《外星球文明的探索》插图完整版 在线阅读

伤我心太深

第十八章　火星上的运河


　　1877 年（和 1971 年一样），火星离地球特别近，相距只有四千万英里。欧洲的天文学家们当时正在纷纷准备用新研制出来的望远镜对我们这个行星近邻进行当时所能进行的最详细的观测。这些天文学家中，有意大利米兰的一位观测者乔范尼·夏帕雷利( Giovanni Schiaparelli )，他是今天的时装设计师和香水商夏帕雷利的旁系亲属。

　　一般说来，用望远镜观测到的火星是模糊不清的，经常被地球大气变化无常的湍流所阻扰，这种湍流天文学家称之为“星象宁静度”。但是地球大气也有宁静的时刻，这时火星圆面上的真实细节似乎就闪现出来了。夏帕雷利惊异地发现，在火星的圆面上布满了极细的直线所构成的网状系统。他把这些线条称为 Canali ，这在意大利文中的意义是“沟渠”。然而，这个字在译成英文时被译成了“运河”，而“运河”这个词明显地意味着是有意设计出来的。

　　夏帕雷利的观测被洛厄尔继承了过去。洛厄尔是一个外交官，曾被派往现在的朝鲜任职。洛厄尔是一个波士顿婆罗门，他的哥哥是哈佛大学校长，姐姐是一个更为有名的人物——女诗人艾米·洛厄尔（在某种程度上是因抽黑色小雪茄而闻名）。他在亚利桑那州的弗拉格斯塔夫建造了一个私人的天文台来研究火星。他和夏帕雷利一样，也发现了 Canali 。他对 Canali 作了进一步的说明，并煞费苦心地想出了一种解释。

　　据洛厄尔推测，火星是一个正在消亡的星球，它上面早已出现了智慧生物，他们对火星上各种险恶条件已能适应，其中最主要的一条就是缺水。洛厄尔想象，火星上的文明社会建设了一个范围广阔的运河网，把水从溶解着的极帽处引到位于赤道附近的居住点。这个论点的关键在于这些运河整齐笔直，其中有些运河顺着大圆延伸数千英里。洛厄尔认为，这种几何图形不可能因地质活动而产生。这些线条太直了，只有智慧生物才能搞得出来。

　　这是一个我们都会同意的推断。唯一的争议是智慧生物究竟在望远镜的哪一头。洛厄尔相信，欧几里得几何学的爱好者是在望远镜那一头看出去的远处。但是，在星象宁静度很好的几秒钟之内要画出斑斑驳驳的详情细节来实在是太困难了，因此，眼、脑、手并用很可能把这些并不关联的地形连成一条直线。从本世纪初到航天时代开始的这段时间内对火星进行观测的许多最好的目测天文学家发现，在星象宁静度很好但不能算极好的观测条件下，他们能看见运河；而在星象宁静度极好的极为罕有的时刻里，他们能从那些直线中分辨出为数众多的点和不规则的枝节来。

　　后来又发现，至少那硕大无朋的极帽是二氧化碳，而不是结成冰的水。人们还发现，火星上的大气压比地球上要低得多，液态水完全不可能存在。于是关于火星上有先进的生物和运河的说法就此消声匿迹了，而且还……

　　当全火星范围的尘暴在 1971 年平息下来时，水手 9 号飞船开始拍摄一个被传统观测家叫做科普雷茨( Coprates )的地区。科普雷茨是洛厄尔、夏帕雷利和他们的追随者所发现的最大的“运河”之一。当尘暴结束时，科普雷茨展现出一个极大的裂谷，在火星赤道附近从东到西绵延三干英里，在某些地方有五十英里宽，一英里深。它并不是笔直的，肯定不是一项工程。但这个大裂谷从比例上来说要比地球上任何这样的地形长得多。

　　图：火星上一条弯弯曲曲的沟渠，可能是由古代的某一条河冲刷而成——国家航空和航天局提供。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量而更换，但从细节来看无疑是同一条沟渠）

