洞穴探索为什么是宇航员登陆月球火星前的必修课?

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当最后一批人类从月球返回时，他们带回许多没有生命迹象的月球岩石样本。从地质学上看，这些月球岩石样本很有趣，可以为我们提供地球生命如何诞生、太阳系中是否存在与地球相似的生命摇篮等线索。当时，月球上似乎不可能存在任何生命。

如果人类想要踏足太阳系上的其他行星，并开始寻找生命，他们首先需要在地球上最苛刻的环境中接受训练，因为洞穴是这些勇敢探险家探索外星的最佳训练场所。为此从2011年以来，欧洲航天局（ESA）就开始派遣宇航员接受为期2周的探索训练，他们需要绘制撒丁岛上的洞穴地图，并学习在洞穴环境中如何生存。

图：洞穴和部分干燥的地面环境可以让宇航员得到锻炼机会，接受探索外星环境的训练

欧洲航天局用于训练宇航员的洞穴网络就是这样的。来自中国、美国、日本、俄罗斯以及西班牙的6名宇航员深入地下800米深度，在黑暗的地下度过6天时间，同时探索地球上未曾被考察过的环境，并绘制出地图。这处被选定的洞穴网络被称为“萨格鲁塔（Sa Grutta）”，是水溶解岩石后形成的通道。对于宇航员来说，有的通道就是微小的裂缝，需要爬行通过。有的通道则像巨大的教堂，非常宽阔。有些通道很干燥，其他的则需要使用潜水设备通过。

这项任务名为Caves，即“Cooperative Adventure for Valuing and Exercising HBP Skills”的缩写――通过合作探险以评估和锻炼人类行为绩效技能。它是由欧洲航天局主办的，教导多元文化团队在封闭空间和高压环境下如何密切合作的技能，以及如何进行科学探索或侦查。在洞穴环境中不仅移动困难，缺少阳光也会影响宇航员的昼夜节律，改变他们对时间的感知，打乱睡眠模式，就像在太空中那样。

在通过洞穴网络的过程中，宇航员需要系上安全绳，并作出关键决定和明确沟通，这与太空行走十分相似。在探索洞穴或太空行走时，洞穴学家和宇航员都使用“伙伴系统”，教官们重申了同样的学习技巧，包括“慢即是快”、“检查装备并信任它们”等。科学研究也是宇航员在探索洞穴时需要完成的核心人物之一，就像在国际空间站上那样。他们每天最多需要进行5项实验，并采集地质和微生物样本，以寻找独特生命形式存在的证据。这些生命已经适应了洞穴环境，它们不需要日光和其他许多生命支持矿物就可生存。

洞穴任务也可训练宇航员在类似其他星球表面环境中工作的能力。Lanzarote Geoparque就是训练前往火星执行任务的宇航员的完美所在，那里的岩石地形与火星十分相似。在这里，地质学家、探险家以及洞穴课程设计室弗朗西斯科・肖罗（Francesco Sauro）给出专业指导意见，包括如何在类似太空环境中辨认可能存在生物学线索的岩石样本。肖罗的重点是沉积过程，提示水的存在，并从岩石中分辨出陨石。

在太空中，物体很容易飘走，并永远失去。与之类似，在洞穴系统中，设备很可能掉入裂缝或孔洞中。因此在传递设备时，洞穴探险者和宇航员都必须确保接收者稳稳抓住设备，然后才能松手。在任何太空任务中，科学都是重中之重，为此宇航员们需要测量二氧化碳、�等元素水平，同时采集遇到的微生物生命样本。新技术将被利用欧洲航天局开发出的应用进行测试，然后在不久的将来应用于国际空间站上。

图：在前往太空执行任务前，蒂姆・皮克（Tim Peake）等宇航员都曾在洞穴中接受训练

肖罗说：“我们创造了一门课程，能够让执行未来太空任务的宇航员找到最佳探索区域，同时找到最有意义的岩石，并将样本带回地球进行进一步的科学分析。”肖罗主要教授宇航员团队如何在地球上最具挑战性的环境中寻找生命迹象。他不仅在洞穴中寻找生命，还是在地球上最隐秘地点发现新洞穴的专家。迄今为止，肖罗最大的成就是在南美洲发现了Imawari Yeuta石英洞穴。

这里也被称为“众神之家”，它位于委内瑞拉特普伊山中。通常情况下，你绝不会想到能在山中发现由石英构成的洞穴，因为石英在水中的溶解性很强，为此这类洞穴网络非常罕见。事实上，有这类洞穴存在，意味着它们及其周围景观必然十分古老。有些人认为，这些洞穴可能是世界上最古老的洞穴，大约有5000万到7000万年历史。

当时，肖罗正参加国际洞穴学家团队La Venta组织的Imawari Yeuta探险活动。当地土著人表示，在委内瑞拉雨林中隐藏着洞穴。为此，探险队开始寻找它们。寻找任务从1995年开始，但直到2003年，他们依然没有发现洞穴的迹象。最初的照片显示，探险队沿着山发现许多缝隙和裂缝，但是一群登山者偶然发现了线索。此后，利用卫星图像和空中调查，探险队确认了地表塌陷的地方，下面似乎就是洞穴网络。进一步勘探显示，这里存在着此前从未有过记录的洞穴。

图：地球上的许多洞穴中都有水，外星球的洞穴中也是如此吗？

人们不相信发现了由石英构成的洞穴，此外Imawari Yeuta洞穴所在之地很难到达和发现，这都帮助掩藏了其秘密。为了到达洞穴入口处，研究人员必须乘坐直升机（相当危险），或者跋涉数天穿越雨林。当肖罗的团队开始探索Imawari Yeuta时，他们还不知道会发现什么。与正常洞穴探索不同，洞穴学家们无法猜测其存在年代，对其内部情况也所知甚少。

肖罗说：“对于我来说，最迷人的东西就是这些洞穴非常古老，可能有数千万年的历史，为此它们可能见证了过去的历史兴衰。进入这个数百万年无人碰触的环境中，其保留的信息仍然存在。这就像你突然发现了巨大的图书馆，里面你可以找到有关自己祖先、过去生命的信息。”

通过研究这些古老的世界，肖罗希望能够更好地理解早期微生物生命，它们被隔离保存下来。我们能从这些微生物身上了解到更多有关太阳系内其他行星上可能存在的生命的形态，比如它们是否生活在类似Imawari Yeuta洞穴黑暗、古老而潮湿的环境中，它们是否已经找到新的方式来适应极端隔离环境，任何生命都可能与地球上的原始微生物存在许多相似之处。

肖罗还解释了他在这个与外界隔绝了数百万年的地下世界中发现的新矿物rossiantonite，以及在地下进化了数百万年的生命样本。他说：“这些洞穴见证了地质历史，它们保留的信息远比地表更多。它们就是时间档案，记录了景观与生命的演变过程。”

在肖罗的教导和欧洲航天局Caves项目训练下，下一代宇航员将准备得更加充分。有关任何何时将踏足其他行星的问题还没有答案，但通过肖罗这样的洞穴专家的研究，我们可能会对那些外星及其生命多些了解。