2024年全國行星科學大會本周在南京舉行。這屆大會規模不小,竟設有38個會議專題,涵蓋了行星科學的方方面面。中國科學院國家空間科學中心研究員、《科普時報》“太空科普”欄目主持人劉勇,作為召集人主持了第33項會議專題“行星科學科普與公眾宣傳”。
聊起設立科普論壇的初衷,身兼中國空間科學學會科普專業委員會主任委員的劉勇講到,行星科學近年來較受矚目,但公眾了解程度不深,還存在一些誤解。做好這方面的科學教育,同樣也是行星科學研究者關注的話題。
有過多年留學經歷,致力于行星大氣、氣候與宜居性研究的北京大學新體制長聘副教授楊軍頗有同感。在他看來,行星科學是研究行星與行星系統形成、性質及其演變的科學,但又涉及多個科學領域,是天文學、物理、化學、空間科學、地球科學、大氣科學、海洋科學、生命科學等的前沿交叉學科。這從他在北京大學開設的《行星科學基礎》課程就可窺見一斑,其教學內容包括系內行星、系外行星、小天體、恒星及其演化、行星形成、行星空間環境、行星軌道、行星大氣、行星表層、行星內部、行星宜居性、行星演化、行星探測技術等。
研究與我們的地球家園相距甚遠的行星,究竟有什么用呢?這是劉勇、楊軍他們經常要直面的問題。它還真不好回答。
古時候的人們深信月亮、行星和太陽在天上的位置,會影響他們的生活,所以出行做事都要擇選所謂的“吉日”,避開“兇日”。然而,同樣也在仰望星空的人,譬如17世紀生活在英國的牛頓,卻搞出了一套用來解釋行星繞太陽運行的數學推理方法,進而催生了現代世界的大部分技術。
此次論壇上,中山大學大氣科學學院空間與行星科學系副教授吳曉姝,在介紹以行星科學為載體去設計和開展科學教育活動的情況時指出,行星科學是極好的科學教育支撐點,因為它是一個交叉學科,不同知識背景的人都可以在這里找到興趣的切入點和鉆研的載體,并且這種教育也是目前階段國家所需要的。
可以說,行星科學為理解地球這顆特殊行星提供了新視角和新途徑,開啟了地球科學研究新范式。
確實,現代科學家對火星、金星和地球這三顆行星之歷史和命運的研究提示我們:距太陽的遠近、行星的大小、地質的演化、可能還有生物的演化,這些因素加在一起決定了行星是否能夠適于生命生存。類似設想是否可以擴展到其他的行星系統呢?這有一個典型的“案例”:美國著名天文學家兼科普大師卡爾·薩根,曾依據“溫室效應”原理,幫著揭開了金星高溫之謎,而回過頭來氣候科學家又“借用”之,闡明了地球氣候變暖與“溫室效應”的增強具有因果關系。
相較于“嚴肅”的科學家,科幻作家的思緒往往漫游得更遠,對未來更有豪情壯志,乃至設想出要在異星上建立人類的殖民地——“仿地成形”(terraforming,此詞被權威的《牛津大詞典》所收錄),即于外星球創建仿地球環境。英國作家、哲學家奧拉夫·斯特普爾頓1930年發表的科幻小說《最后一批人和最早一批人》明確提出改造金星要面對三大問題:金星太熱——他對了;金星的空氣中沒有氧氣——他又對了;金星幾乎全被海洋所覆蓋——他錯了!
20世紀50年代“太空時代”來臨前夕,美國科普巨匠和科幻小說大師艾薩克·阿西莫夫推出了6本“小福星斯塔爾”系列太空冒險小說——《行星海盜》《火星毒素》《金星陰謀》《水星光能》《木星實驗》《土星審判》,講述的都是未來發生在太陽系幾大行星上的故事。
20世紀80年代中期,美國科幻作家金·史丹利·羅賓遜在他創作的中篇小說《綠火星》的基礎上,擴寫了一部火星三部曲:《紅火星》《綠火星》和《藍火星》。這是一部具體描繪人類將如何改造火星的史詩性巨著。
美國行星科學家吉姆·貝爾在2018年出版的《星際旅行終極指南》一書中預言,在接下來的50到100年里,包括深空目的地在內的太空旅行,可能會像今天的飛機旅行一樣普通。
展開想象的翅膀,貝爾給出的幾個時間節點是:2033年,第一批宇航員將前往火星軌道。2037年,人類將首次在火星上登陸。2065年,人類將在火星軌道上建立用于研究和探索的空間站。2085年,火星上將出生第一個人類嬰兒。2110年,航天飛船第一次開始將研究人員和游客送往火星。
貝爾還推想,直到22世紀后期,在地球最近的行星鄰居金星上安全游覽所需的技術才會得到廣泛應用。在金星上的首要關注點,就是工程師們所謂的熱控制。金星的表面大氣壓是毀滅性的,防熱服和熱艙非常關鍵。
就在給這篇文章收尾時,看到楊軍微信上發來的一段話,頗有總結陳詞的意味,引述如下:
行星科學研究最大的出發點是人類對宇宙的好奇心。雖然其很難對社會產生直接的短期經濟影響,但是可以讓人類在心靈和精神上得到慰藉與升華,這種無形價值是非常寶貴的。如今的人類物質財富如此豐富,精神財富卻又是如此匱乏,行星科學是可以作出巨大貢獻的。
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