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

　　引言
　　2019年12月23日，国际学术期刊《整体环境科学》发布了一篇关于物种研究的学术论文，文章作者是我国水科院长江水产研究所的专家 张辉博士 。博士在论文中表示，长江又一个特有物种 ＂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表示，几乎每年都有物种走入灭绝巷道，而且地球的物种大灭绝周期为 6000万年 一次，如果从第五次物种大灭绝的时间开始计算， 全球其实已经进入了第六次物种大灭绝的循环之中。
　　前五次物种大灭绝
　　而为了防范于未然，人类一早就在思考 如何保存地球生物基因以及生物种子 。据悉，挪威政府就曾在2008年于斯瓦尔巴岛耗费巨资建造了一座＂ 末日种子库 ＂—— 斯瓦尔巴全球种子库（Svalbard Global Seed Vault） 。
　　不过受到 全球变暖 影响，北极地区的永久冻土融化，大量雪水涌入了种子库的入口还出现了结冰现象，种子库安危受到威胁。由此可见人类在自然面前底气还是远远不够。
　　斯瓦尔巴全球种子库如何避免生物大灭绝？
　　随着科技的发展，我们总觉得人类的力量已经足够强大，但是近年来由全球变暖引发的各种天灾层出不穷，即便是人类科技也无法解决这些问题，因此 人类其实比我们想象中的还要脆弱 。既如此，那么人类究竟该如何避免未来地球可能因天灾毁灭而导致的生物大灭绝问题呢?
　　在2021年3月6日到3月13日举行的航空航天虚拟会议中，美国科学家发布的研究报告就人类如何避免生物大灭绝提出一个新想法，既 在月球上建立一个能够储藏地球670万个物种精子和卵子样本的＂月球诺亚方舟＂ ，也可以称之为 地球生命的堡垒 。
　　月球诺亚方舟构想
　　据悉，报告发布者、美国亚利桑那大学的 Jekan Thanga教授 在报告中指出， 地球因为气候变化、火山灾害或者小行星碰撞等问题存在很大的不稳定性，极易导致地球物种灭绝，因此储存全球物种基因是很有必要的。
　　但是在地球上建立基因库就会面临像斯瓦尔巴全球种子库那样因全球变暖、海平面上升而被淹的危机，因此为避免意外发生，将这个基因库建到 月球 上才是较为可行的办法。
　　Jekan Thanga教授如何建造月球诺亚方舟
　　说实话， 星际殖民 并不是一个新鲜的话题，多年来人类不断探索宇宙中的各类天体，除了想要了解地球物种的起源之外，也是在为自己寻找一个好的殖民地。
　　毕竟地球所处的轨道已经表明其最终终将是要被毁灭的。而在这些星球探索中， 月球并不是最好的殖民地选择。
　　其不仅没有大气层，而且昼夜极端温度温差极大，最重要的是，实验已经表明，月球的尘埃会破坏活生物体内的DNA分子，让人类长久被疾病、癌症、死亡等问题所包围。
　　恶劣的月球环境
　　但即便月球表面条件如此恶劣，科学家们却发现了一条新的求生道路： 月球地下隧道（the moon underground tunnels） 。 2009年，日本JAXA机构科学家表示在月球上发现了一个直径达数十米的深坑，称这个深坑可能是通往熔岩管之类的地下洞穴的＂天窗＂。
　　到2011年2月，印度艾哈迈达巴德的空间应用中心宣布其在月球上发现了一个长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。
　　到2011年2月，印度艾哈迈达巴德的空间应用中心宣布其在月球上发现了一个长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。
　　据该研究中心表示，这个月球地下隧道能够 避开太阳辐射、微陨石冲击、极端温度 等危害，是一个 天然的避难所 ，有助于人类建立月球基地，储存地球物种的生殖细胞。
　　因此Jekan Thanga教授提出的＂ 月球诺亚方舟 ＂基地构想就建设在目前 由200多个熔岩管组成的月球地下隧道网络中。
　　发现大量月球地下隧道口第一步，收集地下隧道信息
　　而要建设月球方舟，就必须先收集了解月球地下隧道的各种信息。就目前来看，让人类进入月球地下隧道显然不太现实，不过如今我们在 机器人 研究方面技术已经登峰造极，因此我们可以针对目前的收集到的月球环境信息研究一些 微型跳跃以及飞行机器人。
　　将机器人送入熔岩管去 收集月球地下风化层、岩石或者泥土的样本， 以便人类通过这些样本了解熔岩管的 结构、温度、布局 等等信息，最终来指导方舟的底座设计。
　　而这一步其实已经可以借助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，建造电梯井
　　初步计划完成后，我们还要对方舟的建设进行思考。根据Thanga教授的设想，我们可以在月球地下隧道的＂天窗＂部分，在月球表面的大坑里让机器人挖掘安装一个 电梯井 。
　　以此来作为月球地下物种低温保存模块的入口和出口，以方便未来宇航员或者是人类研究的机器人能够使用电梯井在这个模块培养皿中进行物种样本的签入和签出。
　　这就像是在 图书馆 借阅书籍和归还书籍流程一样，将月球方舟比作图书馆，将物种样本比作图书，人类可以通过电梯井自由进出取阅。
　　图书馆借阅书籍模式
