小行星猎人：怀着敬畏之情仰望星空

1999年9月11日，科学家发现了一颗近地小行星——贝努。它源于太阳系诞生之初，蕴含着揭示生命起源奥秘的关键线索，因而科学意义非凡。同时预测显示，贝努有可能在2182年9月24日与地球相撞。

NASA（美国航空航天局）首席研究员但丁·劳雷塔博士带领团队克服重重困难，从贝努表面获取了珍贵样本，以期解开生命起源之谜并防范潜在的灾难。劳雷塔以其亲身经历和第一手资料写成这本《小行星猎人》，将这场惊心动魄的太空探险与科学探索背后鲜为人知的复杂机制娓娓道来。

《小行星猎人》， [美]但丁·劳雷塔 著，苟利军 译，未读·天津科学技术天津科学技术出版社，2025年3月。

️揭开太阳系中的谜团

站在密西西比河洪水泛滥的河岸上，对我这个来自沙漠的男孩来说，这条河水奇迹般地充盈，而圣路易斯也显露着大城市的气息。没有地平线上的群山来指引方向，我在衰败的旧工厂拼凑的街区里感到迷失，显而易见的种族隔离和“蓝色法规”让我困惑不已。

尽管如此，在华盛顿大学，我的前方还有机会，自己也很感激能来这里。我漫步在丹福思校区（Danforth Campus），欣赏着学院的哥特式建筑物，这里设有很多研究机构，包括地球和行星科学系。我花了许多个下午欣赏它的方塔、角楼和拱形通道，被那些栖息在角落、门楣上方和窗沿上形态各异的滴水兽所吸引。与亚利桑那大学的对比是如此鲜明。

雷·阿维德森博士用一个承诺把我引诱到圣路易斯，那就是我们处在现代火星探索的前沿——自1982年海盗1号着陆器因人为错误导致天线故障而与地球失联以来的第一支研究火星的团队。

从本科生到研究生的转变对我来说是一个启示。在图森，我尽情沉浸于各种兴趣中，在学习硬核物理课程的同时，还学习了东亚文化。然而，在圣路易斯，我把全部精力都放在太空探索领域上，仔细研究每一项新发现，在午餐时讨论行星的构成，痴迷于这股新的火星探索热潮，值得注意的是，我正是其中的一员。那些无所事事、煎鸡蛋的日子一去不复返了；我开始从事严肃的研究，尽我所能地成为一名真正的研究人员。

当我到达圣路易斯加入火星观察者任务小组时，探测器将在一个多月后进入火星轨道。想到即将发生的一切，我几乎无法抑制自己的兴奋和期待。探测器配备了一系列令人印象深刻的仪器，用于研究火星表面的成分、绘制地形和重力图、搜索磁场、观测天气和沙尘暴，以及探索大气层的结构和环流——研究火星的大气层、气候、地质及其卫星火卫一的特征的工具。但对我和其他许多人来说，更重要的是，这次任务有望揭开太阳系中最大的那些谜团。

电影《火星救援》（The Martian，2015）剧照。

在前一年的春天，亚利桑那州举行的太空基金研讨会上，我听了菲尔·克里斯滕森（Phil Christensen）的主题演讲，他是热发射光谱仪（Thermal Emission Spectrometer,TES）的首席研究员；TES是火星探测器上的6台仪器之一，用于测量火星表面散发的热量。

令人惊讶的是，这些红外光子携带着地表岩石的矿物含量、霜冻和云层成分的信息。菲尔当时只是一个博士后，他在演讲中带我们经历了建造、测试和将TES送上飞船的整个过程。我坐在观众席上，心中充满敬畏，意识到通过赢得向太空发射科学仪器的合同，菲尔也开启了自己的职业生涯。

在LPL（亚利桑那大学月球与行星实验室）工作期间，我还有幸参加了比尔·博因顿（Bill Boy-nton）教授的研讨会，他也是火星观察者号探测仪器的研究者之一。他的伽马射线光谱仪测量了火星表面核反应所产生的高能光子。计划是利用仪器的中子探测器绘制出整个火星表面氢气（因此也是水）的分布图。

海盗号的实验被认为已经证明了火星上没有生命，但我们领域的许多人仍然不是很信服。其中一项实验在两个海盗号着陆器上都明确发现了有机化合物，但这些化合物后来被证实是氯化合物，被解释为清洁液的污染物。尽管如此，我们仍然希望比尔的仪器能揭示未来在火星上寻找生命证据的重点区域。

探测器上搭载的这两个科学仪器都是在我的家乡亚利桑那州设计和制造的。想到这些仪器代表着我的亚利桑那州同胞们的聪明才智和技能，我就感到无比自豪。这种与任务之间的个人联系更加激发了我的热情和奉献精神，让我更致力于让火星观察者号任务取得成功。