　　在科普雷茨外面的那些地形真是千奇百怪——弯弯曲曲的沟渠在科普雷茨裂谷上面的高地上蜿蜒，周围伸展着许多美丽的小支流。如果我们在地球上看见这样的沟渠，毫无疑问会认为这是水流冲刷而成的。但火星上表面压力极小，液态水会立即蒸发掉，就象地球上的压力小而使二氧化碳立即蒸发一样。地球上我们有固态二氧化碳和气态二氧化碳，但是没有液态二氧化碳。而在火星上，连液态水也不存在。

　　但随着水手 9 号摄影工作的继续进行，又发现了一系列别的沟渠：有的沟渠有第二级和第三级的支流系统，有的沟渠在始点和终点都没有火山口，有的沟渠中央具有泪珠形的小岛，有的沟渠终点呈辫子形状，就象地球上洪水冲刷成的一样。

　　看上去似乎毫无疑问，在几十条很长的这种沟渠（最长的有几百英里长）中，大多数以及几百条较小的沟渠是由水流冲刷而成的。但由于目前火星上没有液态水，那么这些沟渠一定是火星历史上某个早期年代里形成的，那时火星上的总压力要大些，温度也要高些，因而很可能有过水。

　　水手 9 号飞船所摄制的沟渠有力地说明了火星上可能发生过重大的气候变化。从这个观点看来，今天的火星正处于冰期之中。但是在过去（谁也不知道究竟是多少年以前）火星的环境要温和得多，与地球相仿。

　　这种戏剧性气候变化的原因还在热烈争论之中。在发射水手 9 号飞船之前，我曾提出过，在火星上可能出现过气候变化，有过液态水。这种气候变化可能是由于岁差所引起（岁差是一种运动，其运动方式类似于高速转动的陀螺所发生的那种缓慢的向前漂移）。火星上的岁差期大约是五万年。如果我们现在处于岁差期的冬天，北极冰帽较大，那么两万五千年以前，则是南极冰帽较大的岁差期冬天。

　　但是一万两千年以前很可能是岁差期的春天和夏天。那时的稠密的大气层可能现在已关到极帽里去了。一万两千年以前，有一段时期在火星上可能气候温和，夜晚迷人，流水沿着无数小河、溪流淙淙流动，汇成汹涌澎湃的大江。其中有几条江河可能就是流入这个巨大的科普雷茨裂谷的。

　　
图：巨大的科普雷茨裂谷——国家航空和航天局提供。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量而更换）

　　如果情况确实如此，那么一万两千年以前火星上是一个适于类似地球上的生命生存的时期。如果我是火星上的一个生物，我有可能会使我的活动适应于岁差期的夏天，而在岁差期的冬天停止活动。地球上的许多生物在比这短得多的每年的冬天就是这么做的。我可以造出孢囊来，我可以变成象植物一样能生存的形式，我可以进入冬眠状态，一直冬眠到漫长的冬天结束。如果火星上的生物确实是这样做的，我们现在到火星去可能早了一万两千年，但也许是晚了一万两千年！

　　这些想法是有办法加以检验的。在某种程度上，假想的火层生物可能从流水的重现来知道岁差期春天的到来。那么，就象琳达·萨根( Linda Sagan )提到过的那样，可以用“加水”的办法来探寻火星上的生命。而这正是计划在 1976 年在火星着陆并探寻微生物的美国海盗号生物试验着手进行的事。他们将利用一只自动手把两块火星土壤的试样丢在水里，而把第三块试样放进一个没有水的容器之中。如果前两个试验证明确有生物存在，而第三个试验却没有，那对于“火星上的生物正在等待着冬天的结束”的想法多少是个支持。

　　但完全有可能说，这些试验方案过于地球沙文主义了。很可能有一些火星生物对现在的环境完全适应，放到水里反而会淹死。把火星的生物看成是睡美人，正在等待着海盗号给她们施以滋润甜蜜的一吻——这个设想是一个不大会成功的，但是极为令人神往的尝试。

　　绝非所有的沟渠都与洛厄尔和夏帕雷利绘制的传统“运河” ( Canali )的位置相符合。有些地方，如塞劳尼厄斯( Ceraunius )，看来是山脉。另外一些地方则目前还看不清详细情况。但是有一些沟渠，如科普雷茨，是火星表面的沟槽。火星上确实有沟渠，这些沟渠可能有某些生物学上的涵义，和洛厄尔所想象的人不相同（根据漫长的冬天这一模式假定），但这些沟渠也可能与火星生物学毫无关系。

