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对大多数人来说，“陆地动物饲养器”一词带给人的画面是：一个装满各种植物、各色岩石和土壤的鱼缸，或者是个小池塘，里面养了几只蝾螈。无论怎样联想，你都不会想到一个被挖空的巨大的小行星，作为非洲大草原的微型复制品，跌跌撞撞地行驶在宇宙空间。除非你是金·斯坦利·罗宾逊，或者，你恰巧读过他的最新小说《2312》。
罗宾逊对人类的未来做出了许多富有建设性的想象，不过，我认为数《2312》最靠谱。300年后，人类已经找到了一种可以在恶劣的外星环境中生活的创造性的方式，从炎热的水星到严寒的土卫六。眼睛不要只盯着大行星或者卫星，那时人类已经开始在小行星上生存了：将星球内部挖空，种上作物，然后在星球内部复制地面上的一切——大气、土壤、重力、日照以及地上的所有“居民”。结果呢？一个量身定做的、自给自足的生态系统诞生了，而且是物理与艺术的完美结合体！设想一下，如果地球的生态系统是向地球内部延伸而不是向外太空伸展，那么，人类的“上”“下”等空间感就不再取决于天空，而是取决于地心。
罗宾逊是这样描述这一情形的：
“整个地面将在你周围弯曲，从两边同时隆起，然后在你头顶上交会。因此，看起来地面将你包裹了起来，像安迪·戈兹沃西（英国艺术家——译注）在岩石内部雕刻的艺术作品，像一个晶洞，或者像法贝热彩蛋。”
这几近疯狂的想法真的奏效吗？人类开始对太阳系及其以外的行星进行开发之时，是否也可以将我们的生态系统延伸至岩石空间？这种封闭的穴居生活是否值得一试？
每当思考这些深刻的问题时，我都特别感谢我的兄弟尼克·斯通给予我的指导。他是哥伦比亚大学的一名天体物理学家。
重力、光线和运动
在设想这个小行星容器如何运作时，罗宾逊用船来做比喻。首先，从船尾说起（这是你钻入小行星的起点），一定要记得留一个洞口，因为在挖掘过程中需要将岩石碎屑运出去（罗宾逊提醒说，身边要留一些岩石材料，以备将来造山或塑造其他地形之用）。船头有一个“前舱单元”，用来操纵整个船只。
但是，船头的“前舱单元”还有另一个至关重要的作用，那就是让小行星转动起来。转动产生的离心力让站在行星内部的人有一种类似重力的体验——这股力量把你拉向地面。如果你曾在游乐场玩过“快乐向前冲”或者其他旋转类游戏的话，道理是一样的。该离心力的大小与小行星的半径以及旋转速度成正比，运用简单的物理运算，就可以准确计算出与人类在地面上受到的引力相匹配的旋转速度。“可能需要相当大的能量来帮助启动，”尼克认为，“但是一旦启动起来，就会永远转动下去。记住，在真空环境下，运动的物体会一直运动下去，除非有某种外部阻力使它们慢下来。”
一个重要的事实是，内部表面的任何一点都能受到这种“人造重力”的作用，也就意味着，在这个小行星容器里，你永远不会“浮在天花板上”。从另一个世界（行星外部的）看来，这里的地形结构都弯曲向上，将你包裹在里面，使得一切——从树木到候鸟——看起来都是“倒挂”着的。
接下来，就是阳光与能源的问题了。罗宾逊认为，我们可以用“人造阳光”来照亮地心生活，并根据地球上相应纬度的日长来计算地心日长。
有趣的是，你可以通过改变“太阳”的速度来改变日长，模拟地球上不同纬度地区日照周期的长短。这对精确模拟环境条件非常重要，比如，加拿大针叶林与厄瓜多尔热带雨林，它们的生长环境是非常不同的。
但是，所有这一切需要多大能量？如果没有太阳，我们将如何制造足够多的能量来支撑整个生态系统？为什么不在小行星外面覆盖一层太阳能电池板，将太阳能汇集到行星内部供我们使用？当然，在传输过程中会损失部分能量，但我宁愿相信23世纪的人类已经能够大幅度提高太阳能的利用率。
