地球生命堡垒？科学家计划在月球上造诺亚方舟，储藏670万个物种
简介
2019年12月23日，国际学术期刊《整体环境科学》发表了一篇关于物种研究的学术论文，文章作者贺是中国水科院长江水产研究所专家张辉博士。博士在论文中表示，长江特有物种“长江白鲟”已经灭绝。
近年来，随着地球环境的变化，物种灭绝已经不是什么新鲜事了。据国际研究所科学家称，几乎每年都有物种进入灭绝通道，地球的生物大灭绝周期为6000万年，如果从第五次生物大灭绝算起，世界实际上已经进入第六次生物大灭绝周期。
前五次物种大灭绝为了防患于未然，人类一直在思考如何保存地球的生物基因和生物种子。据悉，挪威政府斥巨资打造了一个“世界末日种子库”——斯瓦尔巴全球种子库（SvalbardGlobalSeedVault）。
但是，由于全球变暖的影响，北极地区多年冻土融化，大量雪水涌入种子库入口处出现结冰现象，安全种子库受到威胁。这说明人类在自然面前还远远不够。
斯瓦尔巴全球种子库
如何避免物种大灭绝？
随着科技的发展，我们总觉得人类已经足够强大了。然而，近年来，因全球变暖引发的各种自然灾害接连不断。即使是人类技术也无法解决这些问题。所以，我们比想象中还要脆弱。既然如此，人类如何才能避免未来可能因自然灾害导致的生命大灭绝呢？研究报告提出了人类如何避免大灭绝的新思路，即在月球上建造一艘可以储存670万个地球物种精子和卵子样本的“月球诺亚方舟”，也可以被称为为地球上的生命堡垒。
月球诺亚方舟的构想
据悉，该报告的发布者，美国亚利桑那大学的JekanThanga教授在报告中指出，地球受到气候变化的影响，火山灾害或者小行星碰撞等问题存在很大的不稳定性，很容易导致地球上的物种灭绝，所以需要存储全球物种的基因。
然而，在地球上建立基因库，将像斯瓦尔巴全球种子库一样，面临因全球变暖和海平面上升而被淹没的危机。所以，为了避免意外，这个基因库会建在月球上以上是比较可行的方式。
JekanThanga教授
如何在月球上建造诺亚方舟
说实话，星际殖民并不是什么新鲜话题。除了了解地球上的物种起源，你也在为自己寻找一个好的殖民地。
毕竟地球的轨道已经表明它终将毁灭。在对这些行星的探索中，月球并不是殖民的最佳选择。
不仅没有大气层，而且昼夜温差极端巨大。最重要的是，实验表明，月球尘埃会破坏生物体内的DNA分子，人类将长期被疾病、癌症、死亡等问题所包围。
恶劣的月球环境
但即使在月球表面如此恶劣的条件下，科学家们也发现了一种新的生存方式：月球地下隧道（月球地下隧道）。
2009年，日本JAXA机构的科学家表示，他们在月球上发现了一个直径数十米的深坑，称这个深坑可能是通向熔岩管等地下洞穴的“天窗”。2011年2月，印度艾哈迈达巴德太空应用中心宣布在月球上发现长1.7公里、宽120米的“熔岩管”结构，证实了月球地下隧道的存在。
2011年2月，印度艾哈迈达巴德太空应用中心宣布在月球上发现长1.7公里、宽120米的“熔岩管”结构，证实了月球地下隧道的存在。
根据研究中心的说法，这条月球地下隧道可以避免太阳辐射、微陨石撞击、极端温度等危害，是天然的避难所，有利于人类建设月球基地储存地球物种的生殖细胞。
因此，JekanThanga教授提出的“月球诺亚方舟”基地构想是在目前由200多个熔岩管组成的月球地下隧道网络中建造的。
发现大量的月球地下隧道
第一步是收集地下隧道的资料
要建造月球方舟，首先要收集和了解月球地下隧道的各种资料。从目前来看，让人类进入月球地下隧道显然是不现实的，但现在我们在机器人的研究技术已经达到了巅峰，所以我们可以研究一些的基础关于目前收集到的月球环境信息微型跳跃和飞行机器人。将机器人送入熔岩管中，采集月球地下风化层、岩石或土壤的样本，让人类可以利用这些样本了解熔岩管的结构、温度、布局等
而这一步其实可以借助Thanga教授团队早前参与研究的“SphereX”项目机器人来完成。
微型机器人
第二步是建造电梯井道
初步方案完成后，我们就要考虑方舟的建造了。根据Thanga教授的设想，我们可以让机器人在月球地下隧道的“天窗”部分和月球表面的大坑中，挖掘并安装电梯井道。
用作月球地下物种低温保存舱的出入口，方便未来的宇航员或人类研究机器人使用电梯井道进出该舱培养皿中的物种样本.