　　洛厄尔设想的运河是不存在的，但夏帕雷利的“运河” ( Canali )却多少可以看得见。将来的某一天或许这些沟渠里会重新装满了水，还会有从地球上来访的平底舟在里面行驶，也未必可知哩。

伤我心太深

第十九章　丢失了的火星照片


　　水手 9 号飞船飞向火星的整个飞行任务中，向地球发回了 7,232 张照片，这些照片彻底改变了我们对这颗行星的认识。其中好几百张主要是研究火星表面多变的地貌。现在知道，火星表面上明暗标志相对形状之所以随时间而变化，大部分是由于风所刮起的尘埃所致。我们发现了成千条明的和暗的条痕，这些条痕从局部撞击坑开始，在火星地表上一直伸展到几十英里以外。它们顺着盛行风的方向。我们认为，这些条痕是由于火山口的尘埃被强风刮出来，沉积在火山口壁外的火星表面而形成的。这些条痕是天然的风向标，也许又是风速计，放在火星表面上，给我们以启示，供我们欣赏，我们还发现了深色的不规则的斑点，大多数位于火山口的内侧，又往往在背风的壁上。因此，这些斑点和那些条痕一样都是风向标。有一些斑点经水手 9 号飞船分析是有着一条条子行沙丘的巨大沙区。

　　我们已发现有许多例子，说明深色条痕和斑点的轮廓和大小在考察过程中一直在变化，这些深色地貌的位置和变化情况跟天文学家一百多年来在地面上观测到的火星上传统的暗色标记极为相符。天文学家通常认为这些暗点是火星表面生长着的按季节变化的深色植物。但我们的水手 9 号毫不含糊地证实，火星上的季节变化应从气象学上，而不是从生物学上进行解释。

　　图：水手 9 号拍到的火星尘暴。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换，内容也未必与原图对应。原图说明为“水手9号的三张照片显示了火星表面附近强风所起的影响。本图为从撞击坑流散出来的风造成的条痕，每条条痕是薄薄的一层风吹出来的层土。”）

　
　图：水手 9 号拍到的火星沙丘。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换，内容仅与原图部分吻合。原图说明为“下图上半部分为火山口内侧的斑点，其中有些地貌是表面尘土被强风刮去后露出的深色岩石，下图下半部分为上半部分中的一个斑点解析为一条条纵向的沙丘，其大小可与地球上最大的这类沙丘区相比——国家航空和航天局提供。”）

　　这一解释决不排除火星上有生物的可能性。这仅仅说明，如果火星上有生物，要越过行星间的距离探测它们并非易事。反过来也一样：从火星上单靠摄影，即使白天从一个有利角度拍摄，也是无法探测到地球上的生命的。我们研究了几千张从地球卫星轨道上拍摄的地球照片，已发现了这一点。但火星表面上随时间而变化的条痕和斑点是一种新的极为令人兴奋的火星现象，吸引着人们去作进一步的研究。由于火星上的这些变化出现缓慢，要对变化着的地貌进行研究，就必须隔开很长一段时间对同一地区拍摄两张照片，然后再来判别发生过那些变化。在飞行任务就要结束时，水手 9 号的摄影机对锡尔蒂斯－梅乔和塔尔锡斯地区成功拍摄了 15 张照片，这些照片对推断长期变化极为重要。但正当要把水手 9 号的高增益天线指向地球，播放宇宙飞船上的磁带录象，准备把这些照片发回地球时，最后的一些姿态控制用的气体用完了，无法对地球自动瞄准，也没能播放录象。飞船上的气体全部用完了。

　　在水手 9 号发射之前一年，就有人提出过飞船上的姿态控制气体有可能用完的问题。当时曾提出过这样一种解决办法：把推进燃料箱同姿态控制用气系统连在一起——这也是飞船的一种管道吻合术。这样的话，一旦姿态控制的氮气用完时，就可用多余的推进气体作姿态控制之用。这个建议被否定掉了，主要是由于费用太贵——要花三万美元。但没有人估计到水手 9 号到姿态控制气体用完时还一直在工作。水手 9 号的额定寿命只有 90 天——而它一直工作了几乎整整一年。工程师们在估算他们这一杰作的寿命时是过分保守了。

