远的谜团。

这另外一个在太空中的“罗塞塔”,就是欧洲航天局(ESA)在2004年3月发射升空的“罗塞塔号航空飞行器”(Rosetta Spacecraft)。经过了10年在太空中的旅行,这个飞行器飞越了太阳系中的一个小行星带,按照计划,它即将进行一次史无前例的探险,近距离探测一颗正在接近太阳的彗星,并且再释放一个探测器着陆在这个彗星的表面,之后,这个探测器将随着这颗彗星一起奔向太阳。科学家们希望这次探索可以解开很多有关太阳系的谜团,有关历史,也关于人类的未来。

在1986年哈雷彗星又一次掠过地球之后,人类发射了很多航空飞行器,用来研究太阳系中的彗星。相比于沿着自己的轨道围绕太阳运转,与太阳的距离变化不大的太阳系中的行星来说,彗星就像是太阳系中的候鸟,穿梭于太阳系的内外,足迹遍布太阳系的核心与边缘。很多彗星都形成于太阳系形成的早期,因此对于彗星的探测,有助于人们理解太阳系形成的历史。

按照估算,2014年8月罗塞塔航空飞行器将与67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)相遇。此前人类也曾有一些关于彗星的探测计划,欧洲航天局和美国航空航天局都曾经发射过彗星探测器,甚至穿越彗星由气体和尘埃形成的尾巴进行探测,但罗塞塔是至今为止人类对彗星进行的最为大胆的探测计划。“罗塞塔号”将是人类第一个进入彗星轨道的航空飞行器,它将距离67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星只有20公里,利用爆炸鱼叉分析彗星的表面成分,之后,罗塞塔航空器将会释放一个名为“菲莱”(Philae Robotic Lander)的探测器,登陆67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星核表面。这将是人类历史上第一次有航空飞行器登陆彗星核,到时菲莱探测器将首次在彗星核上拍摄彗星的表面照片,供人类研究彗星核的组成,然后继续跟踪研究这个冰冻的彗星核随着距离太阳越来越近所发生的变化。

科学家们之所以对67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星有强烈的兴趣,是因为根据此前在地球上对它的分析,再结合乔托航空飞行器(GiottoSpacecraft)发回的报告显示,这颗彗星很有可能有大量的冰块,并且含有碳、氢、氧、氮等元素,而且在这颗彗星的表面很有可能具有复杂的有机分子。而这种复杂的有机分子很有可能就是构成早期生命的基础。地球上的生命是否来自某一次太阳系内彗星的播种?“罗塞塔号”将会给我们更加确切的答案。
67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星已经有46亿年的历史,形成的时间有可能比地球形成的时间还要早。因此,对于67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星的详尽研究,可以帮助人们研究太阳系早期的形态,从这个方面来说,罗塞塔航空飞行器对于人类的意义可能要比罗塞塔石碑的意义更加深远。

人类研究彗星,不仅仅是为了了解过去,详细研究太阳系内地球附近的彗星和小行星,也是为了开创人类的未来。当地球上的各种资源枯竭,是否有一天人类可以去太空中开采矿物?这个颇具科幻色彩的想法也许并非只是不可能实现的狂想,但是这需要人们对于附近彗星和小行星的性质有详细的了解。在地球附近的天体(Near Earth Objects)中,很有可能有一些小天体富含铂、镭、钯等贵重的矿物,还有一些小天体可能蕴含有大量的水资源。在未来,人类也许可以通过廉价的航空飞行器,在火星和木星之家的彗星和小行星上进行开采。这种高难度的计划,既需要实地探测,也需要理论上的精细计算。

假如有一天,人类的太空旅行技术已经足够发达,地球的资源又将枯竭,去地球附近的小天体上开采矿物到底是否可行,有没有巨大的潜在商业价值?起码根据科学家最近的估算,前景不容乐观。2013年12月16日,哈佛大学的天体物理学家马丁·埃尔维斯(Martin Elvis)在网上发表了论文预印本《有多少有矿藏的小行星?》(How Many Ore-Bearing Asteroids?),在这篇论文中,埃尔维斯对于在未来有可能进行开采的小行星的数量进行了理论上的估算。埃尔维斯认为,在地球附近的小行星和彗星中,有矿藏资源,并且可能进行开发的只有总数量的1/2000左右,这个比例并不乐观。更何况从地球出发到太空中开采矿物,最起码需要10亿美元的成本。也就是说,即使可以从太空中开采回矿物供地球使用,这些矿物的价值至少也要超过这个天价成本才合算。这样计算的话,只有那些直径超过100米,富有矿藏并且就在地球附近的小天体才有开采价值。而根据目前人类的探测以及估算,在地球附近直径超过100米的天体大约有2万个,也就是说,根据这个估算,值得人类发射航天器长途跋涉去太空中开采矿物的天体只有10个左右,这个数字肯定会让人感到有些失望。

在地球附近的小天体除了用来开采矿物之外,是否可能还有其他的价值?埃尔维斯估算,地球附近的很多彗星以及小行星是由水构成,人类在未来也有可能需要利用这些天体蕴含的水资源。从这个角度来说,在地球附近的直径超过20米的小天体的数量可能超过1000万个,并且人类每年还要继续发现上千个类似的小天体。这些直径大于20米的天体,都有可能在未来为人类提供大量的水资源。

对于彗星的研究,将开启人类太空旅行的一个新领域,也将揭示人类未来发展更多的可能。在未来去地球附近的小行星和彗星上开采资源,最终起主导作用的也许并非是商业因素,而是人类的探索精神和想象力。

 

 

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