但是，利用太阳能电池板的前提是小行星距离太阳足够近，那样才能吸收到相当数量的太阳辐射。但如果像罗宾逊设想的那样，我们的小行星容器同时兼做运输工具，负责太阳系内部人员往来的话，问题就变得比较棘手了。对太阳能电池板来说，距离太阳越远，单位面积上的能量通量会下降为1/r2，其中r为与太阳之间的距离。拿木星来说，木星与太阳之间的距离是地球与太阳之间距离的5倍，那么它接收到的太阳能就是地球的1/25。
“距离一旦超过火星，太阳能将不再那么有用，”尼克认为，“在远离中心的太阳系外层空间，人们需要用核能来维持物体运动。目前，美国航空航天局的探测器使用的动力是核裂变能，将来很可能会使用核聚变能。”他还说：“小行星容器四处走动也会给它的照明和加热带来相似的问题。如果有核聚变反应堆，运行起来相对方便很多，否则的话，可能得需要一个较为被动的设置，比如太阳帆，虽然推动力小、运转缓慢，但不需要太多能量。”
“太阳帆”一词名副其实。太阳帆表面覆有大面积薄如纸的膜片，能够吸收太阳辐射。尼克说：“太阳帆就像船上的帆，你可以凭借它免费遨游太阳系。”2010年，日本宇航局成功发射“伊卡鲁斯”飞船，这是人类首个成功用太阳帆作动力系统的空间飞行器。
如果还想再快一点的话，可以考虑磁帆。太阳会发射一股带电粒子流——质子和中子流，通常被称为太阳风，这些带电粒子的轨道会因磁场干扰而发生弯曲。“理论上来说，人们可以利用太阳风作为动力在太阳系快速环游，但前提是要有一个磁场才可以。而这可能得花些心思。”
头顶上的天空
大气层是生物圈维持其生命的关键组成部分，在这一点上，我觉得罗宾逊的小行星容器设想需要进一步完善。罗宾逊掩盖了大气层的问题，只是提到人们“可以呼吸充入室内的混合气体……就像地球上的人们呼吸含有氧气的混合气体一样”。这听起来似乎很合理，但是一旦涉及生活，那样的大气组成很快就会露出马脚。
我首要关注的是气候变化。温室气体浓度的极大不稳定性是否会导致小行星容器的气候失控？大量出现的树木以及藻类会不会把吸收热量的二氧化碳消耗殆尽，从而将小行星容器变成一个冰球？在地球地质史上，曾经有过因二氧化碳和甲烷浓度的细微变化而引起的气候极寒与极热时期。 但事实证明，这种末日景象可能不会发生在一个小行星内部，源于我所担忧的同一个原因：即封闭性。在地球上，每平方米所接收的340瓦的太阳能中，有相当大的一部分被以长波辐射的形式反射到太空中。最终逃逸出地球的太阳能的具体数量，与温室气体浓度密切相关。温室气体越多，逃逸的太阳能就越少，地球表面温度就越高。这是对全球气候变暖的一个简单描述。但是在小行星内部，大气层是封闭的，被坚硬的岩石包裹得密不透风，这将有效地阻止太阳能逃逸。温室气体同样会吸收小行星容器内的热量，但是这股热量却无处释放（不会对任何东西进行加热）。当然，这是一个悬而未决的问题。
就算将气候变化抛到一边，微量气体在封闭空间中的快速增多或减少，也可能给其他生物带来威胁。浓度为1%的二氧化碳会对大多数动物的生理产生负面影响，当浓度达到7%至10%时，则会发生中毒。我们大概不希望在小行星容器中拥有一个易发火灾的生态系统，除非我们有办法将一氧化碳和二氧化碳从大气中排出去。
脚下的土地