　　回想起来，真是因小失大。如果有足够的姿态控制气体，这艘宇宙飞船本来还可在绕火星飞行的轨道上再转一整年。三万美元的管子本来有可能换得一亿五千万美元的科学研究经费。如果我们当时知道这艘宇宙飞船会由于氮气不足而失效，我几乎敢肯定，有关的行星科学家们会自行筹集这三万元钱的。

　　事实上，在航天计划中常有许多这样的关键性的情况，只要加上一小笔钱就可以大大提高一项已定飞行任务的科学成果。但国家航空和航天局受到国会、白宫和行政管理和预算局规定的严格经费限制，没有这类小笔的追加经费。如果有这么一笔钱，如果可以找到一个慷慨的捐款人的话，这会是个人慈善行为的一种最好用途。

　　但这些只能是空想。推进燃料箱和姿态控制用气系统事实上并未接通，最后的一批照片也就没有发回地面。那 15 张极其重要的火星照片静静地留在水手 9 号的磁带录象机上，永远也不可能靠水手 9 号本身的动力返回地面了。同时，现在那艘飞船已不能自动瞄准太阳了，阳光不再能通过它的四个大型太阳电池板转化为电能，因而没有办法再使它重新工作了。我们可能永远也无法知道，在 1972 年的 11 月初塔尔锡斯和锡尔蒂斯－梅乔区域从火星轨道的有利位置上看去是什么样子了。

　　也许我们还会有可能知道。水手 9 号的轨道正在火星大气中缓慢地缩小。但是这一缩小过程极慢，因此这艘飞船在未来的半个世纪中是不会掉到火星上去的。在那之前很久肯定会有绕火星的载人轨道飞行。宇宙飞行的交会和对接现在就已在载人飞行任务中进行得十分好。可能到那时，1990 年左右的某个时候，在一次大型的对火星的载人轨道探测中会进行一次小小的迂回飞行，与水手 9 号交会。这艘又旧又破的飞船将被放到一个大型的载人宇宙飞行站上去，然后送回地球——可能会放进美国国家斯密森博物馆研究所，或许是为了防止水手 9 号上所带的地球上的微生物跑到火星上去，也可能是为了取回和读到水手 9 号飞行任务中那 15 张失去了的照片。（扫校者注：现在看来，萨根的预测是过于乐观了。无人着陆器“探路者”在 1997 年才到达火星，而载人探测直至 2002 年仍只是一个中长期计划。）

伤我心太深

第二十章　冰期和釜锅




　
　图：地球上悬殊的气候：撒哈拉沙漠和格陵兰冰原上的裂隙。（扫校者注：此图并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换。
原图说明为“地球上的悬殊气候 上图： 撒哈拉大沙漠的沙丘区。——引自克吕格尔（Krüger）所编《撒哈拉》，纽约州帕特南市，1969。


下图：冰岛法特纳库尔－格拉切尔裂隙。——引自《从上面看世界》，作者比哈尔基－梅林( O.Bilhalji－Merin )。希尔( Hill )和王( Wang )，纽约，1966”

　　我们这个小小的行星几乎是在圆形的轨道上旋转，离太阳的距离差不多恒定不变，然而各地气候也有变化，有时变化还很剧烈。撒哈拉沙漠就和南极不同。在撒哈拉，太阳光线直射下来，而在南极则是斜射，这样就产生了一个相当大的温差。在赤道附近热空气上升，在两极附近则冷空气下降——从而产生大气循环。所形成的气流的运动由于地球的自转而产生偏转。

　　大气中有水，但当水凝结时，生成雨和雪，而把热量放入大气，这又使空气的运动发生变化。

　　被新降的雪所覆盖的地面与无雪的地面相比能把更多的阳光反射回空间，这块地面就变得更冷。

　　当更多的水蒸汽或二氧化碳进入大气时，从地球表面产生的红外线辐射受到越来越大的阻碍。热辐射不能逸出这一大气温室，于是地球的温度就上升。

　　还有地形的影响。当风流吹过山顶或是吹入峡谷时，环流就发生变化。

　　我们都知道，在一个小行星的某一地方总有一段时间天气是错综复杂的。而气候至少在某种程度上是不能预料的。过去，气候的波动要猛烈得多。整种、整类、整属、整族的动植物被灭绝很可能就是由于气候的波动。恐龙之所以灭绝最可能的解释是这种巨兽的温度调节系统差，又不会掘洞穴居，因而无法适应全球性的温度下降。

