分分钟窒息，移民火星光有“星舰”怎么够？

气候变暖使极端天气事件不断增加，所引发的连锁反应正在重塑这颗蓝色星球：海洋持续升温、大量物种灭绝、干旱与洪涝交替肆虐……人类唯一家园的宜居性似乎正在降低。

与此同时，通往太空家园的机遇之门似乎正悄然开启。2024年10月，埃隆·马斯克的太空探索技术公司（SpaceX）新一代重型运载火箭“星舰”首次成功验证了“筷子夹火箭”技术——通过发射塔的机械臂在半空中成功捕获回收火箭第一级助推器。这一突破标志着SpaceX在火箭复用上取得重要进展，为未来载人太空探索任务奠定了基础。

不过，这只是马斯克为实现一个更大胆的设想所迈出的第一步。未来30年内，他想在火星上建造一座自给自足的、可容纳百万人口的城市。

定居火星的生活会是怎样的？美国生物学家凯利·韦纳史密斯和漫画家扎克·韦纳史密斯夫妇对此进行了深入探讨。他们花费4年时间研究人类如何定居太空。起初，他们希望为人类未来的太空生活提供一份基本指南。但随着研究的深入，他们对火星移民的可行性产生了怀疑。

火星大气能呼吸吗？

先说说火星这个目的地。火星确实有些吸引人的特质：相对靠近地球、水源充足、昼夜长短与地球相近，且富含支持人类生命所需的化学元素。虽然火星的温度低至-153℃，但相较于太空环境，这个温度并不算极端。而且，火星上某些地方表面温度能达到20℃，这对人类而言非常舒适。SpaceX公司甚至戏谑地表示：“虽然火星上有点冷，但人类总有办法让气候变暖。”

不过，温度只是一个因素而已，火星实际的生存环境与地球差别实在太大。对人类而言，踏上火星如同进入一个可瞬间毙命的“毒气罐”。就空气为例，火星大气主要由二氧化碳构成，占比高达95.3%。这虽然可能对植物“友好”，但人类要是进入这样的气体，分分钟就会窒息而亡，除非穿戴相关防护设备。

更严峻的问题是宇宙辐射。地球稠密的大气层和强大的磁场能有效屏蔽高能辐射对人类的危害。而火星上既缺乏能覆盖整个星球的磁层，大气密度也仅为地球的1%，这使得大部分宇宙辐射可直接抵达火星表面。

宇宙辐射不同于我们通常在地球上感受到的辐射，实际上，我们根本不知道宇宙辐射的影响究竟有多大。因为，即便是生活在环绕地球轨道运行的空间站内的宇航员，很大程度上也受到地球磁场的保护。这意味着，关于宇宙辐射对人类或人类送入太空的其他生命的影响，我们几乎没有相关数据。不过，现有研究普遍认为，长期暴露在高剂量宇宙辐射中，会增加罹患癌症的风险。

那么，当我们要在火星上造房子时，就必须考虑“防辐射”。你或许会幻想，在闪烁着光芒的玻璃穹顶下，宾客们在火星上欢聚一堂，推杯换盏，对着太空数星星。这种情况可能永远不会出现在火星上，因为辐射会穿透玻璃。人类需要的是带有厚重防护屏障的建筑物。研究人员认为，最佳选择就是居住在远古熔岩形成的幽深洞穴中，或者利用火星原生材料建造避难所——简言之，我们得把自己“埋”在火星尘埃里。

是不是埋进土里就安全了？准确来讲，火星上的尘土叫“表岩屑”，虽然看起来与地球沙尘相似，但由于缺乏风化作用，其颗粒边缘往往凹凸不平，甚至锋利无比。长期吸入这种物质，可能会导致人类患上类似矽肺病的呼吸系统损伤疾病。矽肺病是工人在石料加工或建筑施工时因吸入硅尘而引发的疾病，会导致一系列呼吸问题，严重时甚至会致命。此外，火星岩屑中还掺杂着会干扰人体碘代谢的高氯酸盐，长期接触会诱发甲状腺问题，对孕妇和儿童尤为危险。

火星上怎么种粮食？

如何在火星上种出足够多的粮食，也极具挑战，因为我们对于火星的生态系统还知之甚少。

地球和火星的距离最远可达4亿千米，最近也超过5000万千米。经计算轨道周期可知，两大行星每隔780天左右才会短暂靠近，即所谓“会合周期”。这意味着，如果航天器使用化学能动力，完成地火单程飞行需要半年以上。所以，定居者每次至少在火星上停留一年，以等待两颗行星之间的距离足够近的回程“窗口期”。

这一年间，火星移民的食物必须得自给自足。根据火星的自然条件，在火星上种植源自地球的粮食作物不仅需要农业设施，还需要精密的回收利用系统，以此构成一个可自我循环的封闭生态系统。这套闭环回路生命保障技术可被通俗地解释为：在火星或月球等太空环境中，将有限资源进行反复处理与再生，从而源源不断地生产食物、氧气和水，以确保为系统内的人员提供最基本的生存必需品。但迄今为止，人类并不擅长在这样的封闭系统中生活。