最后，就是土壤的问题了。土壤的构成非常复杂，是矿物质、有机物与微生物的大杂烩，而对依赖土地生存的生命来说，土壤就是它们的回收工厂和营养储存器。在毫无生命的岩石中弄出土壤来并非易事，罗宾逊提出，第一步要在地面上“播种”微生物。这些小家伙们会蚕食坚硬的底层岩石，为营养物质和有机物提供生长空间，从而启动土壤的形成。罗宾逊说：“为了使它更温馨，你还可以对周围的岩石壁进行刮磨，将刮下来的碎屑打磨成大小不等的碎块。”在这堆混合物上倒一点水，再把温度稍微提高一点，这时候，它“就像发酵的面团一样开始生长，开始变成最美味和稀有的物质——土壤”。
罗宾逊所描述的实际上是加速风化：增加热量和水分是为了促进岩石风化，通过事先刮磨小行星容器内壁表面，人们可以扩大风化反应和微生物生长的面积。
在此提醒一句：尽管人们试图加快事情的进展速度，但土壤的形成是一个漫长的过程，即使现在就开挖，至少也得千百年时间。或许我们得用几千年的时间来拍摄一组“面团”发酵的延时照片，这是一个长期投资的过程。
个人观点
尽管问题重重，但这仍不失为一个令人振奋的想法。对我来说，最大的问题不是我们将如何建造这个小行星容器，而是为什么。因为无论你规划得多么详细得当，凭空创建一个新的生态系统将花费大量资源和漫长的时间。
如果出于经济考量，是否就意味着耗费食物、自然资源建设它，然后一定时间过后，再通过创收来弥补先前的投资？如果真的要种植粮食作物，人们需要考虑的就不仅仅是培养土壤与保持人工阳光过程中所涉及的时间和资源问题，还得考虑运输成本：将在小行星容器里生长出来的粮食运送到地球上。肯定还有大量其他花费，比如灌溉、废物回收、虫害防治，还有小行星容器的维修费等，没法一一列举。
但是，如果这个设想的目的是物种保护，费用问题就不重要了，但是需要政府足够重视物种保护才会对此进行投资。我们是否愿意承担必需的费用，在茫茫宇宙中不惜代价地播撒地球的种子，目的就是保护我们的遗产，或者延长我们卑微的生命？如果你是科幻作家奥克塔维亚·巴特勒的粉丝，你会发现这是天命所定，而且它还有另外一个名字：《地球之子》（科幻小说——译注）。末日之时，地球的种子会不会帮助人类逃过一劫，继续作为一个物种而存在？如果答案是肯定的，那么所有的花费、资源、时间以及所有相关的、不相关的，或许都不在话下。因为在末日之时，生存才是终极目标。
罗宾逊对人类的未来做出了许多富有建设性的想象，不过，我认为数《2312》最靠谱。300年后，人类已经找到了一种可以在恶劣的外星环境中生活的创造性的方式，从炎热的水星到严寒的土卫六。眼睛不要只盯着大行星或者卫星，那时人类已经开始在小行星上生存了：将星球内部挖空，种上作物，然后在星球内部复制地面上的一切——大气、土壤、重力、日照以及地上的所有“居民”。结果呢？一个量身定做的、自给自足的生态系统诞生了，而且是物理与艺术的完美结合体！设想一下，如果地球的生态系统是向地球内部延伸而不是向外太空伸展，那么，人类的“上”“下”等空间感就不再取决于天空，而是取决于地心。
罗宾逊是这样描述这一情形的：
“整个地面将在你周围弯曲，从两边同时隆起，然后在你头顶上交会。因此，看起来地面将你包裹了起来，像安迪·戈兹沃西（英国艺术家——译注）在岩石内部雕刻的艺术作品，像一个晶洞，或者像法贝热彩蛋。”
这几近疯狂的想法真的奏效吗？人类开始对太阳系及其以外的行星进行开发之时，是否也可以将我们的生态系统延伸至岩石空间？这种封闭的穴居生活是否值得一试？
每当思考这些深刻的问题时，我都特别感谢我的兄弟尼克·斯通给予我的指导。他是哥伦比亚大学的一名天体物理学家。
重力、光线和运动
在设想这个小行星容器如何运作时，罗宾逊用船来做比喻。首先，从船尾说起（这是你钻入小行星的起点），一定要记得留一个洞口，因为在挖掘过程中需要将岩石碎屑运出去（罗宾逊提醒说，身边要留一些岩石材料，以备将来造山或塑造其他地形之用）。船头有一个“前舱单元”，用来操纵整个船只。