　　人类的早期进化与地球脱离漫长的更新世冰川期有密切关系。在地球磁场的逆转和大批细小的水生动物的灭绝之间存在着一种至今还无法解释的联系。

　　这种气候变化的原因仍在激烈的争论之中。可能是由于太阳所发出的光和热在几万年或更长的时间范围内有所变化。可能是由于地球自转轴的倾角与地球轨道之间方向的缓慢变动引起了气候的变化。可能是由于北极和南极的冰块量不稳定所引起。可能是火山把大量尘埃喷入大气，遮暗了天空，从而使地球变玲。还可能是化学反应减少了大气中的二氧化碳和其他温室分子的量，因而使地球变冷。

　　事实上， 目前有关地球上冰期及其他主要气候变化的理论约有五、六十种之多，大部分是互相矛盾的。这是一个有重大理论意义的问题。不仅如此，弄清楚气候变化的原因可能具有深刻的现实意义——因为人类影响着地球的环境，而其影响方式往往出于考虑不周，理解不当，或是为了短期内的经济利益或个人的方便，而不是从地球上全体居民的长远利益着想的。

　　工业污染把数量极大的不相干的粒子搅拌到空气中去，这些微粒随着大气散布到全球。最小的粒子进入同温层后，要几年以后才能落下。这些粒子提高地球的反照率即反射能力，减少照射到地表上的阳光的量。另一方面，燃烧矿物燃料（煤、石油和汽油）会增加地球大气中二氧化碳的含量，而二氧化碳大量吸收红外线，因此地球温度就会升高。

　　有一系列现象能使气候朝两个截然相反的方向变化。没有人能完全搞清这些现象之间的相互关系。尽管看上去目前认为可以允计的污染量不至于使地球产生重大的气候变化，但我们不能绝对肯定。这一课题值得进行认真而协调一致的国际调查。

　　太空探测在检验气候变化理论方面起着重要的作用。比如说，在火星上有大量细粒尘埃周期性地喷入大气层，要几个星期有时甚至几个月以后才会落下。我们从水手 9 号的经历知道，火星上的温度结构和气候在这类尘暴期间发生剧烈变化。通过研究火星，我们可以更好地了解地球上的工业污染所带来的影响。

　　金星也一样。这是一个看来是经历了失去控制的温室效应的行星。数量极大的二氧化碳和水蒸汽进入了金星大气，笼罩着金星麦面，以至几乎不让红外线热辐射逸入太空。温室效应使金星表面温度升到华氏 900 多度。金星上这种过份的温室效应现象是怎么发生的呢？我们怎样才能防止这种现象在我们这儿发生呢？

　　研究我们的邻近的行星不仅帮助我们总结对地球的研究，而且还有许多极有实际意义的线索和隐喻需要我们去理解——只要我们足够聪明能够理解它们。

伤我心太深

第二十一章　地球的生成和衰亡


　　图：地球在地质时期内温度演变轨道简图。本图所示温度变化是受太阳亮度和地球大气组成的变化的影响，一个京年为十亿年。根据作者的计算画出——美国科学促进会提供。

　　恒星和人一样，不会永远存在。但人的一生以几十年计算，而恒星的寿命却足以几十亿年来计算的。

　　恒星由气体和尘埃组成的星际云生成。在一段时间内，恒星内心的热核反应区中氢持续稳定地转化为氦。然后，恒星进入暮年，它将发生一系列或大或小的灾变——组成星体的物质或是缓慢地流入太空，或是爆炸性地喷入太空。在恒星一生中多少比较稳定的时期里，炽热的内心区在把氢转化为氦的同时，逐渐从正中心向外延伸，随着时间的排移，这个恒星就慢慢地、几乎不被人觉察地变得愈来愈亮。