这就像在图书馆借书和还书的过程。把月球方舟比作图书馆，把物种样本比作书籍，人类可以通过电梯井自由进出。
图书馆借书模式
此外，电梯井道还可以帮助人类拓展第二空间，就像蚂蚁王国的建造一样，机器人以电梯井道为中心出口，围绕它展开多条隧道，扩大基地的范围可以储存更多的资源和补给。
当然，如果要在地下扩建熔岩管内部，就需要从外面搬建筑材料进来，而电梯井正好可以作为主要的交通通道，方便宇航员或机器人进行物料运输。
电梯井会向下延伸到设施中，当宇航员或机器人在其中工作时，自然需要将信息传回地球，所以我们还需要在基地表面安装一个抛物面天线、将在电磁频谱的最现代部分运行，允许在视线范围内与地球直接接触。
构建电梯井道模型
第三步解决动力问题
不管电梯井道的构造，系统的运行，低温保鲜的温度维持地下物种模块，其实涉及到一个问题，那就是电源。
想要获得源源不断的电力，Thanga教授的设计是使用一套太阳能电池板。众所周知，太阳能是目前地球上使用最广泛的能源，太阳能发电也是最环保的发电方式之一。
的总原理是通过太阳能集热器等设备吸收太阳辐射产生的热能，然后转化为工质蒸汽，再驱动汽轮机实现光能-热能-转换的发现之间的电能。
太阳能发电原理
虽然月球是地球的天然卫星，但和地球一样，月球也受到太阳辐射的影响，这也为利用太阳能发电奠定了基础条件.所以Thanga教授打算用一套太阳能电池板将太阳光转化为电能。
但由于月球的自转公转周期不同，加上基地的特殊位置，月球上经历的昼夜交替周期可能是12天12夜。而这里就需要考虑电能的储存。
太阳能电池的特性可以利用光电效应来工作，但根据这个工作原理，一旦夜间阳光消失，发电板就会立即失去作用，电能转换就会中断。因此，为了保证低温储能模块能够长时间保持开灯，并有合适的人工温度，我们需要将白天捕获并转化的太阳能储存起来。
太阳能电池板设置在月球上
原理是将转换后的电能传输给智能控制器，智能控制器过充保护后，将太阳能电池板转换的电能传输给电池，蓄电池可满足方舟基地夜间用电需求，实现不间断运行。
月球上建造诺亚方舟的难点月球微重力问题
当然，虽然概念很完美，但我们还是要面对很多困难。例如，如何克服月球的微重力问题。今天前往太空的宇航员需要在地球上模拟太空环境中进行一段时间的适应训练。毕竟地球上的引力常数是固定的，人类已经适应了这种力的存在。
太空环境基本处于微重力状态。人类在这样的环境下会出现神经系统紊乱、肌肉萎缩、骨质流失等问题。需要完善的保护措施。在太空中人体各部位的骨密度变化
据报道，月球上的引力约为地球的六分之一，这意味着可以自由活动的人地球上按一定规律发展的物种和生态圈，到达月球后将会发生巨大的变化。
早期人类研究表明，在太空的微重力环境下，生命的生殖系统发生了非常明显的变化，例如植物只开花不结果，微生物的形态、结构甚至细胞分化都发生了变化等，因此科学家需要进一步研究生殖细胞在月球微重力环境下的表现。
至于月球方舟如何克服微重力的困难，Thanga教授表示，或许可以尝试人工营造重力环境，利用水泥车的原理，设置一个旋转装置，产生离心力保持存储模块移动。不过这个旋转装置的设计和安装会是个大问题。
离心力的产生可以解决微重力问题
地下储存温度问题
那么还有就是储存温度的问题。据了解，冷冻保存技术对样本的温度要求极高。种子低温保存需要保持在-144℃左右，而干细胞的休眠保存温度为-160℃左右。月球表面的温度白天可以达到127℃，晚上则可以达到-183℃，已经存在巨大的温差问题。
另外，月球上的熔岩管天窗位置朝上，白天的高温使其地下隧道的温度更高。即使晚上极冷，但没有空气流动，它也会保持恒温，大约-9℃，所以熔岩管内的温度无法满足低温储存条件，我们需要人工搭建一个低温储藏室。而这无疑是极其困难的。
种子储藏
综合结论
然而，人类总是喜欢迎难而上，而我们今天的成就，绝大部分都是在困难中造就的。人类科学家具有丰富的想象力。不管这种想象在当时看起来多么不可思议，靠着我们的好奇心和刻苦钻研的意愿直到现在，这些不可思议的事情大部分都变成了现实。
可以说，人类文明能够跃升到现在的阶段，想象力占了很大的功劳。月球方舟的想法就是如此，虽然人类暂时无法满足这个技术要求，但它仍然是推动人类前进的推力。它的存在告诉我们，要让人类延续亿万年，就必须付出努力才能实现。
人类在月球上建造方舟的想法去月球，需要发射多少次火箭，需要多少费用？
以长征三号乙运载火箭的发射成本为例。这枚火箭每次发射费用约为7000万美元，每公斤地球运行轨道的发射费用为14000美元，这显然不是一个小数目。
当然，像美国知名重型运载火箭公司SpaceX这样的民营企业，已经在想方设法降低火箭发射成本。之后，火箭发射成本将逐渐正常化。至于火箭发射的次数，你觉得应该是多少？
运载火箭发射