20世纪90年代，美国曾在亚利桑那州的沙漠中开展“生物圈2号”微型人工生态循环系统实验项目，8名实验人员在该系统内生活了两年。在这个生物圈内，从圈外输入的只有阳光和当地电网提供的电力。实验进展顺利，没有受试者死亡，但所有人都饿坏了——他们每天从事8至10小时体力劳动，每周劳作五天半，结果女性体重减轻了10%，男性体重减轻了18%。此外，生物圈2号中的二氧化碳含量曾一度飙升，圈内居民们因此遭受了剧烈头痛和不适。

此后，类似实验寥寥无几，同等规模的更是再未开展。直到2014年，我国研究人员成功开展为期105天的“月宫一号”项目。这是中国首项永久性天基生命支持人工封闭生态系统。起初，由于“月宫一号”装置内缺少足够的植物来吸收3名男性受试者呼出的二氧化碳，导致二氧化碳浓度波动剧烈，系统内生存环境并不理想。后来，当其中2名男性被替换为女性后，二氧化碳浓度稳定在较低水平，空气质量也有所改善。

“月宫一号”在不少方面取得了成功。例如，受试者能够百分百地回收利用水。此外，在饮食方面，装置内种出来的食物占到了“月宫”受试者摄入食物的78%。

值得一提的是，该装置还充分利用了一种通常被建议用于太空定居点的蛋白质来源——昆虫。昆虫繁殖速度快、不占空间、以食物残渣为食，而且蛋白质含量高。研究人员建议使用的昆虫包括蟋蟀、蚕、黄粉虫、天蛾、药材甲、白蚁和苍蝇。“月宫一号”受试者使用了黄粉虫。经过调味，他们对黄粉虫的评价相当不错。不过，人们能否接受长期食用昆虫，这点仍然存疑。

在火星上会抑郁吗？

即使生存问题得到解决，火星移民仍需面对社会与心理挑战。在“生物圈2号”实验中，受试者之间的关系一度非常紧张，甚至发生了互相吐口水的情况。而且，这场冲突发生在一个1.2万平方米的设施中，与早期的太空前哨基地相比，“生物圈2号”可能已经相当宽敞了。此外，二氧化碳浓度过高导致的头疼、体内热量流失、人际冲突等问题不时出现，致使部分受试者在试验早期就开始寻求心理援助。

对于火星移民来说，情况只会更糟。地球和火星之间的遥远距离意味着两地单程通信的延迟时间在4—24分钟之间。“生物圈2号”的受试者尚可通过与家人、朋友和心理专家实时通话来克服心理压力，但在火星上，人类几乎只能靠自己。

此外，定居外太空将面临的身体健康问题同样不容忽视。哪怕身处地下掩体，在免受宇宙辐射和岩屑威胁的情况下，人类依然可能遇到多重严重的健康风险。火星的重力仅为地球的40%，在这种条件下长期生活，究竟会对人体健康造成怎样的影响，我们还知之甚少。40%的重力是否足以防止骨质流失、肌肉萎缩和视力下降？或许，再结合额外的锻炼和药物干预，能够一定程度上缓解这些问题。但是设想一下，在完成自给自足所需的繁重劳动、避开其他同住人可能的飞沫攻击、吃完黄粉虫饼干、喝下循环利用的尿液，经历如此漫长而艰难的一天后，又有多少人还愿意爬上健身自行车？

从已有相关研究项目中，我们汲取到了不少经验教训。不过，在马斯克设想的100万人踏上火星之前，我们需要掌握更多可靠的数据。

火星上能生儿育女吗？

对有意定居外太空的人而言，更值得担忧的是，我们目前掌握的所有人体太空生存数据，仅限于在太空生活了一年半或更短时间的成年人。而一座能够自给自足的太空城市，必然需要具备繁衍后代的能力。

那么，受孕、怀孕、分娩、婴幼儿生长发育等整个过程，都能够在火星环境下顺利进行吗？显然，我们对这些问题几乎一无所知。关于非人类动物在太空中繁殖的研究极为有限，且主要依赖空间站实验，而空间站的辐射水平与重力条件均与火星截然不同。

要科学评估在火星上孕育生命的风险，需要长期的生物学研究，马斯克的火星移民计划显然没有充分考虑这一点。当然，忽视这一问题的并非马斯克一人。例如，有人辩称，地球上许多女性在恶劣环境下依然能够顺利分娩，甚至无需医疗干预，以此暗示火星上生育或许也不会成为大问题。然而，这种观点不仅忽略了许多女性因缺乏医疗护理而丧生的现实，更无法使之成为在另一个星球沿用同样做法的正当理由。

这是不是意味着，面对任何前往火星的邀请，人们都应该礼貌而坚定地拒绝？事实或许并非如此。只不过，火星移民将是一个漫长而艰难的过程。成功的太空移民必须建立在庞大的数据支撑之上，而这些涉及人体生理与心理的数据极难获取，因为太空环境本质上是人类在进化过程中从未适应过的陌生领域。

此外，移居火星还涉及太空法律、国际关系，以及在连可呼吸空气都需精确配给的条件下，如何构建稳定的社会结构等诸多问题。随着航天技术的发展和实验数据的积累，如何负责任地推进地外探索，将成为一个不容忽视的议题。