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火星洞穴里會(huì)有生命嗎？

這的確是個(gè)好問題，但在科學(xué)家眼里，目前還不是問這個(gè)問題的時(shí)候。可以等我們真正了解了該如何研究月球、火星和其他星球上的洞穴時(shí)，到時(shí)再回到這個(gè)問題上。

近日，兩項(xiàng)發(fā)表在《地球物理研究·行星》的行星洞穴特刊上的研究，為探索地球之外的洞穴提供了新的指引。

第一項(xiàng)研究被稱為《行星洞穴研究中的基本科學(xué)和工程學(xué)問題》，它由31名科學(xué)家、工程師和宇航員組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)完成。他們提出了一份包含198個(gè)問題的清單，并與另外82位空間和洞穴科學(xué)家和工程師合作，進(jìn)一步將這份清單濃縮成53個(gè)最重要的問題。

利用空間科學(xué)界的大量知識(shí)，這項(xiàng)工作成了首個(gè)旨在確定地外洞穴探索和工程學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)的研究，從而推進(jìn)行星洞穴研究的發(fā)展。團(tuán)隊(duì)希望他們的工作將為最終支持機(jī)器人和人類在地外洞穴（比如月球或火星）的任務(wù)所需要的方面提供參考。 

第二篇論文被稱為《行星洞穴：太陽(yáng)系視角的產(chǎn)物與過程》，它源自第一項(xiàng)研究。科學(xué)家意識(shí)到，一直以來，還沒有研究對(duì)整個(gè)太陽(yáng)系的行星洞穴進(jìn)行編目。而這會(huì)為我們提供一個(gè)更廣闊的視角。而一個(gè)行星科學(xué)家團(tuán)隊(duì)想要解決這個(gè)問題。 

兩項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者、洞穴科學(xué)家杰特·魏恩（Jut Wynne）表示，他希望這兩篇基礎(chǔ)性的論文，有助于推動(dòng)行星洞穴研究從曾經(jīng)的“空想”，發(fā)展到真正開始探測(cè)行星地下的樣子。

  對(duì)地外洞穴的了解  

地外洞穴，主要指其他類行星天體上的洞穴，它們的數(shù)量有很多?？茖W(xué)家已經(jīng)在太陽(yáng)系的11顆行星和衛(wèi)星上（包括月球、火星以及木星和土星的衛(wèi)星）發(fā)現(xiàn)了至少3545個(gè)潛在的洞穴。洞穴形成過程甚至在彗星和小行星上也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)的可能的洞穴入口的類行星天體（圖中頂部），括號(hào)內(nèi)是每個(gè)類行星天體上的特征數(shù)量；以及月球（中間）和火星（底部）上可能的洞穴入口的位置。（圖／AGU, Wynne, J. et al., Journal of Geophysical Research-Planets, 2022）

如果周圍的環(huán)境能夠讓進(jìn)入地下成為可能，那就為科學(xué)發(fā)現(xiàn)提供了一個(gè)前所未有的機(jī)會(huì)。這些洞穴中可能會(huì)有非常驚人的發(fā)現(xiàn)。洞穴有機(jī)會(huì)讓科學(xué)家“窺視”巖體和冰體的深處，帶來有關(guān)它們?nèi)绾涡纬傻囊娊?，甚至還能提供關(guān)于地球如何形成的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

當(dāng)然，它們也可能擁有生命的秘密。

許多行星表面的洞穴代表了尋找已滅絕或現(xiàn)存可能的生命形式證據(jù)的最佳環(huán)境之一。例如，由于火星洞穴可以避開致命的表面輻射和猛烈的風(fēng)暴，與火星表面相比，它們更有可能擁有更恒定的溫度體系，有些甚至可能含有水冰。這就讓火星上的洞穴成了尋找生命的最重要探索目標(biāo)之一。

而且，不僅僅是尋找生命。類似的因素也讓洞穴成為火星和月球載人任務(wù)中宇航員的避風(fēng)港，因?yàn)檩椛淦帘握侨祟愄剿髟虑蚝突鹦堑年P(guān)鍵之一。一個(gè)可能的解決方案便是利用洞穴。

  地球帶來的啟發(fā)  

近二十年來，行星洞穴研究一直與地球上的各種洞穴研究互相獨(dú)立。

事實(shí)上，洞穴環(huán)境往往支持著獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，這些生態(tài)系統(tǒng)有時(shí)和同一片地區(qū)的地表生態(tài)系統(tǒng)存在著很大的差距。也許，月球或火星上的洞穴也有著類似的情況。

如今，大量空間研究項(xiàng)目都在幫助推進(jìn)洞穴探測(cè)技術(shù)。科學(xué)家對(duì)洞穴棲息地建模時(shí)，也許不再刻意區(qū)分一個(gè)洞穴是地球上的還是地外的。洞穴環(huán)境有足夠的相似性，可以做出合理的預(yù)測(cè)。

比如，地球洞穴的特點(diǎn)是完全黑暗，溫度穩(wěn)定，接近年平均地表溫度，空氣流動(dòng)少或沒有，接近水飽和的狀態(tài)。而其他天體的洞穴很可能也表現(xiàn)出類似的環(huán)境條件。但那些環(huán)境還會(huì)受到星球表面條件和洞穴內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

其實(shí)，還有一種更有趣的視角來看這個(gè)問題。

我們的祖先在洞穴中生活了數(shù)十萬(wàn)年。他們隨后又建造了自己的洞穴。未來，隨著人類向其他世界的擴(kuò)展，也許洞穴可以提供類似的效用。

研究人員在南極洲測(cè)試NDX-3行星宇航服。鉆探和挖掘工具的進(jìn)步將對(duì)行星洞穴的研究、棲居和救援行動(dòng)至關(guān)重要。（圖／NASA, JPL, Caltech）

雖然星球尺度上的地形改造可能是一個(gè)終極目標(biāo)，但是借助預(yù)先存在的大型地質(zhì)結(jié)構(gòu)，比如洞穴和熔巖管，也許能成為一種更實(shí)用的方法，引導(dǎo)技術(shù)不斷走向成熟，最終達(dá)到能夠掌握整個(gè)星球表面的程度。

  現(xiàn)有的進(jìn)展  

雖然目前這類研究大部分仍是前瞻性的，但科學(xué)家仍需要考慮目前已有的資源、研究和支持。

比如，大量機(jī)器人平臺(tái)和儀器套件正在接受測(cè)試。如果有足夠的資金支持，未來5到10年內(nèi)，在月球或火星洞穴開展探索任務(wù)或許就將成為可能。新研究還展望了宇航服技術(shù)、居住艙和硬件方面所需的進(jìn)步，這些都讓人類未來有機(jī)會(huì)在月球和火星的地下安全地工作甚至生活。

杰特·魏恩（右）與機(jī)器人專家在熔巖管洞穴中實(shí)地測(cè)試攀巖機(jī)器人的早期原型。（圖／NASA, JPL, Caltech）

魏恩認(rèn)為，這是行星科學(xué)中一個(gè)尚未開發(fā)的探索領(lǐng)域，它在探索地外生命中也有著不可忽視的重要性?！霸谟猩?，我們很可能有幸一窺火星地下，來解決'地球之外是否存在生命’這個(gè)古老的問題?！?/span>

                                                                 Gaviota