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| 月球探测与资源开发利用研究（4） |
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月球探测与资源开发利用研究（4）
胡经国
10、文明按所能运用的总能量的分类
据报道（20181103），1963年，前苏联天文物理科学家尼古拉·卡尔达肖夫向外界宣称：文明完全可以按照它所能运用的总能量来进行分类。
他按照文明可以汲取和利用能量的能力，将文明划分成三个层级。在这三个层级之后，又再增加了四个层级。他结合数学和理论物理学做出了大胆的推测。这项研究称之为“卡尔达肖夫指数”。“卡尔达肖夫指数”根据几个指标将文明划分成7个层级；这几个指标是：文明的能源消耗量、科技进展的潜力和文明的拓展程度。
⑴、第0型文明
第0型文明利用母星的能源，但是它还无法完全利用母星的能源。卡尔达肖夫进一步解释道：现阶段的人类文明就属于第0型文明。目前人类文明的卡尔达肖夫指数大约是0.73。科学家猜测，人类文明大约再经过100年的发展就会进入第1型文明。而具体需要多长时间，则取决于人类科技发展的速度和平均生育率。
⑵、第1型文明
第1型文明可以利用母星的全部能量。第1型文明正是当前人类文明演化的目标。往好的方面想，人类将来会达到一个文明的全新巅峰；往不好的方面想，人类对能源的需求将会大于供给。既然文明发展不能轻易中止，那么人类总会有一天得离开地球，然后开发利用其他星球的资源；甚至直接汲取和利用太阳的能量。
总之，人类一旦进化到第1型文明，就可以完全控制地球；甚至能够控制天候、火山爆发和地震、全世界的动植物生态、地球组成和板块运动。另一方面，到时候所有的资源必须回收再利用。
⑶、第2型文明
第2型文明是星际文明，可以完整利用恒星的全部能量。科学家推测，第2型文明的科技水平足以兴建非常巨大而且效率极高的超级建筑，例如用来汲取恒星能量的戴森巨型结构物。
第2型文明不仅会建造巨型建筑，而且这种文明的居民还会入住这些巨型建筑并且有能力完全控制这些建筑。他们可以操控恒星系内所有星球的轨道；随心所欲地开采小型星和彗星。基本上，他们拥有把整个恒星系纳为己用的强大实力范围。
链接：戴森球（戴森巨型结构物）
戴森球，是弗里曼·戴森在1960年提出的一种理论。所谓戴森球其实就是直径2亿km不等、用来围绕恒星和开采恒星能量的人造天体。这是一个利用恒星做动力源的天然的核聚变反应堆。
戴森球是一种设想中的巨型人造结构，由弗里曼·戴森提出。这样一个球体实际上是一个环绕太阳的卫星。它完全包围恒星并且获取其绝大多数或全部的能量输出。戴森认为，这样的巨型结构物是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的文明的逻辑必然。并且，他建议搜寻这样的人造天体结构，以便找到外星超级文明。
⑷、第3型文明
第3型文明是银河文明，以银河系为家而且有能力汲取整个银河系的全部能量。第3型文明的活动范围可以横跨整个银河系。它会在无数的恒星系进行殖民和治理。它可以汲取、储存和利用一个银河系内所有恒星的能量输出。这种文明可以把行星当成乐高积木一样从原本的恒星系移动到另一个恒星系。它也可以把好几个恒星系或恒星融合成一个；吸收超新星爆炸甚至还可以创造恒星。对第3型文明来说，整个银河系都是它的游乐场。银河系内所有的东西都是它的玩具。
⑸、第4型文明
第4型文明是宇宙文明，有能力汲取全宇宙的能量。第4型文明超越了银河系的范畴。这种文明有能力进行跨宇宙旅行，并且利用好几个乃至所有银河系的能量输出。试想，那是多么巨大的能量！
第4型文明拥有近乎神奇的科技实力。举例来说，它可以操控时空或是改变宇宙的“熵值”（熵值是指一种在封闭的热力体系中不能做功的一定数量的热能的计量单位）。第4型文明的居民已经可以与天地同寿。他们生活在一个亘古流长而且高度发达的乌托邦社会。
⑹、第5型文明
第5型文明是多重宇宙文明，有能力汲取许多宇宙的能量。这是人类无法想象的玄幻世界，一个从“弦理论”延伸出来的奇妙空间。由于“弦理论”逐渐成为“显学”，第5型文明也跟着成为一个热门的讨论话题。第5型文明的活动范围超越了自身存在的宇宙。它会开始探索无数的平行宇宙。它也有能力操控实相的基础结构。
