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第17章 人类未来与地外星球(2)

科学家们认为地震和火山爆发之间有着密切的联系,他们因此建议在地震发生后的一段时间里要密切注意在地震所辐射到的地方的火山活动情况。科学家们表示,卫星的早期预见作用是所有传统预测方式所不能比拟的,现今卫星上所装备的仪器可以提供可信、准确的数据,这样人们就能更了解火山活动。

“黑烟囱”惊现海底

执行中国大洋19航次科考任务的“大洋一号”科考船在西南印度洋发现了新的海底热液硫化物活动区域——俗称“黑烟囱”,实现了中国人在该领域零的突破,标志着我国已成为世界上发现洋中脊海底热液活动区的少数国家之一。

当地时间2007年3月1日早上,“大洋一号”派出水下机器人潜航到2800米水深的西南印度洋中脊上,在离海底5米的高度进行了10个多小时的连续拍摄。图像清晰地显示了海底正在冒黑烟的“黑烟囱”,黄褐色的混浊液体从海底不断喷涌而出。探测结果表明,活动的“黑烟囱”直径约100米,属于体型较大的一个。

更为幸运的是,我国科学家在取得的样品中还发现了附着的生物个体。因为该区域是大西洋和太平洋不同生物群的交错地带,因此,这将有利于研究全球洋中脊热液生物多样性分布与迁移活动,而这些因素与生命的起源息息相关。

但是,与2005年首次环球航次所观察到的其他洋底活动热液区不同,这个新发现的活动热液区大型生物相对较少,我国科学家正在分析其原因。

我国此次在印度洋中脊首次发现“黑烟囱”,也是世界上首次在西南印度洋中脊和超慢速扩张洋中脊发现并“捕获”海底热液硫化物活动区及样品,证实了在超慢速扩张洋中脊上也存在热液喷口活动区的推断。

对此,中国大洋协会办公室主任张利民兴奋地说,这次发现“不仅实现了我国海底考察区域由单一的太平洋向三大洋转变,而且实现了由单一多金属结核资源调查向多种资源调查和资源与科学研究相结合的战略性转变”。

19航次第一、二航段首席科学家陶春辉介绍说,海底热液是20世纪海洋地质学最重要的科学发现之一,对海底热液的研究处于当今科学研究的前沿。由于洋中脊岩浆活动,不但硫化物沉淀到“黑烟囱”附近的海底,多金属元素也在此富集。同时,巨大的热通量、海底热液生物、“黑暗生物链”等与生命起源有关的因素,也有助于研究生物的起源。

南极冰雪下的明波暗流

南极冰流下的奇特湖泊网络

美国研究人员利用美国宇航局卫星拍摄到的图像分析发现,在南极洲西部两处冰流之下,有一个奇特的大型湖泊网络,水流可以快速充满这些湖泊,也可以快速流空。

虽然科学家此前已经发现了100多个冰川下湖,但这次发现的新湖十分特殊,它们位于快速移动的两处冰流之下。加利福尼亚大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋学研究所海伦·弗里克领导的研究小组,利用美国宇航局(NASA)600公里高空的“冰云和地面高度卫星(ICESat)”,采集了这两处冰流下游的厚度变化数据。据介绍,这两处冰流是从南极洲西部内部冰原向漂浮的罗斯冰架运冰的两个大型的快速移动冰流,它们每天大概能移动几米,这个速度对于冰川来说已经算是“全速前进”。

南极企鹅2003~2006年间的卫星观测发现,这些冰流之下存在一个大型的湖泊网络,当水流充满这些冰下湖或从湖中流空时,卫星就能测量到湖泊之上冰原厚度的增减。研究人员利用卫星图像绘制出了这个活跃的冰川下水系图,其中最大的三个湖面积大约有120~500平方公里,其他的小湖广泛散布在这两大冰流之下。

“冰川学家们早就知道在冰流之下存在流动的水,但这次能观测到一个成网状分布的大型贮水系统是前所未有的发现。”弗里克说。这次发现最让人吃惊的是湖网中的流水量以及这些流动的水从一个湖移向下一个湖的步伐。

研究人员称,虽然目前尚不清楚这些冰下湖液态水对于湖上冰的移动有何影响,但冰流是南极广大冰原在全球变暖趋势下作出反应的信号器,而冰下流水就好比冰流前进过程中的“润滑剂”,这个大型冰下湖网的发现将有助于科学家们进一步分析全球变暖和南极冰融化之间的交互作用,有助于预测南极冰融化对全球海平面上升的影响。