️火星观察者号失联

当我们准备进入轨道时，雷充满了期待的热情，就像等待孩子出生的父母一样。作为海盗号项目的老手，他毕生致力于火星研究，奉献了数十年的光阴。火星观察者号于1986年由NASA资助，距离海盗号最后一次发出信号仅过了4年时间。从那时起，雷、菲尔、比尔以及无数其他人员便开始了不懈努力。

当时，NASA的火星探索计划还处于初级阶段，该机构正致力于开发一系列任务来探索这颗红色星球。而火星观察者号本来属于第一个任务，旨在收集数据并为未来人类登陆火星铺平道路。因为探测器的总成本超过9亿美元，NASA行星探测计划也变得前途未卜。

对我而言，能够成为这个团队的一员，致力于拓展我们对火星的认识并推动太空探索的边界，显然是梦想成真了！当我们准备进入轨道时，在圣路易斯乃至世界范围内都可以感受到这项任务所带来的热情洋溢的氛围。火星观察者号不仅仅是一艘以肼为燃料的飞行器，还承载着人类探索和理解我们星球之外宇宙的共同愿望。

电影《火星救援》（The Martian，2015）剧照。

除了振奋人心的工作，圣路易斯早期的生活中让我感到愉悦的一点便是去社交场合。我第一次见到凯特是在前一年的冬天，当时我在参加一个面向准研究生的系里的派对。只见她昂首阔步地走进来，一副学者风范，肩上搭着一双冰鞋，脸颊因溜冰而泛红。凯特径直从我身边走过，没有多看我一眼，就和其他同学坐在一起。从那以后，我再也无法把她从我的脑海中抹去。

开学后，每天的午餐时间，系里所有研究生会聚集在主会议室的巨大桌子旁吃饭。几个礼拜下来，凯特始终没露面。我开始怀疑那位滑冰美女是否只是一个幻影。终于有一天，她再次出现了。当她描述自己在阿迪朗达克山区被耽搁的经历时，大家都听得津津有味。接下来，在矿物学课上，我看见凯特居然是我们班级的助教，这让我突然间对这一科目产生了浓厚兴趣。

凯特和我一样，是一位充满好奇心的探险家，也是一位才华横溢的地质学家，她渴望揭开地球深处的秘密。但她也十分稳重、专注，她在康涅狄格州乡村田园诗般的环境中长大，是她父母4个出类拔萃的孩子中唯一的女孩。当我凝视凯特那双蓝绿色的眼睛时，我看到了一种不可思议的结合：一生的冒险经历，以及建立我从未拥有过的家庭的可能性。

虽然我想念沙漠，想念那高大挺拔的仙人掌、木馏油清新的味道和布满繁星的夜空，但在凯特身上我找到了新的爱情，在带领人类重返火星的荣耀团队中找到了新的意义。圣路易斯的生活还算顺利。

不过，我的这种热情在逐日递减。几周后，当我走进威尔逊大厅，打算在我与其他三名学生合用的地下办公室里待上几个小时，我发现了异样。由于轨道插入将在第二天进行，我本以为我的同事们应该正处于一种期待，甚或欢庆的状态中。相反，我遇到了劳拉，一个志同道合的火星研究者，她靠在墙边抽泣。

“怎么了？”我蹲在她身边问道。

“我们在周六与探测器失去了联系，”她抽泣道，“任务结束了。我的职业生涯结束了。”

我胸口一紧，追问道：“你确定它已经没了吗？说不定只是通信出了故障。”

劳拉抬头看着我，准备浇灭我的乐观情绪。“整个周末，我们每20分钟就发送一次新指令——什么反馈也没有。起初，团队小组认为它只是偏离了轨道，我们会在某个时候重新获得联系。但已经两天多了，什么动静都没有，探测器本该从任何异常中恢复过来了。”

几个月后，美国海军研究实验室的一个独立调查委员会宣布了他们的调查结果：探测器推进系统中的一个燃料箱可能破裂了，在前往火星的长途巡航过程中导致燃料泄漏。燃料泄漏可能使探测器发生旋转，导致其进入“安全模式”，并阻止它打开无线电发射器。

“如果这能让你感觉好一点，我的计划也泡汤了。”我叹了口气，几乎没有意识到这对我意味着什么。

“你才在这里待了多久，两个月？”劳拉反驳道，“这有什么大不了的。”

她说得对。我的两个月与她的两年相比根本不算什么，与雷的几十年相比更是微不足道。我不禁想到了比尔和菲尔，他们在职业生涯中投入了无数时间和精力来开发科学仪器，以收集关于火星的重要信息，我无法想象他们在知道这些仪器现在漂浮在太空中但毫无用处时会有什么感受。

