郑永春：从仰望星空到太空移民

中国科学院国家天文台行星科学家、2016年美国天文学会卡尔•萨根奖获得者郑永春

　　“CC讲坛”（第十六期）于2016年12月11日，在北京大学百周年纪念讲堂举行。中国科学院国家天文台行星科学家、2016年美国天文学会卡尔•萨根奖获得者郑永春出席并做了题为《从仰望星空到太空移民》的演讲。

　　以下为演讲实录：

　　1977年，我出生在浙江绍兴。就在这一年，天空中升起了两个航天器：旅行者1号和旅行者2号。这两个航天器发射升空之后，旅行者1号沿着一个最快的飞行轨道向着太阳系的深空飞去。到现在为止，它仍然在太阳系的深空里面飞行，离地球大概有两百亿公里，成为人类历史上离我们最遥远的人造物体。到现在还在向我们传回来自深空的信号。而旅行者2号利用太阳系四大行星连珠的机会（这样的机会一百七十六年才有一次），然后被从一颗行星甩到下一颗行星。在一次任务里面就探遍了木星、土星、天王星和海王星四颗行星。

　　小时候我经常仰望星空，看着那满天的繁星，我就会在心里面想：那些星星上面有没有人？那上面的人跟我们长的有什么不一样？就是因为对星空的热爱驱动我一直在求学的道路上前进。这么多年过去了，星空在我心里面留下了难以磨灭的印记，也驱使我走上了行星科学研究的道路。而从事行星科学研究这么多年，我有一个很深的感悟，就是我们人类除了人生观、价值观和世界观之外，我们还需要一个崭新的宇宙观。我们的宇宙观应该包括对自然的谦卑之心，对宇宙的探索之心，对地球的忧患之心以及对未来的合作之心。

　　在1990年的情人节，正在深空飞行的旅行者号接到了一个紧急指令，发出这个紧急指令的人叫卡尔•萨根，他是一位热心公众科学传播的天文学家和行星科学家。卡尔•萨根建议美国宇航局让旅行者号调转镜头，在它离我们越来越远的时候，让它回望我们太阳系，给太阳系的各大行星拍一个全家福。但他这个提议遭到了很多科学家的反对，因为这样的照片实在是毫无科研价值。但卡尔•萨根一再坚持，美国宇航局拍下了这张太阳系的全家福。

　　在这张全家福照片里面，木星、土星、天王星、海王星、金星和地球只是一个个的小圆点。大家看到这张照片上面是什么了吗？我们近一点，再近一点，这就是地球。这颗悬浮在太空中的暗淡色蓝点，让我们这些狂妄的人类现出了原形。

　　原来我们是如此渺小。大象身上的蚂蚁以为大象就是世界的全部，池塘中的瓢虫以为池塘就是大海。

　　这是我们的太阳系，我们的太阳系的半径达到了两光年，就是光从太阳出发到太阳系的边界需要两年时间，而光从太阳射到地球上只要八分钟左右的时间。我们的太阳系的质量99.86%是在太阳身上，还有八大行星、五颗矮行星、一百六十五颗行星的卫星，还有无数的小行星和彗星，所有的质量只占太阳系质量的0.14%。所以，即便在太阳系里面，我们也是微不足道的。而在整个银河系里面，像太阳这样的恒星还有数千亿颗，我们太阳不在银河系的中心，我们在银河系的小山村里面。在银河系四千多亿颗这样的恒星里面，太阳无论从亮度、质量、密度，它都是非常普通的一颗恒星。而在整个宇宙中像银河系这样的星系还有数千亿个。刚才我给大家描述了一个很宏大的宇宙，但只是我们可观测的部分而已。根据最新的宇宙演化理论，我们可观测的物质只在整个宇宙的4%左右，还有96%是我们观测不到的，那就是暗物质和暗能量，他们占整个宇宙的96%。

