人类的足迹从未踏出地月系,连太阳系的边缘都未曾触及,却敢断言看透了140亿光年外的宇宙,甚至描绘出宇宙诞生之初的模样。 这不是狂妄的臆想。 是人类靠着智慧与科技,在地球这个小小观测站,捕捉到了宇宙跨越百亿年的“时空来信”。 我们之所以能足不出户观测百亿光年的宇宙,核心密码藏在光速的有限性里。 光速每秒30万公里,看似无敌,却仍有边界。宇宙中遥远天体发出的光,需要跨越漫长的时空才能抵达地球。 你看到的140亿光年外的天体,根本不是它现在的样子,是它140亿年前的模样。那束光从天体出发时,地球还未诞生,太阳系尚且是一片星云。它穿越百亿年的黑暗,只为给人类带来宇宙早期的第一手线索。 就像我们看到的仙女座星系,是它250万年前的模样,彼时的人类还处在古猿阶段。看到的麦哲伦星云,是它16万年前的光影,那时的人类刚学会使用工具。 宇宙的光,就是天然的“时光机”。人类的望远镜,就是捕捉这些时光影像的“接收器”。我们在地球抬头仰望,看到的从来不是当下的宇宙,而是一部倒放的宇宙演化史诗。 而人类能探测到140亿光年的极限,更是因为捕捉到了宇宙诞生的第一束光——宇宙微波背景辐射。 140亿年前宇宙大爆炸的瞬间,释放出海量的光子。这些光随着宇宙的膨胀不断红移,从可见光逐渐变成了微波,均匀地弥漫在整个宇宙空间,温度约为2.72K。 这是宇宙留给人类最古老的“指纹”。哪怕是最黑暗的宇宙深处,也充斥着这份来自创世之初的余晖。人类用微波探测器捕捉到它,就相当于直接看到了宇宙大爆炸的现场。 当然,仅凭光的传播还不够。人类还掌握了宇宙的红移密码。 遥远星系的光抵达地球时,会因为宇宙的持续膨胀发生波长变长的现象,也就是红移。星系距离越远,红移程度越明显。这就是哈勃定律。 科学家通过测量红移的程度,就能精准计算出天体与地球的距离,甚至反推出宇宙早期的膨胀速度。就像通过声波的变化判断汽车的远近,人类通过光的红移,给百亿光年外的天体贴上了精准的“时空坐标”。 更厉害的是,人类早已不只是靠可见光观测宇宙,而是打造了一套全波段宇宙感知系统,捕捉宇宙发来的各类“信使”。 电磁波是最基础的信使。从无线电波到伽马射线,不同波段的光揭示着宇宙不同的秘密。射电望远镜捕捉21厘米辐射,探索宇宙黎明的氢原子分布;红外望远镜穿透星际尘埃,看到恒星诞生的摇篮;X射线望远镜瞄准黑洞,捕捉它吞噬物质的高
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如果有一天人类必须离开地球,我们会去哪儿? 科幻电影里给过很多答案:去月球,去金星,去木星的卫星,去比邻星。但现实给出的答案只有一个,那个答案最近被反复提及,被无数探测器踏足,被埃隆·马斯克当作毕生目标,被NASA写进2033年的日程表。 火星。 它不是最近的邻居,月球比它近一百倍。它不是最像地球的,金星的大小和质量几乎和地球一样。它没有液态水,没有氧气,表面平均温度零下63度,沙尘暴能遮蔽整个星球几个月。 但就是这颗红色的荒凉星球,成了人类走出摇篮的第一站。 为什么是火星? 因为它有24小时37分钟的一天。和地球几乎一样。登陆火星的人不需要倒时差。 因为它有四季。自转轴倾斜25.19度,和地球的23.44度差不多。北极有冰盖,南极也有。 因为它有水。不是液态的,是冰。藏在两极,埋在地下,量足够大。把那些冰挖出来融化,够用很久。 因为它有二氧化碳。大气里95%都是,植物光合作用需要它。用技术可以把二氧化碳变成氧气,NASA已经做成了。 这些条件放在一起,让火星成了太阳系里唯一有可能通过改造变成第二家园的地方。 月球不行。没有大气,温差300度,白天127度,晚上零下173度。资源少得可怜,待在那儿得完全靠地球输血。 金星不行。表面温度462度,大气压是地球的92倍,下的雨是硫酸。改造金星的难度,比改造火星高几个数量级。 木卫二、土卫六可能有地下海洋,但太远了,阳光太弱了,能量问题解决不了。 火星是唯一的选择。 想在那里活下去,先要解决四个问题。 第一,怎么去。 火星离地球最近的时候是5500万公里,最远的时候4亿公里。每26个月出现一次发射窗口,错过就要再等两年。用现在的技术飞过去要7到9个月。这不是一趟说走就走的旅行。 SpaceX的星舰是冲着解决这个问题造的。设计载重150吨,可重复使用,目标是把单次运输成本从几亿美元降到几百万。如果星舰成功,去火星就会像坐长途飞机一样,贵是贵,但能承受。 第二,怎么呼吸,怎么喝水,怎么活。 火星没有氧气。但火星大气里有二氧化碳。NASA的毅力号带了一个叫MOXIE的设备,验证了从二氧化碳里提取氧气的技术。一小时产6克氧气,够一个人呼吸几分钟。放大几百倍,就能供人活下去。 火星没有液态水。但有冰。钻探设备打下去,把冰挖出来融化,过滤净化,就能喝。 火星光照只有地球的40%,沙尘暴一来
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