　　我们的太阳在经过了少年期的耀斑和其他一些急剧变化以后平静了下来，光辐射量多少有些恒定了。但 40 亿年前，太阳的亮度要比现在小百分之三十左右，如果我们假设 40 亿年前地球上陆地和水域的分布、云层以及极冰都和现在一样，因而地球吸收太阳光的相对量也和目前相同，如果我们还假设地球当时的大气层也和现在一样，我们就能算出地球当时的温度。计算结果是，当时整个地球的温度大大低于海水的冰点。事实上，即使是在 20 亿年前，在上述假设的条件下，太阳的亮度也不足以使地球的温度达到冰点以上。

　　但是我们拥有的大量各种证据表明，情况并非如此。这些证据包括：在古老的泥浆沉积物中的波纹，这是液态水引起的，枕状熔岩，这是海底火山造成的；大量的成层沉积，它们只能产生于海洋边缘；还有一种叫做海藻迭层石的生物产物，它们只可能生长于水中。

　　那么问题出在哪里呢？如果不是我们关于太阳演化的理论不对头，那一定是关于早期地球和今天地球的条件一样这个假设不对。看上去太阳演化的理论有根有据，虽然还存在一些疑问，但这并不影响到太阳早期的发光度问题。

　　这一明显的矛盾最可能的解答是早期的地球在某些方面与现在不一样。在研究了各种各样的可能性之后，我推断出，不同之处在于 20 多亿年前地球的大气中含有少量的氨。今天，在木星上有氨。氨被认为是在原始条件下氮的一种存在形式。氨能极其强烈地吸收地球辐射到太空中去的红外线波长上的热量。在原始地球上氨可能起着保持热量的作用，通过温室效应提高了地面温度，结果整个地球的温度保持在适宜的程度上——适宜于生命的产生和早期演化，并使地球在早期历史中就存在有大量的液态水。氨还是造成生命基元所需的大气成分之一。对太阳演化的研究使我们得到了有关地球早期历史、化学成份和温度的资料，从而弄清了地球适于居住的条件。星体演化和生物的演化是相互关联的。

　　太阳将来会怎样演变呢？太阳正在逐渐地愈变愈亮。从现在起再过 40 亿年左右，太阳的亮度将会使地球上的温室效应失去控制而大大增强。就象今天金星的情况一样。我们的海洋将会沸腾，目前以碳酸盐形式存在于沉积岩中的二氧化碳将会涌入大气，地球将会变成一个不适于居住的大釜。

　　可以相信，到那个遥远的将来，发达的技术将能防止这样一种失去控制的情况发生，但那将是一项极为困难的工程。然而，值得注意的是，虽然现在火星是一个平均温度为华氏零下一百度的星球， 可是，几十亿年以后，在大大增强了亮度的太阳的作用下，火星将变成一个温度几乎与今天的地球相同的星球。

　　当地球变得无法居住时，火星上的气候将是温和宜人。到了那个时候，如果我们遥远将来的后代子孙还活着的话，将可望能利用这一自然的巧合。

伤我心太深

第二十二章　使其他行星地球化


　　生命活动对地球环境的影响既难以捉摸，又意义深远。我们的大气由 20% 的氧和 80% 的氮组成。氧气几乎完全是由绿色植物的光合作用所产生。同样，最新资料提出，氮气几乎完全是土壤微生物生物活动的产物，土壤微生物把硝酸盐和氨转化为氮气（分子氮）。不仅地球大气的主要成分受到生物活动的严格控制，而且那些含量较少的成分也都如此。在很大程度上，二氧化碳也受到“光合－呼吸”反馈循环的缓冲。即使是地球上大气中象甲烷( CH4 )这样含量极少的成分，也是由生物活动产生的。

　　其实，地球上的生命虽然从火星的有利位置上用照相机拍摄不出，但可以利用一个小型望远镜及红外线分光仪探测到。火星人（如果有的话）通过红外线 3.33 微米波长很容易地观测到一种强烈的吸收特征，这种特征可利用直接分析法确定为是由地球大气中含量为百万分之一的甲烷所产生的。不难推断，甲烷很可能源自生物。甲烷在过量的氧气中化学上是不稳定的，它很容易氧化而成为二氧化碳：

