从地球走向深空：人类航天探索历程

张保德

　　对粮食价格的影响
　　2004年，两位科学家在学术期刊Solar Physics上发表了一篇论文，统计了英国伦敦中世纪小麦的价格，发现一个很有意思的规律：小麦每11年要涨价一次，而且涨价的间隔跟太阳黑子数的最小期吻合的很好，相位也吻合的很好。这就带来一个非常有意思的结论——太阳活动会影响市场上小麦的价格。这是什么原因呢？目前的一个解释是，太阳活动会影响行星际环境，从而影响宇宙线，进而影响我们地球上云雨天气等生态系统，从而影响粮食产量，并使价格出现波动。粮食价格的波动不是一件小事，它会影响到老百姓生活的稳定程度。

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　　对洪水的影响

　　这个例子不是特别严谨，但是我觉得非常值得关注，所以在这里展示出来以供参考。如果大家去看长江流域或者中国境内的大水，两三年就会有一次，或大或小。当然这样的统计方式，是找不出任何规律的。如果查找长江全流域的特大洪水，在最近的100年里，全流域的特大洪涝灾害，公认的有这几次：1931年、1954年、1998年。把它叠在太阳黑子图上，非常巧合的是它们都在太阳活动极小附近。其中有一个太阳活动极小在1976年，那年没有特大洪水。

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　　但之后我特别在1976年前后去查找后，发现有一个驻马店大水灾。。如果把这个补上，再加上今年，你可以看到，每两个太阳周期出现一次全流域的特大洪涝灾害。这背后表明了一个什么规律？地球的生态系统是不是也受到太阳活动的影响？而且不是说太阳活动爆发很厉害会对地球有影响，它不爆发对地球也有影响。如果说这真的是一个规律，下一步的问题就是我们怎么能够干预，什么样的应对措施能够减少此类太阳活动带给人类和地球的危害。这是非常值得去探讨和进行研究的。

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　　对生命的影响

　　地球之所以特别，是因为地球上有生命。而酶是生命中不可缺少的一种物质。下图右下插图中，底下一行是几个酶的所谓的活化中心，你可以看到它的结构，这些结构我们在自然界里可以找到一些对应的矿物。像氢化酶的活化中心对应的矿物就是镍铁矿。结构非常像，但是这里的问题是：这些自然界的矿物质结构毕竟还不是生命物质，那它是怎么转化过去的？转化需要能量，而这些能量来自哪里？其中一个学说是来自宇宙线，宇宙线不停的轰击，会使得这些结构发生一些变化，从而在早期的时候形成了支持生命的一些元素。而宇宙线的变化也受到太阳活动的影响。

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　　另外宇宙线还给了生命右手螺旋的DNA。我们身体内的遗传物质DNA还有RNA，绝大部分都是右手螺旋。为什么会是右手螺旋也是生命起源里一个非常有意思的话题。两周前，我碰巧看到一篇文章，讲述为什么DNA是右手螺旋。

　　在早期时候，左手和右手的都有，但是由于宇宙线跟地球大气作用，产生π子，π子再衰变产生μ子。而这些μ子是有着右手自旋的属性，而右手自旋的属性，容易跟右手的DNA作用。我们知道，生命的进化需要变异，所以作用多了容易变异，就容易进化。这也就形成了我们现在这种右手螺旋为主的生命体系。可以看到，我们现在的这些生命，包括人类的活动，其实在背后都受到了大自然的干预。

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　　下一站：行星、小行星

　　在太阳系46亿年的演化历程中，演化出了八大行星。地球是其中非常特殊的一颗，但事实上其他行星也都非常特别。以火星和木星之间的小行星带为界，小行星带以内，我们叫类地行星，小行星带以外，从木星开始是类木行星。这两类行星不太一样。

张保德

　　这些行星为什么会演化成不一样，而我们人类进行太阳系探测，核心目标是什么？其实这里有一个词——水。我们要找水。

　　大家有没有从这个角度看过地球？这是我们的地球。地球表面70%以上被海洋所覆盖，水是生命的基础，而有液态水的行星，除了地球之外我们还没发现其他的。

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　　水还有什么重要的作用呢？它对我们整个地球的板块运动是一种润滑剂。在地球过去漫长的历史当中，大陆分分合合。正是这些板块运动，使得地球上有着物质和能量的循环，如大气循环、碳氮氧各种元素的循环，还有生命的循环。一个造山运动或者一个板块俯冲，就会把地面上的生物带到地面底下，然后若干年之后就成为我们现有的能源：煤、石油。一个宜居的行星之所以宜居，有很多的条件，其中一个条件就是这个行星要足够稳定，不能总是火山爆发、地震，但是也不能死气沉沉，板块运动是一个非常重要的机制。

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　　探测水是一个非常核心的目标。经过60多年的探索，我们对太阳系有了长足的认识。一句顺口溜概括就是“类地爱氧，类木爱氢”。把这两个结合起来，可以说太阳系从来没缺过“水”，氢、氧合起来就是水。但事实上有液态水的，目前为止发现的只有地球。火星上我们发现有很多河道一样的痕迹，但在古代是不是真的存在水，这还是学术界非常有争议的一个话题。

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　　除了行星，太阳系还有很多的卫星。木星是一颗非常大的行星，它自己携带了90多颗卫星，其中四颗伽利略卫星是最主要的，所以木星自成一个体系。木星的卫星，我们发现很有可能存在液态水。如果我们看哈勃望远镜所拍的木卫二照片，经常能看到有大的喷泉，当然这个喷泉也可能是其他液体，不一定是水。另外小行星探测器“黎明号”去了太阳系的两个小行星——灶神星和谷神星，发现谷神星有1/4的质量来自水，要比之前的认识多得多。所以可以说在太阳系里确实并不缺水。