與世隔絕的火星人生-談外星球居住實驗

電影《絕地救援》敘述在一場任務中,太空人Mark Watney被單獨留在毫無生命跡象的火星

靠著有限資源設法存活並等待救援。最後,NASA策劃了一個超高難度的行動並成功拯救這位「來自地球的火星人」

情節純屬虛構,但人類於外星球生活的課題已吸引許多科學家與機構相繼投入研究。

Mark Watney獨自在火星生活
克卜勒太空望遠鏡找到的適居帶內小型行星與它們的主星
太陽系適居帶示意圖

重返月球或登陸火星是太空科技大國的共同目標,然而人類要如何在外星球嚴酷的環境中生存?答案有2個,行星本身須具備適居性,以及人類生存的必要條件。適居性是以太陽系及地球的環境推測星體是否適合生命居住,透過先進儀器對太陽系裡其他行星與衛星進行觀察,獲得資料後與地球的相關資料作比較外太陽系行星的發現證明了太陽並不是惟一擁有行星的恆星,亦擴展了適合生命居住的行星的探索範圍。如果一顆行星所在的軌道位置能讓液態水存在它的表面,那麼這一顆行星就被認為位在恆星的適居帶上然而,依目前的科技水平,所能抵達的星球皆位於太陽系內,那麼須優先研究的就不是適居性,而是如何達成人類生存的必要條件,亦即食物、水、居所、衣物和氧氣。

火星全球探勘者號拍攝的火星北半球早夏北極冰冠影像
宇宙射線來源
男性與女性穿太空衣的比較說明
俄羅斯MARS-500地面模擬實驗空間說明
NASA HI-SEAS試驗設施內部空間

依上述5個條件看來,最有機會存在於外星球的就是水,目前已證實火星或月球上皆存在冰,問題是需要耗費多少能量才能得到液態水可能需要露天採礦技術或大型機具。以外星球的環境來說,衣物與氧氣可說是息息相關。在地球上,大氣層除了維持適當壓力以及讓氧氣與水氣不致流失之外,也抵擋了來自太陽的太陽輻射與太陽系之外的宇宙射線。在稀薄的大氣層中,如果沒有穿上增壓服以平衡身體內外的壓力,就只能在調整過壓力的空間中活動,此場景在電影《絕地救援》中也可以看到。最後一項是食物,雖然世界各地都有高度發展的農業技術,但要達成全部自給自足的目標卻顯得不切實際,初期仍需靠補給維持並逐步建立農耕能量。

為研究太空人在外星球任務中生理與心理可能面臨的考驗,以了解如何選擇並支援太空飛行團隊,俄羅斯從2007到2011年展開模擬火星生活環境的MARS-500地面模擬實驗,由俄國、歐洲太空總署和中國派員參加。NASA則於2013年在夏威夷Mauna Loa火山進行HI-SEAS試驗,成員來自美國、德國與法國兩個試驗有著許多共同點:成員皆包含工程或醫學等專家、限於實體模型內部生活和工作、不能和外部直接交流、有限的生存資源及宿舍外須穿戴太空衣等。依據志願者於試驗結束後的說法,長時間的外星球任務無論是技術層面或心理狀態都能夠克服。

地球所能容納的人口畢竟有限,因此移民外星球就成為非常有吸引力的選擇,但必須先從短期的外星球太空任務開始,再逐步延長時間。現行的實驗畢竟只是在地球上模擬,如有萬一隨時可以終止,然而完全孤獨的環境卻很難完全再現。太空人被單獨留在火星的場景在未來的確可能發生,希望屆時的救援任務,不須維繫於埋在沙中的古老儀器以及一件被戳破的太空衣。

文章參考來源:

What NASA’s Mock Space Missions Tell Us About the Need for Martian Law (檢索日期2017/12/19)

Astronomers come back from a year on Mars… in Hawaii(檢索日期2017/12/19)

New NASA Study Improves Search for Habitable Worlds(檢索日期2017/12/19)

哪裡比地球更適居?(檢索日期2017/12/19)

月球上的水,原來有這麼多啊!(檢索日期2017/12/19)

Psychology experiment kept six NASA subjects isolated on a Mars-like volcano for 8 months (檢索日期2017/12/19)

圖片引用來源:

https://en.notrecinema.com/communaute/v1_detail_film.php3?lefilm=730488, retrieved December 19, 2017

http://www.wikiwand.com/zh-tw/%E9%80%82%E5%B1%85%E5%A4%AA%E9%98%B3%E7%B3%BB%E5%A4%96%E8%A1%8C%E6%98%9F%E7%9B%AE%E5%BD%95, retrieved December 19, 2017

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https://organanatomy.com/female-vs-male-body-structure/female-vs-male-body-structure-this-is-the-average-mans-body-the-atlantic/, retrieved December 19, 2017

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