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Science · shortwave2024-11-13

移居火星:没那么快

一句话:生物学家 Kelly Weinersmith 与伴侣 Zach Weinersmith 花四年时间研究"人类能不能移居火星",写成《A City on Mars》一书,得出的结论是:辐射、低重力、生育、食物这几关目前全都没过,近期"殖民火星"更多是营销话术而非现实。

核心发现

  • 火星是"三选一"里最优解,但仍是"harsh environment":书里比较了月球、火星、造一个轨道太空站三个候选地,"Mars is overwhelmingly the best option"(Zach)。理由是:相比之下"space is huge, and Mars is relatively close"(Kelly);月球碳元素极度匮乏(人类是碳基生命),而火星碳更充足,还有"不太难获取"的大量水。
  • 辐射防护几乎为零,定居只能"埋起来":火星没有全球性磁层,大气厚度只有地球的 1%,"most of that radiation hits the surface"(Kelly);奔赴火星单程最短需要 6 个月(以当前技术),飞船自带的屏蔽"probably not quite enough"。已知大多数方案是把居住舱埋进地下数米,"We're living like mole people underground"(Kelly),而不是宣传画里那种玻璃穹顶。
  • 失重环境下髋部骨密度每月流失约 1%,437 天是当时人类连续太空停留纪录:Zach 引用的数据是"about 1% bone loss in the hip per month";截至录制,单次太空停留最长纪录是 437 天,只有极少数人达到过一年。火星地表重力约为地球的 40%,是否足以避免骨骼、肌肉退化,"we don't know is the problem"(Zach)。
  • 能不能怀孕不是难点,能不能"发育到可以自己生育"才是:Zach 指出,现有太空生殖研究只是一个"grab bag"——少量无脊椎动物、脊椎动物实验,极少数啮齿类研究,"nothing even close to a human",从未有过跨代脊椎动物研究。已知数据里,孕期被送上太空的母鼠返回地球后,分娩阵痛频率"twice as often"(Kelly)。
  • 火星土壤含高氯酸盐(perchlorates),威胁定居者的食物链:这是一类内分泌干扰物,"mess with metabolism in adults and fetal development for children"(Kelly);植物种在含高氯酸盐的土里会把它吸进组织,因此定居者可能要靠水培种菜,且无法带鸡、牛等大型牲畜,蛋白质来源被迫在"素食"和"吃昆虫"之间二选一。
  • 进入太空的人群极度失衡:目前进入太空的绝大多数是中年男性;美国航天项目直到 1978 年才允许女性加入(Zach 提到俄罗斯此前已两次让女性上天,未给出具体年份);至今全球进入过太空的人里约 10% 是女性,关于婴儿、青少年身体如何应对太空环境的数据几乎是空白。

科学背景

地球有全球性磁层与稠密大气,把大部分宇宙辐射和太阳粒子挡在外面;国际空间站(ISS)仍处在这层磁场保护之内,宇航员受到的辐射远低于星际旅行时的水平。火星没有这层磁场,大气厚度只有地球的 1%,地表因此几乎直接暴露在辐射下——这正是节目里"要住进地下"这一结论的物理原因。

轨道空间站里的"零重力"和火星表面约 40% 地球重力的"低重力",是两种不同的物理环境:前者对骨骼、肌肉的破坏效应研究相对多一些(如髋部骨密度每月流失约 1%,返回地球后连"走路"都被认为是了不起的成就;身体还会丧失"baroreflex"——由躺姿站起时维持血压的反射,导致头晕),但这些数据全部来自零重力环境;火星的部分重力能不能让人体正常发育、代谢维持住,医学上目前没有对照实验,"we don't know"是本集反复出现的诚实回答。

高氯酸盐是一类会干扰激素信号的化学物,植物根系不会区分"养分"和"高氯酸盐",会把后者一并吸收进茎叶果实——这是火星本地种植面临的隐藏难题。此外,长期埋在地下意味着晒不到太阳,而人体制造维生素 D 依赖阳光,维生素 D 又是钙转化、骨骼生成的关键一环:这条链路一旦断掉,会直接放大失重/低重力已经造成的骨骼问题,对孕期女性和发育中的婴儿尤其致命(Kelly)。

人物

Kelly Weinersmith:生物学家、科学作家,ecologist by training,具体专精寄生虫学("I'm a parasitologist, so I study parasites")。她与伴侣 Zach Weinersmith 花了四年时间研究太空定居问题,合写成《A City on Mars》(本集口播中简称"a book called City on Mars")一书,系统梳理了人类要在月球、火星或轨道空间站定居所需解决的方方面面——人体能否存活、能否安全生育、社群如何治理。节目末尾她坦言,写书的过程反而让她更依恋地球:"I really appreciate this planet that we evolved on and we're so well adapted to. I'm staying here."