　　除此之外，电梯井还能够帮助人类进行第二空间的扩展，就像是蚂蚁王国的修建一样，机器人以电梯井为中心出口，在其周围扩建多条隧道， 扩大基地范围 能够方面储存更多的资源以及物资。
　　当然了，如果还要在地下进行熔岩管内部的扩建，就需要从外部运动建筑材料进去，而 电梯井则恰恰可以充当这一主要的运输通道，方便宇航员或者机器人进行材料运输。
　　电梯井要向下延伸到设施中，宇航员或者机器人通过其工作的时候自然还需要将信息传送回地球，因此我们还要在基地的表面 安装一个抛物面的天线， 运行的频道将会是电磁频谱中最为现代化的一部分，可与视线范围内的地球进行直接的接触。
　　建设电梯井的模型第三步，解决电力问题
　　而不管是电梯井的修建、系统运行以及地下物种低温保存模块的温度保持，其实都要涉及到一个问题，那便是 电力供应 。
　　想获得持续性的电力，Thanga教授给出的设计方案是采用一组 太阳能电池板 。众所周知，太阳能是目前地球上人类使用较为广泛的能源，而 太阳能发电也是目前最为环保的发电方式之一。
　　大概原理便是通过太阳能集热器等装备将太阳光辐射产生的热能所吸收，进而转换成工质蒸汽，再以此驱动汽轮机进行发现，实现 光能——热能——电能 之间的转换。
　　太阳能发电原理
　　月球虽然是地球的天然卫星，但是同地球一样，月球也会受到太阳的辐射影响，而这也就构建了利用太阳能发电的基础条件。因此 Thanga教授打算使用一组太阳能电池板，将太阳光转化为电能。
　　不过因为月球的自转以及公转周期不同，再加上基地的安置位置特殊，因此月球上面经历的昼夜转换周期可能为 12个白天和12个黑夜 。而这里就需要考虑 电能的存储问题。
　　太阳能电池的特性虽然可以利用光电效应进行工作，但是按照这种工作原理，一旦到了晚上太阳光消失，发电板也就随即失去作用，电力的转换会中断。因此 为了保证低温储存模块能够长时间保持灯亮以及拥有适宜的人造温度，我们需要将白天捕获转换利用的太阳能储存起来。
　　月球上设立太阳能电池板组
　　至于原理便是将转化而成的电能传送到智能控制器，经过其过充保护，将太阳能组件转换而来的电能输送到 蓄电池 中，而蓄电池则能够满足方舟基地夜晚的用电需求，使其进行不间断的运行。 建造月球诺亚方舟中的难点月球微重力问题
　　当然，构想虽然很完美，但是我们依然要面临不少的难点。比如 如何克服月球的微重力问题 。如今前往太空的宇航员都需要在地球模拟太空环境中进行一段时间的适应训练，毕竟地球上的重力常数是固定的，人类也已经适应了这种力量的存在。
　　而太空环境基本处于微重力状态， 人类在这种环境下会造成神经系统紊乱、肌肉萎缩、骨质流失等等问题，因此要在太空活动，不仅要提前进行训练，还需要做好完善的防护措施。
　　太空中人体各部位骨矿物质密度变化
　　据悉， 月球上的重力约为地球重力的六分之一 ，这也就意味着在地球上能够行动自如的物种以及遵从一定规律发展的生态圈到了月球上面将会有很大的变化。
　　早前人类就有研究表明，在太空微重力环境下，生命的生殖系统变化十分明显，比如 植物只开花不结果、微生物的形态、结构甚至是细胞分化都发生了变化 等等，因此科学家们还需要进一步研究生殖细胞在月球微重力环境下的表现。
　　至于月球方舟该如何克服微重力难关，Thanga教授表示也许可以试试 人工制造重力环境，利用水泥车的原理，设置一个旋转装置，让其产生离心力用以保持存储模块的运动。 不过这个旋转装置的设计以及安装将会是很大的问题。
　　离心力的产生能解决微重力问题地下储存温度问题
　　再则还有存储温度的问题。据了解，冷冻保存技术保存样本对于其内的温度要求极高， 种子低温储藏的温度需要保持在-144℃左右，干细胞的休眠储存温度在-160℃左右。
　　而月球表面的温度在白天能够达到 127℃ 左右，夜晚能够达到 -183℃ 左右，这已经存在极大的温差问题。
　　再加上月球的熔岩管天窗位置朝上，白日的高温促使其地下隧道的温度较高，即便是夜晚极度寒冷，但没有空气流动，其会保持温度恒定，大约在 -9℃ 左右，因此 熔岩管内的温度无法满足低温储存条件，我们需要人工建设一个低温存储室 。而这无疑是极为困难的。
　　种子的存储综合结论
　　不过人类向来喜欢迎战困难，而如今我们的成就也多是从困难中创造出来的。人类科学家有着丰富的想象力，不管这种想象在当时看来有多么不可思议，但依靠着我们的好奇心以及愿意为止苦心钻研的心态， 这些不可思议大都变成了现实。
　　可以说， 人类文明能够跳跃到现在这一步，想象力占据了极大的功劳 。而月球方舟构想便是如此，即便现在人类暂时还达不到这种技术要求，但是它依旧是促使人类前进的推力，它的存在告诉我们，要让人类得以在亿万年之后继续延续，就要努力将其实现。
　　人类建造月球方舟构想留给粉丝的话
　　既然说到这，我们不妨再畅想一下，如果人类目前的技术已经达标，我们要将670万物种的生殖细胞样本都运送到月球上去， 又需要发射多少次火箭，耗资多少呢 ？
　　我们以 长征-3乙运载火箭 发射成本为例，这款火箭每次发射要耗资 7000万美元 左右，地球移动轨道每公斤发射费用为 1.4万美元 ，这显然不是小数目。
　　当然了，如今像美国著名重型运载火箭公司 SpaceX 这样的私营公司已经在极力降低火箭的发射成本，此后火箭发射要耗费的资金一定会慢慢正常化。至于火箭发射次数，大家觉得应该是多少呢？
　　运载火箭的发射