南极海底的秘密新探

英国遥控深海机器人“埃西斯”最近对南极海底进行了考察,并拍摄到了丰富的海底生物,为了解南极海底的过去和未来提供了新证据。

这次考察是在南极大陆西部玛格丽特湾海底进行的。当地海域几乎终年冰封,在“埃西斯”抵达之前,那里的海底从来没有进行过大规模考察。

“埃西斯”是英国第一台遥控深海机器人,这次在3500米深的水下对南极海底进行了深入考察,首次拍摄到了海底基岩上的“融水河道”照片,并拍摄到了王蟹、海葵等丰富的海底生物图像。“埃西斯”的设计下潜深度达6500米,配备有照相机、声呐、采样器和机械臂等设备,并通过一根10公里长的电缆和水面上的科考船连接。科学家可以在科考船上的控制室操控“埃西斯”并可以看到海底的实时图像。

报道说,“埃西斯”还在南极大陆架1000米深的地方捕捉到了王蟹。科学家认为,在深海看到本应生活在南极浅海的王蟹可能是气候变暖的一个证据。

在月球上绘制蓝图

2024年我们能住在月球吗

美国宇航局(NASA)对外公布“重返月球”计划,其核心目标是2024年在月球上建立永久基地,并以此为跳板,为人类登陆火星甚至探索更遥远的太空做准备。

基地:宇航员能长驻180天

美宇航局将使用两种车辆登陆月球,一种为“猎户座”号月球探险车,另一种为全功能月球车(该车几乎可以在月球任何一种地形着陆)。美国2008年将发射“月球勘测轨道飞行器”;2009年将试验登月太空船;2014年将进行“猎户座”号月球探险车的有人驾驶飞行试验;2020年,NASA将派4名宇航员登上月球,并进行为期一周的考察。接着,宇航员会数次登陆月球,将建设永久基地所需的电力和其他设备运送到位。

永久月球基地将最终于2024年前建成,规模与大型购物中心类似。建成后的月球基地上有探测车和生活区,能够实现电力供应,保证宇航员在月球上长驻180天;它还将成为太空旅行者的中转站和避难港。基地上提供氧和氢,使人类能够在太阳系表面合成水并制造火箭燃料。

选址:两极可能性大

至于考察站地点,则将在适合长驻的月球两极之中选择。目前,最有可能的地方是南极沙克尔顿火山口边缘。那里几乎永久都能接受日光照射,这对于依靠太阳能发电的基地来说是非常理想的选择。而且科学家们在南极发现了一些“弹坑”,并推断南极附近可以搜集到能用作商业用途的挥发性气体;科学家还探测到那里有大量的氦-3,这种可用作核燃料的气体地球上极少。加之人类对月球和火星的两极了解不多,因此科学家们对这个选择也颇感兴趣。

NASA计划2010年将遥控登陆车送上月球,来解决具体的选址问题。

合作:中国有望加入

美国总统布什2004年宣布,美国将在2020年再度登月,从而启动一系列登月计划。由于登月使用的火箭和载人用的宇航船将仅限于美国制造,NASA将在新一代的航天飞船上花费巨资,因此计划的持续资金来源是一个巨大问题。如果这项计划一直继续下去,到2025年它将耗去美国2170亿美元的巨额费用。

NASA官员表示,人类重返月球的计划将与其他国家合作,甚至不排除一些商业航天公司的加入。NASA副局长助理道格·库克表示:“目前,NASA官员已经和欧洲宇航局,澳大利亚、英国、加拿大、中国、法国、德国、印度、意大利、俄罗斯、韩国、乌克兰举行过初步的合作洽谈。”

美国宇航局局长格里芬对国际合作有更高的期望。格里芬披露,美国将于2008年发射月球探测轨道器,带有激光高度计和其他仪器,可以为即将到来的探测活动制作一张精确的月球立体地图。

意义:探索火星的跳板

库克在休斯敦举行的新闻发布会上说,新登月计划在各方面都将不同于20世纪60年代的阿波罗登月计划,它将成为人类太空探索进入新阶段的标志。这项计划将使人类更加充分地了解月球以及比月球更远的地方,为人类探索火星做好准备。

目前,《纽约邮报》已经初步评选出了5名“未来月球居民”,他们分别是:豪门艳女、希尔顿酒店女继承人帕丽丝·希尔顿,曾经三次连任的纽约州州长乔治·帕塔基,歌坛巨星芭芭拉·史翠姗,好莱坞巨星汤姆·克鲁斯,纽约出版业和地产巨头莫特·扎克曼。

神奇月球车亮相上海

我国自行研制的两款月面巡视探测器(月球车)于2007年3月31日在上海宇航系统工程研究所亮相。这是我国“绕、落、回”“三步走”探月工程中,实现第二步“落”的重要部分。

此次展示的两款月球车型号分别为MR-2和MR-3,是由上海航天局牵头,哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所、国防科技大学等数十家单位联合研制的。

月球车MR-2样机高15米、长12米、宽08米。在技术人员的操控指令下,这辆六只轮子的小车演示了爬坡、越障、自主避障导航、地面遥控操作等关键技术。与其外观较为接近的MR-3样机,因尚在研制中,被摆放在支架上。

MR-2月球车采用了独立驱动的六轮摇臂式行走系统,可在松软的模拟月壤上行走自如,可爬越30度斜坡,跨越25厘米障碍;行进速度为每小时100米,最快可达每秒5厘米。

