书:当我们计划殖民火星时,尘埃远不是我们最担心的事情
我们在地球上称为“泥土”或“土壤”或“地球”的东西在月球和火星上被称为“风化层”,但无论你走到哪里,尘埃都是尘埃。
尘埃是阿波罗登月任务的一个问题。一本关于行星尘埃的新书的前言讲述了由宇航服和其他设备组成的月球尘埃的“重大惊喜”,特别是在宇航员在月球漫步和其他外部活动中搅动它之后。一本新书引用了阿波罗17号的吉恩·塞尔南对这个问题的看法。
塞尔南说:“在月球表面探索中,最令人恼火、最受限制的方面之一是尘埃,无论是什么材料,无论是皮肤、宇航服材料、金属,它都附着在所有东西上,而且它对上面的所有东西都有限制性的摩擦作用。”
乔尔·莱文(Joel Levine)是威廉与玛丽学院应用科学系的研究教授,也是美国宇航局的一名长期科学家,他是发现火星比月球灰尘多得多的人之一。
2017年,莱文召集了一个由大约100名科学家组成的小组,讨论火星上的尘埃——问题和潜在的解决方案。研讨会的讨论产生了一本书,火星大气中的尘埃及其对人类探索的影响,由莱文、丹尼尔·温特豪德和拉塞尔·l·克什曼共同编辑。
莱文说,这些研讨会和随后的书是由人类火星探险计划的进展推动的。在人类开始殖民这颗红色星球之前,有许多科学挑战必须解决,而尘埃可能是最棘手的挑战之一。
莱文说:“水、氧气和食物是地球到火星的大规模运输问题,可以用强大的货运火箭来解决。”他接着描述了长期的解决方案,例如开发原位资源利用(ISRU)技术,从二氧化碳(火星大气的主要成分)中生产氧气。
此外,火星表面以下几英寸处也有冰冻的水。火星殖民者的食物将来自水培农场。剩下的是辐射和灰尘——这两者都需要先进的技术解决方案。
我们在地球上有很多灰尘,莱文说,科学家们从地球沙尘暴中学到了很多东西。但火星上的尘埃在很多方面都与我们地球上的不同。
首先,大多数火星尘埃来自一个叫做Mesusae Fossae的单一来源。这些灰尘是粉碎的风化层,按重量计算,其二氧化硅含量接近45%。(第二高的成分是氧化铁,它是“红色星球”绰号的由来。)
火星表面风很大。莱文指出,水平风和垂直风会产生混合均匀的灰尘。火星风、较低的重力和其他力量的相互作用,使得一些较小的尘埃颗粒几乎可以无限期地悬浮在大气中。
2016年的研讨会分为三个小组。第一个小组检查了火星尘埃的结构、组成和化学成分。书中详细介绍了这些发现,指出我们对火星上是否存在生命没有任何确切的了解。
报告指出:“了解全球循环的尘埃中是否存在微生物,对于人类返回的行星保护任务来说尤为重要。”“这些材料将不可避免地与火星上的人类和系统相互作用,其中一些将通过返回任务返回地球。”
第一小组的报告参考了迈克尔·克莱顿(Michael Crichton)的著作《仙女座菌株》(The Andromeda Strain)和电影《仙女座菌株》(The Andromeda Strain),后者讲述了一种致命的外星微生物爆发的故事。报告接着推荐了几种对火星尘埃进行采样的方法,比如在未来的所有无人驾驶任务中采用微型芯片佳博体育设备。
小组2讨论了火星尘埃对人类健康可能产生的影响,而小组3研究了这些颗粒可能对仪器产生的影响。两个小组都指出,关于风化层尘埃组成的信息缺乏,这表明未来的火星任务应该做好准备,填补知识空白。
报告的结论是,与会的任务规划者、科学家、医生和其他人一致认为,在载人飞船降落在这个尘土飞扬的星球之前,需要解决火星上的尘埃问题。
报告指出:“特别是,需要在火星表面进行测量和实验,以确定影响硬件设计的尘埃特性,并提供毒理学数据,以保障机组人员的健康。”
Joel Levine将在一个名为“人类到火星:一些问题”的研讨会上就火星尘埃和其他科学问题发表演讲。10月10日(周三)下午4点到5点,在综合科学中心3号1127室免费向公众开放。