　　那么根据最新的宇宙演化理论，我们的宇宙起始于一百三十七亿年（前）的一次大爆炸。而我们的太阳系起始于四十六亿年前一团弥漫的气体和尘埃的星云，我们把地球诞生至今的四十六亿年比作一天的二十四小时，我们人类只是在最后一秒钟23点59分59秒才诞生的。这个星球上曾经诞生过无数的物种，他们现在都不在了。

　　所以无论是时间还是空间，面对无边无际、无始无终的宇宙，即便穷其一生我们也无法探究其中的全部奥秘。在宇宙面前，我们每个人都非常渺小和微不足道，我们没有理由不保持一颗谦卑的心。

　　六万年前，人类从非洲出发，这是因为我们对周围世界的好奇心让我们从非洲走向了欧亚大陆。五百年前，人类进入了大航海时代。1492年，哥伦布横渡大西洋发现了美洲大陆，把人类的足迹从大陆扩展到了海洋。五百年后的今天，人类进入了大航天时代，我们从陆地走向海洋，从海洋走向太空，从深蓝到深空。我们了解的越多，我们的未知也越多。

　　这张图上的每一条线就是人类的一次深空探测任务，我们迄今为止已经实施203次升空任务。其中月球去了一百一十多次，火星和金星各去了四十多次。而与我同龄的旅行者号跑得最远，去了天王星和海王星，它们至今还在深空探索。2006年发射的新视野号用了十年时间飞到了曾经的九大行星之一的冥王星，给我们展示了冥王星所在的太阳系新大陆，也就是柯伊伯带的那片神奇的现象。

　　我们不仅在太阳系里面探索，我们还发射了太空望远镜去寻找更深远的宇宙。人类发射的开普勒太空望远镜专门用于寻找系外行星，我们在太阳系外的其他恒星周围已经发现了一千多颗系外行星，其中有很多跟我们的地球非常地相似。我们在离地球最近的那颗恒星—比邻星周围，发现了一颗跟地球比较相似的行星，叫比邻星b。那可能是一颗岩石星球，温度可能是零下四十多度，可能会有大气和海水。所以人类一直在探索，人类对宇宙的探索永无止境。

　　看过科幻小说《三体》的人可能会有印象，《三体》里面告诉我们，如果我们收到外星人的信号，一定不要回答。因为根据黑暗森林的法则，在一片黑暗的森林里面，谁最先发出声音，谁就将被消灭。但是外星人的攻击其实还停留在科幻阶段，人类面临的重大天文灾难却是实实在在的。我们来看一篇视频。

　　刚才大家看到的这个场景，是地震了，还是恐怖袭击？其实是发生在三年前的一次小行星撞击地球的事件。在2013年中国的农历春节，有一颗小行星撞击在俄罗斯西伯利亚的车里雅宾斯克，最后落在湖面上的。最大的一块陨石大概也就是我能抱起来的这么大，而在这颗小行星进入地球大气层之前，它只有18米大小，相当于一辆公共汽车的大小。而如果是一颗直径为公里级的小行星撞击地球的话，它发出的能量相当于几百颗原子弹同时爆炸，北京城肯定不在了。

　　在1908年，在俄罗斯西伯利亚的通古斯地区发生了一次小行星撞击事件。几千平方公里的森林大火，树木都朝同一个方向倾倒，这就是一个小天体撞击事件。而在1994年的时候，地球上的很多人都通过天文望远镜目睹了一次彗木撞击事件。一颗叫苏梅克列维9号的彗星被木星强大的引力撕成了二十一个碎片，这些碎片就像一列太空列车一样，前赴后继地撞到木星的表面。木星是一颗气液态的星球，在上面留下了一个个的暗斑，这上面的每一个暗斑可以把我们整个地球都撞进去。如果任何一个碎片来到地球上，可能我们人类都不在了。

　　根据太阳系探测的结果，我们在地球附近的周围天体里面，我们在木卫二、木卫三、火星、爱神星、水星、月球、土卫九这样的一些天体上面都看到了密密麻麻的撞击坑。在月球上直径大约一公里的撞击坑就有三万三千个。我们地球在月球的附近，肯定难逃厄运。