　　　　CH4+2O2＝CO2＋2H2O

　　与地球大气中过量的氧达到平衡的甲烷量，还不到实际观测到的量的 1 / 1027。这是怎么回事呢？产生甲烷的速度必然很快，因此氧气来不及把富余的甲烷减少到平衡量。这也许是由于地球上古老的油田大规模地放出甲烷所致，但由于按这个估计需要的放出量极大，因此这是一个不大可能成立的假设。极其可能，甲烷是由生物过程产生的。

　　


图：哈勃望远镜拍到的火星，从中可以明显地看到白色的极冠。（扫校者注：此书并非中译本原图，由于扫描质量问题而更换，原图为“水手9号所摄的综合摄影照片，底部可以看到巨大的火山，上部可见北极帽。北极帽中所含的二氧化碳及冰的数量，若释放到大气中去，很可能会产生与地球上十分相象的气候条件——国家航空和航天局提供。”）

　　事实上确实如此。看来在生态学文献中对这种甲烷两种可能的来源存在着争议。一种来源是甲烷细菌，这种甲烷细菌生活在沼泽和水洼中，“沼气”这一名称就是这样来的。甲烷细菌另外的主要聚集处是在有蹄动物的瘤胃中。至少有一派生态学观点认为，后一种来源所产生的甲烷比前一种多。这意味着，牛类的肠胃充气——母牛、驯鹿、象和麋相似的肠内活动——可以隔着行星之间的距离被探测到，而人类的大量活动却看不见。我们通常并不把牲畜的肠胃充气看作地球生命的主要体现，但事实上却确实如此。

　　人类没有作有意识的努力，地球上的生命却不自觉地在很大程度上使环境再生。由于大气压力和大气成分对气候的影响，产生了一种反馈循环，使气候本身在某种程度上可能为地球上生命形式所进行的气体交换反应所控制。在某种意义上，地球上的生命在一定程度上使地球成为现在这个样子。

　　有没有可能在将来的某个时候，我们能用类似的方法去使其他行星地球化，从而把今天不适宜于人居住的火星或金星转变成一个气候温和、适宜居住的环境呢？这样一种变化，如果归根到底是可行的话，只有在极为仔细负责地检验了它的后果之后才可进行。首先，我们在改变一个行星之前，要彻底弄清它的现有环境。我们必须严格确保该行星上原有的生物体不会因地球化而受到破坏。如果一个行星（如火星）拥有一定数量的土生土长的生物体，而这种生物体有可能会由于地球化而灭绝，那么就绝对不应该这样做。但如果该行星上没有生命，或者原有的生物体在接近于地球的条件下会生活得更好，那么在将来的某个时候考虑改变行星环境也许是非常合理的了。

　　我们进行重建行星工作的动机应该是很清楚的。这不是一种解决地球上人口过剩问题的办法。地球上每天有几十万人出生，在最近的将来当然看不到有每天把几十万人运送到其他行星上去的可能性。人类整个历史上只送了十几个人到另一个天体上去。同样在最近的将来我们也不可能看到发达兴旺的采矿工业在别的行星上开矿，再把矿物运回地球，运费就不允许这么做。

　　然而人的精神是向外开拓的。我们许多人的内心深处埋藏着向新环境殖民的愿望。这样做的时候，可以不需要推行宇宙帝国主义，不需要带有欧洲人向新大陆殖民时或白人定居到美洲西部对印第安人进行侵犯时的那种盛气凌人的姿态，行星间的殖民可以符合人类的最高抱负和目标。

　　我们怎样才能达到这个目标呢？我们在第十二章内曾经讲到，金星上有一层压力极大的大气，主要由二氧化碳组成，金星表面温度灼人，超过 900°F。要把这个环境改造成人类能够不依靠大量技术辅助设备而生活和工作的环境，看上去确实是一个非常艰巨的任务。但是多少还是有些可能把金星改造得同地球十分相仿。这个可能性是我在 1961 年颇为小心地提出来的。这个办法假定，金星表面温度高是由于二氧化碳和水造成的温室效应，这一推测现在看来比那时更站得住脚。设想很简单，只需把一种耐寒的顽强藻类植物作为种子放入金星的云层——建议采用一种叫做念珠藻( Nostocacae )的藻类，这种藻类会在云层附近产生光合作用，二氧化碳和水就会转化成有机化合物（主要是醣类）和氧。然而，这些藻类会被大气循环带到下面较深和较热的金星大气层，在那里被烤死。藻类在烤死时会放出简单的碳化物、碳和水进入大气。这样，大气中含水量保持不变，而最终结果是二氧化碳变成了碳和氧。