这辆月球车配备了一套自主视觉导航系统,可观察前方3米以内的地貌,通过计算建立三维立体地图,判断行进路径,遇到大于30度斜坡、高于25厘米的石块,或者直径大于2米以上的撞击坑时,能够进行避让行走。

此次亮相的两款“月球车”还只是原理样机,要成为真正意义上的“月球车”,下一步还需攻克一些关键技术,如在极端温差以及相当于地球六分之一重力环境下的生存适应、月夜期间能源供应、视觉导航等。

月球上究竟有没有水

英国科学家正与美国太空总署(NASA)合作,共同研究在月球上建立人类移民地的可能,尝试在月球上寻找水源。

来自英国牛津大学的研究员正建造“探水者”,为NASA出征探月。科学家利用红外线绘图技术,希望看清楚月球两极附近的深坑,有没有蕴藏可融化成水的冰块。

由于水非常重,所以运水上太空很不容易;如果月球上有冰,航天员就可以从中取得饮用水,这对未来人类征月会大有帮助。若能觅得水源,NASA便可在2020年开始在月球上兴建永久基地,成为下一步探索火星的跳板。

月球两极的坑洞很深,长期处于黑暗和寒冷之中。科学家早已肯定水星的两极有冰存在,因此相信月球的深坑中可能同样有冰。NASA宇宙飞船1998年调查所得,月球约有1100万~33亿吨冰分布在两极25万平方英里的地方。

在这次计划中,科学家会先用红外线摄影机拍摄深坑,量度坑底的温度,找出可能有冰的地方;然后再发射火箭,把卫星运送到月球表面30英里的轨道上,花一年时间拍摄月球表面,制成立体影像。

第二艘宇宙飞船被称为月球坑观测与感知卫星,它会射出重4吨的探测飞船到估计有冰的深坑底部,卫星之后也会飞到深坑中,分析飞船撞毁后产生的微尘成分是否含有水分。

德国欲绘最精确的月球“地图”

德国计划不经过欧洲航天局独自实施探月项目,预计在2013年左右向月球发射轨道探测器,其主要任务为绘制比以往更加精确、清晰、完整的月球“地图”。

2006年11月,德国科学家开始讨论德国独自实施探月项目的可能性。德国11家航天研究所在2007年2月共同制订了探月时间表。目前,德国预计于2013年左右向月球发射轨道探测器,但无载人登月计划。

此次计划的目标是用高精度探测仪器详细考察月球表面的构成,调查尚不为人类熟悉的月球极点,绘制比以往更完整、清晰的三维月球“地图”。该计划还包括考察月球表面的年龄、矿物质组成、磁场和月球内部结构等。德国专家还想了解月球内核的性态。德联邦政府将于2008年审查上述计划,所有探月项目预计花费3亿欧元。

此前,人类已向月球发射了数十个探测器,但只有很少部分月球表面被绘制了精确度较高的“地图”。德国在太空研究、绘制高精度地图方面有较大的技术优势。欧洲航天局发射的首颗火星探测器“火星快车”上装载了德国研制的高精度拍摄装置。德国还能提供先进技术,协助建立连通月球和地球控制站的图像、数据快捷交流系统。

月球是距离地球最近的太阳系天体,也是太阳系诞生、发展的“见证人”;此外,月球还有望成为人类飞赴太阳系其他行星的“跳板”。所以,了解月球意义重大。

为此,美国、中国、印度等已纷纷出台了自己的探月计划。德国作为一个在太空研究领域拥有技术优势的国家,当然也要通过自己的探月计划,进一步发展其相关研究开发水平。

月球土壤的神奇作用

现在,人类登月已非难事,可是要在月球上长期居住、进行科学考察或者矿产开发还是很难。原因是月球上缺乏人们生存必需的资源,其中之一就是氧气。为解决这个难题,美国宇航局专门设立了一笔奖金,寻找在月球上制造氧气的方案。最近,美国化学家已经开发出相应的方案:从火山灰中分解氧气。

美国宇航局专家通过对月球上不同地方的土壤和紫外线发射水平进行研究,来确定何处土壤中含有氧气。美国字航局专家吉姆加尔温称,专家用天文望远镜对月球阿里斯塔尔赫环形山进行观察,结果发现了大量的“钛铁矿石”,将这些矿石加热或通电,就可以从中分离出氧气。分离出来的氧气可以用来呼吸或者制造火箭燃料。

美国宇航局提出设立奖项,给最先开发出使用化学方法利用月球上的沙子高效制取大量氧气的人奖励25万美元。这个项目以“MoonRox(月球风化层氧气)挑战”命名。竞赛规则是:参赛者必须研制出一种设备,其重量和功率符合一定标准;在地面实验测试时,以火山灰代替月球土壤,要在8小时内制取至少5千克氧气。谁在2008年6月1日前最先研制成功并现场示范运作,谁就赢得大奖。

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