链接：弦理论及显学
弦理论（StringTheory）简称弦论，是理论物理学的一个分支学科。弦论的一个基本观点是：自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）；弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子；能量与物质是可以转化的。因此，弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦的尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。
显学是指一时在社会上处于热点的、显赫一时的学科、学说、学派。
⑺、第6型文明
第6型文明比第5型文明更加抽象，它没有时间和空间的概念。它可以随意创造和毁灭宇宙和多重宇宙。它差不多等同于神一样的存在。
人类实在难以想象这种文明，毕竟它已经完美到几乎不可能发生任何冲突的境界。如果一个第７型文明想要发飙使坏，那么任何6型以下的文明都只能等着被生吞活剥了吧！
11、地球人类与月球的关系
据报道（20170112），经过30多年的空间探索，齐奥尔科夫斯基的预言得到了证实：“人类不会永远停留在地球。”为了把人类的活动舞台扩展到其他星球，为了利用空间并且造福人类，月球必然是人类注目的第一个星球。研究和开发月球对人类有很多好处。
月球上有丰富的矿产。在航天员登月时，已经发现月球上有极大储量的钛及其他矿产。利用月球矿产可以非常便宜地制造航天飞行器硬件，而且从月球发射物体要比从地球发射容易许多。因为，月球引力远比地球引力小，又无空气，航天器飞离月球无须克服空气阻力。例如，从月球发射一个同高度近地轨道的有效载荷所需总能量，比在地球上发射同样重量所需能量小20～30倍。又如，航天飞机的载荷只占整个发射重量的1.5％，如果用同样的运载工具从月球发射，其有效载荷可占总发射质量50％。一旦月球获得开发，月球能作为人类飞往其他行星的理想基地。
若在太阳系内建立大型太空站或太空居民点，则开发月球资源以供需求是最经济的途径。据预言，去太空居住和生产是人类活动的下一个主领域。当太空侨居区出现时，不可能再依赖地球上的经济支持和物资供应，而必须建造空间生产基地，利用地球以外的资源发展工业，而月球则是提供这种资源的宝库。
阿波罗登月探险还发现，月球上的岩石含有氧化物。以这种形态存在的氧元素在被还原出来以后，可以供给月球上的居民利用，这就为在月球上建立基地和居民点提供了氧源。月球上无空气；重力也不大，仅为地球的1/6。月球又是发展月球工业的极好场所。可以利用月球的资源就地加工生产各种材料和设备，以支持空间站和太空工厂的建设。
从天文学角度考虑，地球日益严重的污染影响天文观测。月球背面提供了最佳天文观测位置。因为，那里总是背向地球，可以完全隔开上述干扰。在月球上还可以进行月球和行星科学、天文学、物理学、化学、生命科学等多种科学研究。
研究月球也是唯一的揭开早期地球史奥秘的关键。这方面的知识不仅有科学意义，而且有实际的重要性。例如，在研究矿物结构过程中，高度真空和微重力因素使得有可能在物理学、化学、生物学和其他科学进行唯一性实验。
综上所述，月球对人类的未来有重大意义。当然，要在月球创建居住地和基地，还有许多问题和困难需要解决和克服。并且，要大量投资。但是，开创空间时代30余年的成功使人们确信，月球注定会成为人类活动的地方。空间技术不断进步；在地外空间制造硬件便宜，投资不会太大；再加上国际合作，每个国家分担的费用更不会太高。所以科学家预言，在下1～2个世纪，月球基地必将成为人类生存和发展的新疆域。
12、人类定居月球生活会怎么样？
据报道（20191206），人类定居月球生活会怎么样？毫无疑问的是，月球上的城市必定会建在地下。对于长期呆在月球上的宇航员而言，来自太阳和宇宙的辐射是很重要的问题，而最便宜的保护装置便是表层土。我们显然需要连接月球表面的地方，但是这些地点的面积应该会小并且不可以永久居住。