Zach Weinersmith:Kelly 的伴侣,与她共同完成《A City on Mars》的研究与写作。他在节目里给出了全书最核心的立场句——"there is no plan B":即便马斯克想戴上牛仔帽飞去火星建自己的"火星城市",抛下这颗"满是战争与破坏"的地球,他也是个傻瓜("a fool"),因为火星的恶劣程度,哪怕砸 10 万亿美元、用小行星轰炸地球、放出各种疾病、打几场核战争,都不足以让地球变得跟火星一样糟——"That's how desolated everywhere else in the solar system is."

细节富矿与冷知识

  • 开场是一段"炒作蒙太奇"剪辑:匿名的 Speaker 1/2/3 依次喊出"我们要去火星,不只是几个宇航员,是成千上万人殖民火星,很快就会发生"、"我希望看到太阳系里住着一万亿人类"、"下一个火星发射窗口 2026 年开启,照这个速度几年内就能看到任务",紧接着插入马斯克本人的录音:"One path is we stay on Earth forever, and then there will be some eventual extinction event. The alternative is to become a spacefaring civilization and a multiplanet species." 这段蒙太奇给全集定下了要"泼冷水"的靶子。
  • Zach 吐槽社交媒体对"去火星"的浪漫化想象:一提火星,Twitter 上总有人配一张"男人戏剧性地走向地平线"的 GIF;但国际空间站里大部分时间其实是"scrubbing the toilets and making sure there's not too much mold and cooking dinner...and managing interpersonal relationships"——"It's a lot like Earth."
  • "活成鼹鼠人"("We're living like mole people underground")一句在节目里引发了现场笑声(转写标注 [LAUGHTER]),是对"艺术家想象图里玻璃穹顶"最直接的反驳。
  • Kelly 被问及"用昆虫当蛋白质来源行不行"时自曝没兴趣:"I've got to admit, it's not for me."
  • Kelly 在列举"如何过日常生活"的未解问题时,随口带出了"How do you govern these communities?"(如何治理这些社群)——但本集没有展开讨论治理/太空法话题,只是抛出了问题。
  • 制作信息:Jessica Yung 制作,showrunner Rebecca Ramirez 编辑,Tyler Jones 事实核查,Gilly Moon 音频工程,Beth Donovan 高级总监,Collin Campbell 播客战略高级副总裁。

跨域交叉

本集与 acquired 域暂无直接交叉:acquired 域现存一份 SpaceX 的 Tier 0 镜像(sources/acquired/2020-05-26_spacex_en.md)尚未提炼为 Tier 1 页面,本集里马斯克"多行星物种"录音与 Zach 对马斯克"戴牛仔帽飞去火星"的调侃,暂无对应页面可挂,不强行链接。

本集同一对嘉宾(Kelly & Zach Weinersmith)、同一本书《A City on Mars》,在 Short Wave 另有一期访谈:2025-04-21 播出的 shortwave-mars-colonization。两集内容约 23% 重合但整体是不同的对话,互为姊妹篇,见 related 字段。

待建页面

  • mars-settlement —— 人类移居火星面临的核心障碍(辐射防护、低重力生理效应、生育与儿童发育、高氯酸盐/食物链),本集与姊妹集 shortwave-mars-colonization 同源同书,适合合并成一页跨集追踪《A City on Mars》一书反复出现的论点。
  • space-radiation —— 火星缺乏磁层、大气仅地球 1% 厚导致的辐射暴露问题,及"埋入地下"这一现有唯一可行方案;这一物理约束大概率会在未来其他太空探索类节目(Artemis、深空任务等)中反复出现。

来源 · shortwave