　　这里面的每一个小红点都是一次小天体撞击事件，至今全球已经确认了一百七十六个撞击坑，其中大部分分布在北美、欧洲、澳大利亚。为什么我们中国没有？不是没有，是我们很多人觉得研究这种东西根本就没用！这是全世界的十大撞击坑，它们大部分分布在极地、荒漠、戈壁、人迹罕至的地方。其实你数一下只有9个，还有一个在海底。在六千五百万年前，有一颗小行星撞击在现在的墨西哥湾，扬起的漫天尘埃进入地球大气层之上的平流层，然后遮蔽了太阳辐射，整个地球变成了一个冰冻的雪球，就像我们把地球放到你们家零下四五十度的冰柜里面会怎么样？80%以上的物种大规模的灭绝，而恐龙就是在这个时代灭绝的。恐龙曾经独霸了我们整个地球，但现在一个恐龙都没有，所以人类如果不未雨绸缪的话，我们就难以避免像恐龙这样的命运。所以我们怎能不怀有一颗对未来的忧患之心呢？

　　在2015年上映的好莱坞科幻大片《火星救援》里面，航天员马克被孤零零的一个人留在火星上的时候，是中美航天机构的联合合作营救他回到了地球。但这样的场景只发生在电影里面。这是人类历史上最庞大的太空基础设施国际空间站，它就在我们的头顶。但就是这个只有七位航天员组成的一个国际空间站，俄罗斯航天员和美国航天员的卫生间是分开的。就是这个十五个国家合作建设的国际空间站，独独排挤中国人参与，所以我们只能建我们自己的天空。

　　太空探索不仅技术上十分艰难，它达到了人类现有技术能力的极限，而且风险很大。我们唯有精诚合作，才能取得更大的成功。人类现在为止，对四十多次的火星探测的成功率不到一半。人类的航天器从地球出发要六到十个月才能飞到火星上空，飞到火星上空的时候时速高达每小时两万一千公里，然后要从火星上空一百三十公里的高度用七分钟的时间落到火星上。所以这个时间很难控制，被称之为黑色七分钟。

　　在2020年的火星发射窗口，美国、中国、印度、俄罗斯、欧空局这样有五个航天器在火星上同场竞技，他们都是相互独立的缺乏相互的合作。根据今年（2016年）中国航天日国家航天局的宣布，中国将在2020年发射火星探测器、环绕火星的轨道器、着陆到火星上的着陆器以及在火星上开车的巡视器三位一体依次实现。而根据现在对火星探测的结果，火星的大气层主要是二氧化碳，火星的土壤里面、大气里面和地下都有很多的水，所以火星是整个太阳系里面跟地球最为相似的行星。这是火星土壤和地球土壤的营养元素的对比，我们会发现，有些营养元素其实是地球上还不如火星上高。所以我们预计，未来二十年就可以载人登陆火星，然后改造火星。那么在未来的一百年里面，人类将在火星上面建立一个百万人口左右的城市。那么在这个一百万人口的城市里面，我们难道还需要有不同的国家、不同的语言、不同的宗教、不同的货币吗？我们需要合作之心！

　　我们不妨扪心自问，人类是否已经足够强大，而我们曾经拥有的谦卑之心呢？我们不妨扪心自问，我们是否已经对周围的一切熟视无睹，认为理所当然，我们曾经拥有的探索之心呢？我们不妨扪心自问，科技日新月异，飞速发展，上天入地，人类似乎无所不能，而我们曾经拥有的忧患之心呢？我们不妨扪心自问，当今世界竞争激烈，我们各怀私心，我们曾经拥有的合作之心呢？所以我认为，我们人类需要一个超越国家民主、宗教和意识形态，以全人类利益为最高宗旨的崭新的宇宙观。这种宇宙观将指导人类从一个地球物种扩展成为一个跨星球的物种！胸怀宇宙天地宽，我们怀有谦卑之心、探索之心、忧患之心、合作之心，从地球出发，走向星辰大海！谢谢大家！

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