这里将会有巨大的地下温室。因为，我们需要储备食物、制氧、废物循环利用以及保证人类心理健康。由于从地球运输到月球的每千克物资，都会花掉成千上万美元，因而我们的目标便是尽量让回收率接近100%。
在基地之上，将会有巨大的太阳能阵列。太阳能在月球上的作用会比在地球上发挥得更好，因此，不需要担心大气层。在漫漫长夜中，基地也需要一个重要的电池组来储存能量。在那时，可能会研制出比电池组更好的能量储存装置。但是，还是需要一些东西。
尤其是在开始时，空间是有限的。因此，建造小地堡般的建筑是一个很好的设想。但是，明显的是，在心理学方面，我们更应该建设一个基地。这里将会有艺术品，以及从月球表面照进的阳光和一个图书馆（当然是电子图书馆）。
最终，这里必定会有一个体育馆。六分之一的重力将会对宇航员的身体有严重损害。可能也会有一个离心分离机，使居民亲身体验比日常所受重力更高的环境。在这一方面，我们需要很多调查研究。（六分之一的重力足够使宇航员身体健康吗？如果不是，提高多少重力可以使宇航员保持身体健康状况？）但是，这里的居民需要活动锻炼是毫无疑问的。
这是一个好问题。该问题的答案完全取决于技术是否可以改变重力或人们是否可以接受地球重力的六分之一。这些事实会影响许多事。因为，在月球上一个普通人应该可以跳5或6英尺。这是毫无疑问的，月球上的城市建筑和城市规划也会参考这个事实。篮球场上的篮球架将会比地球上的高两倍；或者我们不改变高度以使所有人都可以大满贯。
据认为，建筑师将会考虑这一情况，从而使设计出的建筑可以使人们到处跳跃。因为，月球上的重力太小，你根本不会很重的摔在地上，所以受伤的概率很小。
不过，为了使这种设想的生活可行，人们将会制造某种具有人造大气层的圆屋顶，毕竟谁想一直穿着宇航服呢？因此，这种生活会充满人造物品。
由于月球是灰色的，因而可以想象到规划者在建造城市时，使用更多的颜色，就像在意大利等一些类似的城市。斯堪的纳维亚半岛的人以其明亮而快乐的生活空间而闻名，因为一年中有六个月那里都处于黑暗。
因此，据认为，在月球上由于一些显而易见的原因，屋顶将会非常高；相对于外部世界人们会更多地关心内部空间。
13、月球发现巨大的火山丘
据报道（20191217），46亿年前，太阳系形成后不久，一枚抛射物撞击了月球，形成了一个大约1000千米宽的盆地，这就是克里西姆盆地（CrisiumBasin）。没有人确切知道，这次撞击是何时发生的。但是几十年来，科学家们一直在努力解开这个谜团。这也牵扯出了一场更大的辩论，即在它们的早期历史中，月球和地球是否经历了一段疯狂的流星撞击时期。
现在，科学家们在搜索该地区时发现，盆地内的一个陨石坑似乎含有原始的撞击熔岩。这是一种火山岩，它就像一个权威的地质时钟。如果未来的宇航员或探测器能够获得样本并且梳理出其年龄，那么可能有助于揭示在地球首次出现生命的原始时期，到底发生了什么。此外，这一发现还带来了一个有趣的谜团：盆地上还有一个华盛顿特区大小的地质泡（GeologicBlister），这在太阳系中从未见过。该团队在即将发表于《地球物理研究杂志：行星》的一篇论文中指出，可能是罕见的地下岩浆活动导致了火山块的膨胀和破裂而后形成了这一地质结构。研究人员目前还无法解释这种现象。
“我完全被它搞糊涂了。”圣母大学（UniversityofNotreDame）月球地质学专家CliveNeal说道。
⑴、确定“后期重轰炸”日期
我们之前的地球撞击记录是不完整的。这在很大程度上是因为环境风化和板块构造的不断变动抹去了相关证据。相比之下，没有空气而且不活跃的月球则保存了数十亿年来大量堆叠起来的陨石坑。通过这种方式，我们的轨道卫星间接记录了地球过去的撞击事件。
对于试图理解生命起源的研究人员来说，知晓地球在初期发生了什么很重要。虽然科学家们对已知最古老化石的年龄仍旧争论不休，但是很多化石都可以追溯到35亿至42.8亿年前。一个令人困惑的巧合是，这恰好是在地球诞生初期被太阳系形成的残片抛出的时候；来自月球的证据可以表明这一点。