但是，船头的“前舱单元”还有另一个至关重要的作用，那就是让小行星转动起来。转动产生的离心力让站在行星内部的人有一种类似重力的体验——这股力量把你拉向地面。如果你曾在游乐场玩过“快乐向前冲”或者其他旋转类游戏的话，道理是一样的。该离心力的大小与小行星的半径以及旋转速度成正比，运用简单的物理运算，就可以准确计算出与人类在地面上受到的引力相匹配的旋转速度。“可能需要相当大的能量来帮助启动，”尼克认为，“但是一旦启动起来，就会永远转动下去。记住，在真空环境下，运动的物体会一直运动下去，除非有某种外部阻力使它们慢下来。”
一个重要的事实是，内部表面的任何一点都能受到这种“人造重力”的作用，也就意味着，在这个小行星容器里，你永远不会“浮在天花板上”。从另一个世界（行星外部的）看来，这里的地形结构都弯曲向上，将你包裹在里面，使得一切——从树木到候鸟——看起来都是“倒挂”着的。
接下来，就是阳光与能源的问题了。罗宾逊认为，我们可以用“人造阳光”来照亮地心生活，并根据地球上相应纬度的日长来计算地心日长。
有趣的是，你可以通过改变“太阳”的速度来改变日长，模拟地球上不同纬度地区日照周期的长短。这对精确模拟环境条件非常重要，比如，加拿大针叶林与厄瓜多尔热带雨林，它们的生长环境是非常不同的。
但是，所有这一切需要多大能量？如果没有太阳，我们将如何制造足够多的能量来支撑整个生态系统？为什么不在小行星外面覆盖一层太阳能电池板，将太阳能汇集到行星内部供我们使用？当然，在传输过程中会损失部分能量，但我宁愿相信23世纪的人类已经能够大幅度提高太阳能的利用率。
但是，利用太阳能电池板的前提是小行星距离太阳足够近，那样才能吸收到相当数量的太阳辐射。但如果像罗宾逊设想的那样，我们的小行星容器同时兼做运输工具，负责太阳系内部人员往来的话，问题就变得比较棘手了。对太阳能电池板来说，距离太阳越远，单位面积上的能量通量会下降为1/r2，其中r为与太阳之间的距离。拿木星来说，木星与太阳之间的距离是地球与太阳之间距离的5倍，那么它接收到的太阳能就是地球的1/25。
“距离一旦超过火星，太阳能将不再那么有用，”尼克认为，“在远离中心的太阳系外层空间，人们需要用核能来维持物体运动。目前，美国航空航天局的探测器使用的动力是核裂变能，将来很可能会使用核聚变能。”他还说：“小行星容器四处走动也会给它的照明和加热带来相似的问题。如果有核聚变反应堆，运行起来相对方便很多，否则的话，可能得需要一个较为被动的设置，比如太阳帆，虽然推动力小、运转缓慢，但不需要太多能量。”
“太阳帆”一词名副其实。太阳帆表面覆有大面积薄如纸的膜片，能够吸收太阳辐射。尼克说：“太阳帆就像船上的帆，你可以凭借它免费遨游太阳系。”2010年，日本宇航局成功发射“伊卡鲁斯”飞船，这是人类首个成功用太阳帆作动力系统的空间飞行器。
如果还想再快一点的话，可以考虑磁帆。太阳会发射一股带电粒子流——质子和中子流，通常被称为太阳风，这些带电粒子的轨道会因磁场干扰而发生弯曲。“理论上来说，人们可以利用太阳风作为动力在太阳系快速环游，但前提是要有一个磁场才可以。而这可能得花些心思。”
头顶上的天空
大气层是生物圈维持其生命的关键组成部分，在这一点上，我觉得罗宾逊的小行星容器设想需要进一步完善。罗宾逊掩盖了大气层的问题，只是提到人们“可以呼吸充入室内的混合气体……就像地球上的人们呼吸含有氧气的混合气体一样”。这听起来似乎很合理，但是一旦涉及生活，那样的大气组成很快就会露出马脚。