火星观察者号的失联无情地提醒了我们太空探索的风险和不确定性。这是我今后职业生涯中将要承受的严酷教训。在经历了SETI（搜寻地外文明计划）和火星观察者号任务的挫折后，我仍然致力于探索宇宙并揭开它的奥秘，我发现自己正在寻找一个新的精神归宿。我需要一个可以继续追求太空探索激情的地方，而不必担心国会干预或航天器故障的风险。这是一个充满挑战的时期，但我满怀感激地寻找新的机会。

幸运的是，我无须远寻。我在华盛顿大学的一位教授有一个基于实验室的项目，专注于早期太阳系化学和行星形成的研究。它涉及德雷克方程式中的一个关键变量——具有行星系统的恒星比例。我认为这是实现我SETI抱负的一条合理途径，于是我迫不及待地签了约。

️目睹宇宙撞击

我现在正致力于研究行星构成的基本要素，以揭示太阳系的起源和生命所需的条件。我们关于太阳系起源的第一个也是最大的线索，就是它的结构：所有行星的轨道都位于一个平面上，并以相同的方向在太空运动。

这种结构是“太阳星云”的结果，即星际介质中由气体、尘埃和冰组成的旋转圆盘。当星云坍缩时，其致密的中心吸引了周围的物质，并形成了一个围绕着一颗正在成长的年轻恒星旋转的圆盘。这种现象在物理学中被称为“角动量守恒”。一个很好的例证就是花样滑冰运动员所表演的旋转。当滑冰者开始旋转时，他们的手臂就会伸展。当他们收回手臂时，就会因为角动量守恒而旋转得更快。

电影《火星救援》（The Martian，2015）剧照。

在恒星形成的过程中也会发生同样的事情。恒星和行星诞生于星际介质中的巨大云团，这些云团的中心有密集的物质，其引力会吸引周围的太空尘埃、气体和冰。就像滑冰者收回手臂一样，云团在坍缩时旋转得越来越快，形成一个围绕着一颗正在成长的年轻恒星旋转的圆盘。这个阶段大约持续十万年，在地质学上只是一眨眼的工夫。圆盘中的大部分物质最终都会用于构造恒星。在这个圆盘内，利用仅存的少量碎片，通过化学和物理的共同作用来构造行星、卫星，以及至少在地球上的生命。

星云的向内坍缩会导致整个系统升温。在那里旋转了数百万年的尘埃和冰瞬间就蒸发了。随着星云的演化，星盘再次冷却，最早的行星部件开始形成。正如水蒸气结晶形成雪花时一样，行星的形成也始于凝结。在这种情况下，“雪花”是由岩石、金属和硫构成的，这是太阳系尺度的气候现象。物质从气体凝结成行星的组成部分，我着手研究的正是这个过程。我的最终目标是弄清楚地球是如何成为一个宜居的世界，以及生命是如何在这里立足的。我希望通过这种方式揭开太阳系起源的秘密，并探索地球以外生命存在的可能性。

当我建立了一个实验系统来研究原行星盘中的硫化学时，我对行星形成的复杂性、宇宙中支配力量的微妙平衡，以及我们的太阳系是多么神奇和古老而惊叹不已。在许多方面，这比SETI或火星探测更实际，但同样令人兴奋。这是我太阳系探索之旅的起点。随着一系列发现震撼了行星科学界，我的工作的重要性也变得更加明显。

1993年春天，夫妻搭档吉恩·舒梅克（Gene Shoemaker）和卡罗琳·舒梅克（Carolyn Shoemaker）在圣地亚哥的帕洛马天文台（Palomar Observatory）进行巡天观测。吉恩是天体地质学的先驱，20世纪60年代时曾在杰拉德·柯伊伯的指导下参与绘制了月球地图。

他深信冰冷的彗星为地球带来了水和生命所需的其他元素，并担心如果有彗星再次撞击地球，对人类文明会造成什么影响。他花了数十年时间研究陨石坑，并系统地搜索具有潜在危险的天体。

但最终是吉恩的妻子卡罗琳——一位51岁的家庭主妇，后来成为业余天文学家——第一个看到后来被称为舒梅克-列维9号（Shoemaker–Levy9）的彗星。（根据《纽约时报》对她的讣告，在那个特殊且令人兴奋的时刻，“舒梅克女士在人生中唯一一次直接对着香槟酒瓶喝香槟”。）虽然卡罗琳此前已经发现了32颗彗星（创下了世界纪录），但这颗彗星与众不同。它已经被木星的潮汐力撕裂，现在宛如一串炽热的珍珠，以13.4万英里每小时的速度在太空中疾驰，即将与太阳系的行星之王——木星相撞。

人类有史以来第一次有机会看到彗星撞击的壮观景象，并研究它们的构成、它们如何在太阳系中穿行，以及它们对行星的大气层和内部会造成什么影响。舒梅克-列维9号的撞击不仅会导致与其他彗星撞击相比前所未有的爆炸，而且将使我们更深入地了解木星、地球以及彗星在我们的起源中可能发挥的作用。

