你不需要宇宙飞船来种植“奇怪的小”火星萝卜

在历史小说中，天文学家通过望远镜观察，光学智慧以光速流动。 尽其所能，他们被动地接收有关遥远恒星和行星的信息。 这些东西是固定的，它们的条款不能修改。

但这不是天文学的运作方式。 例如，行星和系外行星科学家不仅要等待数据传来，还要利用地球上合适的地质景观、采石场和模拟室，建造其他地方的微型版本。 在这个模拟中，他们看到、感受和控制世界——或者至少是对它们的隐喻——试图破译他们可能永远不会访问的宇宙部分。

在使物理和抽象不可触碰的过程中，他们不仅创造了明喻，而且还创造了将这些行星形象化为实际地点的方式。

“通过科学，我们一直在进行比较，”火星研究所和 SETI 的帕斯卡尔·李说。 “因此，使用类似物的方法有一些非常基础的东西。”

他们的方法符合重视实验室研究和与自然直接接触的科学传统。

耶鲁大学人类学家丽莎·米西里 (Lisa Missiri) 说：“对于那些现象已在时间和空间上被移除的行星科学家来说，认为模拟和重复将是他们研究遥远事物的方式，这实际上是有道理的。” 《外层空间状况》一书的作者，“因为这就是数百年来科学一直在做的事情。”

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这个世界和其他世界之间最直接的箭头是“地球模拟”，它是地球上的一个物理位置，类似于另一个世界的某些方面——通常是月球或火星。 这种连接可以采取地质构造的形式，例如熔岩管或沙丘，也可以是月球或火星特征的整个区域，例如 智利阿塔卡马沙漠 或者 夏威夷的火山.

Lee 博士领导着 Haughton-Mars 项目，这是一个位于德文岛的模拟研究设施，德文岛是加拿大努纳武特的一个荒凉无人居住的北极前哨。 “有非常广泛的特征与我们在月球和火星上看到的相似，”他说。

该岛永远寒冷干燥，有沟壑和峡谷，并拥有一个 14 英里宽的火山口，背后有宇宙效应。 这与月球南极的沙克尔顿陨石坑的大小大致相同，美国宇航局计划在这十年内将宇航员送到那里。

在数十场实地活动中，霍顿研究站提供了一个永久性的地方，科学家们可以在那里假装在月球或火星上，研究类似的地质，为未来的任务测试设备并培训人类参与。

“这有点像一个交钥匙过程，”李博士说，但他指出，Airbnb 不像 Airbnb 那样任何人都可以出现和使用。 主要栖息地设施以地质、天体生物学、医学、行政和维修工作的一系列帐篷为特色。 有一个独立的温室，而全地形车和悍马支持旅行并模拟流动车辆。

Lee 博士连续 23 个夏天都在该设施度过了远离主要营地的一日游，在寒冷中吃沙丁鱼罐头。 但在 2020 年和 2021 年，一场流行病迫使他跳过每年前往地球上那个超凡脱俗的世界的旅行。 他怀念那种单纯和孤独。

“当你在那里时，你就是一个泥盆纪人，”李博士说，就像孤独的宇航员一样。

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但是，有时科学家不需要寻找同位素：他们可以以模拟的形式将其带回家，或者以类似于月球或火星表面的物质的形式带回家。

例如，火星上覆盖着沙尘，这些沙尘统称为风化层。 它使旅行变得困难，并且还会阻塞太阳能电池板、堵塞过滤器和拾取移动部件。 为了确定机器人车辆、能源和其他设备将如何承受这颗红色星球的严酷考验，科学家们必须在旅行前对它们进行类似的测试。

这就是为什么在 1997 年，美国宇航局根据维京和探路者任务的数据开发了一种名为 JSC-Mars 1 的尘土物质。 它是由在夏威夷的锥形火山 Pu’u Nene 中发现的一种物质制成的。 在那里，熔岩渗入水中一次，最终形成丰富的颗粒。

后来美国宇航局的科学家在准备凤凰号火星探测器的同时改进了这种材料，并制造了火星莫哈韦沙漠模拟物。 它是从加利福尼亚州莫哈韦沙漠马鞍峰火山组的熔岩沉积物中获得的。

然而，测试过程并非万无一失：凤凰城于 2008 年在火星上收集了冰冷的土壤样本，这些样本也“黏，用 NASA 的话来说，就是从独家新闻到分析工具。 一年后，战车将灵魂永远留在了沙子里。 它的姊妹机器人 Opportunity 因沙尘暴覆盖其太阳能电池板而丢失，这一命运也阻碍了 InSight 的最新任务。

今天，私人公司使用 NASA 数据和配方来提供私人模拟用品。 这个“加入购物车”版本适用于科学博览会项目、异国情调的水泥和超凡脱俗的园艺土壤。 其中一家公司的创始人马克·库西马诺 (Mark Cusimano)， 火星花园他说，他的爱好是使用马鞍形土壤种植红色星球的凯旋花园。 他说在里面种“一个奇怪的小胡萝卜或萝卜”是令人满意的。