　　目前金星上的温室效应主要是由于二氧化碳和水而产生的，目前金星上的总压力约为地球表面总压力的 90 倍左右。金星大气主要由二氧化碳组成。当二氧化碳转化为碳和氧，而氧又和金星的地壳化合时，总压力就会下降，从而减少大气对红外线的吸收，降低温室效应，而使温度降低。

　　因此，如果我们把培育到适当程度的藻类喷入金星的云层，由于这种藻类在云层中的增殖速度比烤死的速度快，金星上目前极其恶劣的环境最终就会变得对人类适合得多。

　　金星大气中所含水蒸汽的量，　如果凝结在金星表面，就会形成约一英尺高的一层水——虽然不是一片汪洋，但足以用来进行灌溉和满足人的其他需要。在金星表面的岩石之中也可能还包含着水。

　　谁也不能断定，这是不是一个可行的方案，或者改造离太阳次近的这第二颗行星要花多少时间。极有可能，这个设想中间还有某些漏洞。例如，金星表面的高温可能并不是由温室效应所引起的，但我想这不大可能。

　　无论如何，我认为使金星地球化不是不可能的。念珠藻计划就是一例，说明人类的科学技术能够在比地质时间短得多的时期里改造另一个行星的环境。

　　谈到火星，我们在第十八章已提到过，现在有证据说明，在距今不太久以前，这个行星上的条件同现在相比，十分接近地球。我们曾提到过的相似之处是有大量的二氧化碳和水固定在火星的极帽之中、封冻在永冻地层之中，或是与火星上某些地方的表层物质化合在一起。每一个五万年之久的岁差循环中，会有两次这种二氧化碳和水大量从极帽释放出来进入大气。康奈尔大学的约瑟夫·伯恩斯( Joseph Burns )博士和马丁·哈威特( Martin Harwit )博士考虑了各种技术方案，想在从现在起的几百年而不是几千年内在火星上诱发较为温和的环境。这些方案包括改变火星卫星或某一靠近的小行星的运行轨道，以改变火星的岁差运动，或是在火星极帽的上空装上一块极大的绕轨道运行的镜子，来使冰冻在极帽处的物质融化。更为简单的也许是在极帽上撒上碳黑，加热两极，升高大气压而使火星变暖。

　　同样，我们也不知道这些方案能否有效，但看上去这些方案不象是完全不切实际的。很可能在几百年的时间范围内我们将会有能力把火星转变成更象地球的行星，而不让它变成别的模样。

　　月球和小行星比火星和金星更不适合于人类居住。它们拥有大气的可能性要小得多，因此我们所讨论的地球化方案对它们不适用。但即使是在没有空气的天体上，在它们表面或在它们的内部（如小行星）建立人类殖民地这样一种未来工程也是有可能的。这种殖民地比起改造好了的火星或金星上的殖民地受到的限制就要大多了，并且需要花大得多的精力来注意节约有限的资源。

　　这类殖民地只有在这些天体上发现重大的自然资源时——特别是冷冻的或是处于化合状态的水时——才站得住脚。就月球表面本身而言，阿波罗飞船的宇航员们带回的试样业已表明那里根本没有水。但完全有可能有大量的水贮藏在靠近月球两极的寒冷阴暗地区，或是贮藏在月球表层下相当深的地方。

　　在几百年的时间范围内，人类不大可能在太阳系内层行星和木星的几个主要卫星上大规模移民。这种前景当然是相当困难的，工程极为浩大，始终需要考虑其他环境的生态关系。带出去或带回来先物污染的危险始终应慎重考虑。

　　甚至有一天可能会责成我们对太阳系进行管理。从那个时候的观点看来，我们现在所处的这个时代只是短暂的一瞬间，即人类初次离开他们的发源地，开始试探性地摸索着探测和改造我们周围太空的那一瞬间。