我首要关注的是气候变化。温室气体浓度的极大不稳定性是否会导致小行星容器的气候失控？大量出现的树木以及藻类会不会把吸收热量的二氧化碳消耗殆尽，从而将小行星容器变成一个冰球？在地球地质史上，曾经有过因二氧化碳和甲烷浓度的细微变化而引起的气候极寒与极热时期。 但事实证明，这种末日景象可能不会发生在一个小行星内部，源于我所担忧的同一个原因：即封闭性。在地球上，每平方米所接收的340瓦的太阳能中，有相当大的一部分被以长波辐射的形式反射到太空中。最终逃逸出地球的太阳能的具体数量，与温室气体浓度密切相关。温室气体越多，逃逸的太阳能就越少，地球表面温度就越高。这是对全球气候变暖的一个简单描述。但是在小行星内部，大气层是封闭的，被坚硬的岩石包裹得密不透风，这将有效地阻止太阳能逃逸。温室气体同样会吸收小行星容器内的热量，但是这股热量却无处释放（不会对任何东西进行加热）。当然，这是一个悬而未决的问题。
就算将气候变化抛到一边，微量气体在封闭空间中的快速增多或减少，也可能给其他生物带来威胁。浓度为1%的二氧化碳会对大多数动物的生理产生负面影响，当浓度达到7%至10%时，则会发生中毒。我们大概不希望在小行星容器中拥有一个易发火灾的生态系统，除非我们有办法将一氧化碳和二氧化碳从大气中排出去。
脚下的土地
最后，就是土壤的问题了。土壤的构成非常复杂，是矿物质、有机物与微生物的大杂烩，而对依赖土地生存的生命来说，土壤就是它们的回收工厂和营养储存器。在毫无生命的岩石中弄出土壤来并非易事，罗宾逊提出，第一步要在地面上“播种”微生物。这些小家伙们会蚕食坚硬的底层岩石，为营养物质和有机物提供生长空间，从而启动土壤的形成。罗宾逊说：“为了使它更温馨，你还可以对周围的岩石壁进行刮磨，将刮下来的碎屑打磨成大小不等的碎块。”在这堆混合物上倒一点水，再把温度稍微提高一点，这时候，它“就像发酵的面团一样开始生长，开始变成最美味和稀有的物质——土壤”。
罗宾逊所描述的实际上是加速风化：增加热量和水分是为了促进岩石风化，通过事先刮磨小行星容器内壁表面，人们可以扩大风化反应和微生物生长的面积。
在此提醒一句：尽管人们试图加快事情的进展速度，但土壤的形成是一个漫长的过程，即使现在就开挖，至少也得千百年时间。或许我们得用几千年的时间来拍摄一组“面团”发酵的延时照片，这是一个长期投资的过程。
个人观点
尽管问题重重，但这仍不失为一个令人振奋的想法。对我来说，最大的问题不是我们将如何建造这个小行星容器，而是为什么。因为无论你规划得多么详细得当，凭空创建一个新的生态系统将花费大量资源和漫长的时间。
如果出于经济考量，是否就意味着耗费食物、自然资源建设它，然后一定时间过后，再通过创收来弥补先前的投资？如果真的要种植粮食作物，人们需要考虑的就不仅仅是培养土壤与保持人工阳光过程中所涉及的时间和资源问题，还得考虑运输成本：将在小行星容器里生长出来的粮食运送到地球上。肯定还有大量其他花费，比如灌溉、废物回收、虫害防治，还有小行星容器的维修费等，没法一一列举。
但是，如果这个设想的目的是物种保护，费用问题就不重要了，但是需要政府足够重视物种保护才会对此进行投资。我们是否愿意承担必需的费用，在茫茫宇宙中不惜代价地播撒地球的种子，目的就是保护我们的遗产，或者延长我们卑微的生命？如果你是科幻作家奥克塔维亚·巴特勒的粉丝，你会发现这是天命所定，而且它还有另外一个名字：《地球之子》（科幻小说——译注）。末日之时，地球的种子会不会帮助人类逃过一劫，继续作为一个物种而存在？如果答案是肯定的，那么所有的花费、资源、时间以及所有相关的、不相关的，或许都不在话下。因为在末日之时，生存才是终极目标。