荷兰瓦赫宁根大学的生态学家 Weijer Walmink 进一步研究了这项工作 “火星和月球的食物”项目种植豌豆和马铃薯等农作物。 他目前正在研究整个农业系统，包括细菌、蚯蚓和人类排泄物。 沃尔明克博士说，这个想法是“在以前没有种植过植物的地方大胆地种植”。 今天，火星在地球上。 明天，也许是火星本身。

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模仿太阳系中更奇特的区域需要付出一些努力，因此科学家们经常求助于模拟室——基本上是试管，他们在其中重建其他世界的条件。 这个想法可以追溯到 1950 年代，当时一位从纳粹德国带到美国的军事科学家率先使用 低压室有时被称为“火星拖拉机” 看看生物学是否会在火星条件下持续存在。

今天，达拉斯南卫理公会大学的 Tom Runčevski 等研究人员正在寻找一个不同的地方： 泰坦，土星的卫星之一，太阳系中除地球之外唯一一个表面固定有液态物体的世界。

“我总是亲自谈论泰坦是多么具有侵略性和可怕性，”Runčevski 博士说。 湖泊和海洋与乙烷一起游泳. 汽油下雪，甲烷下雨。 但如果你透过薄雾看， 你会看到土星环.

尽管欧洲太空探测器惠更斯号于 2005 年降落到其表面，但总体而言，泰坦星的恒星不和是很难从一颗像这颗行星这样好客的行星上测算出来的。 “泰坦是一位科学家，”Runčevski 博士说。 “从地球上研究一个世界是非常困难的。”

但是他尝试了，在他的实验室中发明了他所谓的“罐中泰坦”。

你不会从 Runčevski 博士的拖拉机下面看到土星环。 但是您将了解占据其最著名卫星的有机化合物和晶体。 在罐子里——老实说是试管——Runčevski 博士会放一两滴水，然后将其冷冻以模仿泰坦心脏的微型版本。 为此，他将添加几滴乙烷，乙烷会立即凝结，形成小型月球湖。 接下来，他将添加其他感兴趣的有机化合物，例如乙腈或苯。 然后，它会吸入空气并将温度设置为泰坦，大约负 292 华氏度。

美国宇航局计划返回泰坦，发射 2027 年名为“蜻蜓”的核动力四轴飞行器. 通过观察在他的罐子里形成的晶体和结构，Runčevski 博士希望帮助科学家解释他们在 2034 年机器人探险家到达时看到的东西。“我们不能派遣整个实验室，”他说，所以他们必须部分依赖在地球实验室。

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在约翰霍普金斯大学的实验室中，莎拉赫斯特的工作方式与 NASA 和 Runčevski 博士的工作方式类似，包括模拟泰坦。 但它的试管也扩展到模拟假设的系外行星，或围绕遥远恒星运行的世界。

霍斯特博士最初避开系外行星，因为规格很少。 你记得在想“我被太阳系宠坏了”。 但是一位同事说服她开始模拟贝叶斯 世界。 “我们已经将这个潜在行星矩阵组合在一起，”她说。 它的幻想气氛以氢气和二氧化碳或水为主，温度从 300 华氏度到 980 华氏度不等。

他们的试管从可能构成大气的主要成分开始，设定为一定的温度。 你将这种混合物流入一个汽水瓶大小的室中，并将其暴露在能量中——紫外线或来自等离子体的电子——这会分解基本粒子。 “它们在房间里旋转以制造新分子，其中一些新分子也会分裂，”霍斯特博士说。 这个循环一直重复，直到电源被切断。 有时，这个过程会产生固体粒子：来自另一个世界的雾。

探测潜在的产生烟雾的系外行星可以帮助科学家将望远镜指向他们实际可以观察到的天体。 此外，雾会影响行星的表面温度，在液态水和冰或蒸发之间产生差异，并且它可以保护表面免受高能光子的影响——这两者都会影响行星的宜居性。 大气还可以为生命和能量提供基石——或者不能这样做。

尽管一开始并不情愿，但霍斯特博士开始依恋她的实验室行星。 即使它们是虚构的，它们也感觉很熟悉。 当她进入办公室时，她通常可以知道正在进行什么样的实验，因为不同的等离子体发出不同的颜色。 “哦，我们今天应该做泰坦，”她说，“因为它有点紫色，”或者“我们正在做这个特殊的系外行星，它有点蓝色。”

与德文岛的景观、少数风化层模拟甚至试管卫星相比，霍斯特博士的实验室行星缺乏体质。 它们不代表一个特定的世界。 不成形。 它们只是一种空灵的气氛，没有立足之地。 但这是有道理的：天文学家越想远离地球，他的创作就越神秘。 “我认为模拟系外行星更加抽象这一事实清楚地提醒人们，这些不是你可以去的地方，”梅西里博士说。

然而，霍斯特博士记得她的实验室模拟燃烧行星的日子：然后，房间会加热房间的整个角落。 这个在别处完全不存在的小世界，温暖着这个世界。