在1994年7月的8天里，所有的目光和所有的太空仪器（包括伽利略号、旅行者2号、尤利西斯号和哈勃太空船）都转向了木星，因为这颗彗星的21块碎片以3亿颗原子弹的威力撞击了木星，这被《时代》（Time）杂志称为“宇宙撞击”。

当我凝视着这令人震惊的景象时，这一事件的巨大规模震撼了我。木星表面上每个被碎片撞击的地方都留下了骄傲的伤疤。在红外线图像中，撞击点像木星左下方的一个巨大疣体一样发光。随着行星的旋转，这个伤口继续放射出光芒。当我惊叹于舒梅克-列维9号彗星在木星大气层留下的深刻而持久的影响时，我不禁思考：如果这颗彗星撞向我们，会发生什么呢？我一直怀着敬畏之情仰望夜空。在舒梅克-列维9号之后，我也开始担心我们的安全，以及人类如何应对这种来自太空的灾难性威胁。

舒梅克-列维9号撞击木星的事件为我们提供了一个新视角，强调研究小行星及其可能对地球未来产生的影响的重要性。毕竟，如果6500万年前没有那颗小行星的到来，哺乳动物就不会取代恐龙成为地球的主宰。在宇宙之锤落下之前，那些庞大的爬行动物统治了地球1.4亿年。

如果没有那次撞击，它们没有理由不继续统治地球。如果我们的哺乳动物祖先没有在那场世界末日中幸存下来，那么人类就不会进化，射电望远镜也就永远不会被造出来，德雷克方程式中代表能够发展出无线电波技术的文明因子数也会减少一个。

当许多天文学家都专注于寻找可能对地球构成威胁的小行星和彗星时，另一些人则致力于在天空中搜寻宇宙起源的证据。1995年10月，一对瑞士天文学家发现了第一颗系外行星，即太阳系之外的行星，它距离地球约50光年。当列维博士劝我放弃搜寻外星智能的雄心时，科学家们知道的太阳系行星只有9颗——我们在小学时熟记于心的那些。

当时，科学家们估计拥有行星系统的恒星比例低至万分之一。这一发现让我感觉宇宙就像亚利桑那州沙漠中的那座老矿井一样，在向我发出探索的邀请。到如今，已知至少有一半的邻近恒星都拥有行星，这为生命的存在提供了无限可能。

仿佛一切都在同时汇聚，为我指明道路。1996年8月，NASA的一支科学家团队宣布了一项轰动科学界乃至全世界的大新闻。据报道，他们在12年前于南极洲收集的一块火星陨石的碎片中发现了原始微生物生命的证据。这是迄今为止生命可能存在于地球之外的最有力证据。这一消息在世界范围内成为头条新闻，甚至促使当时的美国总统比尔·克林顿发表了正式的电视讲话，以纪念这一事件。

这次发现对我而言意义非凡，因为它凸显了行星形成和生命在地球之外产生的可能性之间的相互联系。火星陨石中的微生物化石生命也增加了这种可能性：海盗号可能确实探测到了生命，这加深了我对研究宜居行星形成条件的兴趣，并赋予了新的紧迫感。探寻宇宙生命的犹豫感在此刻消散无踪了。

这是科学首次接近证明地球之外可能存在生命，同时我们也发现了可能探寻到生命的广阔未知领域。围绕这一发现的兴奋和热议是显而易见的，它催生了天体生物学这一新领域，该领域旨在研究宇宙中生命的起源、演化和分布。即使是以微生物化石的形式存在，外星生命的可能性也改变了我对我们人类在宇宙中的位置的看法。我心想，也许我们并不孤单。

我在实验室里加倍努力，实验工作进展迅速。不到4年，我就在为我的博士论文做最后的润色。在那个决定职业生涯的时刻到来之前，许多挑战考验了我的韧性和决心。然而，在所有的辛勤工作和学术压力中，还有一个快乐幸福的亮点：那个拿着冰鞋的女孩。

在答辩前的几个月，我鼓起勇气，决定向凯特求婚。这是一个大胆的举动，而且我不确定自己是否准备好了。但我的内心告诉我，这是正确的事情，她就是我的另一半。她答应的那一刻，我感到无比喜悦。我至今还记得那种仿佛重担从肩上卸下的感觉。突然间，一切似乎都有可能发生。

回首那一刻，我意识到那是我生命中的一个转折点。它标志着一个新篇章的开始，一个充满爱与希望的新篇章。即使前方道路充满了考验和挫折，我知道我永远不必独自面对了。

作者/[美]但丁·劳雷塔

摘编/荷花

编辑/王菡

导语校对/柳宝庆