阿波罗登月计划和前苏联的几次机器人探月任务，从月球盆地和附近的大型陨石坑带回了岩石样本。研究人员利用这些样本，确定了各种撞击事件的日期。其中，许多岩石的形成年代，都集中在38亿年到40亿年之间。这表明，这是本来颇多的月球撞击事件的巅峰期。这个2亿年之久的窗口期，被称为后期重轰炸（LateHeavyBombardment）。
然而，就在最近，许多盆地的年代受到了质疑。在这些月球样品中，有若干来源尚不清楚，目前认为有几个是从某些盆地喷发出来，然后被扔到了其他盆地中的。这样一来，科学家就有可能做出误判。如果像阿波罗时代的样本所显示的那样，在39亿年前有过一次高峰，那么就很难解释为什么在太阳系形成之后会有一个近7亿年的平静期。北卡罗莱纳州立大学（NorthCarolinaStateUniversity）的行星科学家PaulByrne表示：“鉴于后期重轰炸理论现在越来越站不住脚，我们必须确定那些大型的月球撞击事件是否真的在大约同一时期出现，这一点至关重要。”Byrne没有参与这项研究。
目前只有一个盆地，也就是雨海盆地（ImbriumBasin），普遍认为是39亿年前形成的。科罗拉多州博尔德西南研究所的行星科学家和小行星专家BillBottke说道。我们必须从撞击熔岩中获取更多信息，更加精确地确定盆地的年龄，才能确定撞击高峰期是否真的出现过。这就轮到克里西姆盆地登场了。
⑵、危海
著名月球科学家PaulSpudis在去世前一年发表了一篇论文，提出克里西姆盆地上存在原始撞击熔岩的碎片。所以，Moriarty和同事决定利用月球轨道卫星的数据试着找到这些碎片。在确定了最纯的撞击熔岩富含镁以后，他们仔细研究了盆地中镁元素的独特光谱特征。
形成克里西姆盆地的最初撞击力量十分强大。它产生了厚度达15千米的熔岩。然而，不巧的是，在大约36亿年前，火山喷发产生的大量岩浆开始涌入盆地，形成了一个广阔的火山海，被称为“危海”（MareCrisium）。它掩盖了大部分的原始撞击熔岩。
然而幸运的是，先前的月球绘图工作表明，在这种情况下岩石“岛屿”与岩浆盆地可以共同存在，形成熔岩原孤丘（Kīpukas）。熔岩原孤丘在地球和月球都有发现。它本质上是熔岩流包围的一块地。研究小组认为，这些地方可能是克里西姆盆地撞击熔岩暴露的地方。
随着团队对该地区的深入调查，一座熔岩原孤丘逐渐醒目了起来。这一熔岩原孤丘与华盛顿特区差不多大小，呈隆起状态，像蛋壳一样裂开，未被任何其他地貌包围。
再细看，这座熔岩原孤丘上还有一个小的陨石坑。这表明，它主要是由凝固火山岩构成的。该研究小组推断，可能是地下的某种火山活动将它推了上来的。但是就目前而言，它的成因仍未解开。尽管其上发现了一些撞击熔岩，但是岩石已经严重变形。所以，研究小组不得不继续寻找更好的窗口来了解月球的撞击历史。
⑶、凝固火山丘
幸运的是，他们在克里西姆盆地内35千米宽的耶基斯陨石坑（YerkesCrater）中发现了富镁特征。这次撞击的威力足以形成所谓的中央山峰。它由像液体一样流动的岩屑构成，然后凝固成火山口中央的一个火山丘。其光谱指纹表明，这个火山丘能够让大量的克里西姆盆地撞击熔岩远离熔岩海；而熔岩海最终会淹没盆地的底部。
Neal表示，这种撞击熔岩有可能来自耶基斯自己的地层，而不是形成克里西姆盆地的那个更大的地层。但是，如果研究小组的结论是正确的，那么在耶基斯的任务可能会明确地告诉我们第二个月球盆地的年龄。如果它像雨海盆地一样，有39亿年的历史，那么就支持了古代流星撞击高峰期的观点。然而，如果它的年龄更大，那么就意味着随着时间的推移，大型撞击事件会更加分散。
如果流星暴雨更为分散，那么在地球上只有部分地区会变成生物荒原。但是，美国宇航局戈达德太空飞行中心的月球地质学家DanMoriarty表示，集中的高峰撞击可能已经完全融化了地壳，使得大气中充满了硅酸盐蒸汽。如果这发生在生命最初出现的时候，那么地球上确实存在着非凡的生物，他说道。
因此，虽然这次调查的结果提供了一些见解，但是在我们探访克里西姆和月球上的其他盆地之前，太阳系诞生初期仍然会是一个谜。
2019年12月19日编写于重庆
2020年1月10日修改于重庆
2022年3月31日修改于重庆
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