卡梅隆·M·史密斯

“亞特蘭蒂斯”號航天飛機在2011年退役，這并沒有像某些人憂慮的那樣，成為人類太空飛行事業(yè)的終結。相反，正如恐龍的滅絕給早期哺乳動物的繁盛提供了機會，“亞特蘭蒂斯”號航天飛機的退役，也給人類太空探索帶來了更廣闊的前景。在雄心勃勃的私營公司的引領下，一個向地球外移民，并且適應全新世界的新時代初露曙光。來自貝寶公司（PayPal）的億萬富翁埃倫？馬斯科已經(jīng)宣布以火星為目標，極地探險家斯耶格倫夫婦也在設計去往火星的個人探險，而歐洲一個由私人資助的“火星一號”項目也希望在2023年前在火星上建立人類殖民地。太空移民的時代就要到來了。

但是，目前的技術還無法實現(xiàn)這些目標。要建立長期運行的太空殖民地，我們必須像對待工程問題一樣，仔細考慮與之相關的生物學和文化因素。太空殖民地并不能只有火箭和機器人，還必須包含生命體、人、家庭、群體及文化。我們必須建立面向太空移民的人類學，以便研究種種復雜的因素，以及人類在生物學和文化上如何適應十分險惡的太空和外星環(huán)境。在我們策劃新的太空探險時，必須牢記一個對于所有生命體都十分清楚的事實：隨著時間的流逝，進化將使生命處于不斷的變化中。

目前，對于太空移民，人們有3種想法。首先是火星移民。正如雄心勃勃的航天工程師和火星協(xié)會主席羅伯特？卓比林廣泛宣傳的，火星殖民地將是自給自足的，利用火星本地資源產(chǎn)生水、氧氣以及建筑材料。第二個想法是自由漂浮在太空中的殖民地，利用來自月球和小行星的金屬建造巨大的太空城。就像物理學家杰拉德？K？奧尼爾在20世紀70年代所宣稱的那樣，太空城將能容納幾千人居住，它們能夠通過自轉產(chǎn)生類似地球的重力（1968年的電影《2001：太空漫游》中就展示這樣的美妙設想。）這樣的太空城可以繞地球運行，也可以懸浮在拉格朗日點（Lagrangian points），在這些位置上，太空城所受到的來自太陽、地球和月球的引力剛好平衡。最后一個設想是“太空方舟”，載有幾千名太空殖民者的巨型太空船，離開地球，世世代代地進行著沒有回程的航行。我曾經(jīng)就在非營利性的伊卡洛斯星際基金會工作，設計這樣的太空航行任務。

這些方案都有各自的優(yōu)勢，而且我也認為這些都是技術發(fā)展的必然趨勢。但是，我們必須把太空移民和太空遠征區(qū)分開來。地球之外的太空難以想象的廣闊，在漫長的時間中都將一直如此。當人類在太空中構建自已的家園時，發(fā)生變化的不是太空，而是我們自己。

先驅者

誰將成為太空移民？這里，我們必須拋棄以往的選擇宇航員團隊的概念，電影《太空先鋒》中，那些對有著剛毅面孔的太空英雄所接受的嚴酷測試也不再適用。太空移民將是普通的家庭和群體，他們不是去執(zhí)行使命，而是要在那里度過一生。我們當然需要一些像皮卡德船長（《星際迷航》中“企業(yè)”號飛船的第二任船長）那樣的人，但最初移民中的大部分應該是農(nóng)民和建筑工人。

此外，早期的太空移民必須是在遺傳學上健康的個體。在人口數(shù)量很少的太空移民中，有遺傳疾病的個體會威脅到群體的未來，這種威脅在由數(shù)十億人口構成的社會中是顯現(xiàn)不出來的。但在世代飛船上，移民群體的命運很大程度上將由第一代移民的基因構成所決定，即便只有少數(shù)移民攜帶了遺傳病基因，這些基因也會在后代中廣泛傳播。

我們現(xiàn)在已經(jīng)查明了幾百種致病基因，包括癌癥、耳聾等（最近有研究者宣布，在人類胎兒時期就可以篩查出三千五百多種這樣的基因缺陷）。對太空移民的基因篩查程序看來是必須的，如果你攜帶了某些基因，你就只能永遠呆在地球上了。但生命并非如此簡單。許多遺傳疾病是多基因決定的，也就是說，是許多致病基因之間復雜相互作用的結果。同時，即使某人攜帶了一個或多個致病基因，他一生中所遭遇的環(huán)境因素也會決定這些基因是否被激活，或者被激活后是否會對健康造成損害。

例如，人類的ATRX基因幫助調(diào)節(jié)與氧氣運輸有關的生命過程，但是許多種環(huán)境因素都會改變ATRX基因的活性，如營養(yǎng)攝入、精神狀態(tài)等。當ATRX基因的功能被顯著改變后，體內(nèi)的氧氣運輸就會出現(xiàn)問題，導致癲癇、精神障礙和發(fā)育遲緩。所以，不可能簡單地把攜帶ATRX基因的人全部排除在外，因為我們每個人都有這個基因。只是在某些人中，由于目前尚不知曉的某些環(huán)境因素的影響，ATRX基因可能會出現(xiàn)問題。我們能因為這類只是有可能出現(xiàn)的問題，而取消某些人的太空移民資格嗎？

更復雜之處在于，我們必須保證太空移民在整體上的基因多樣性。如果所有成員在基因上完全相同，一次疾病爆發(fā)就可能使他們?nèi)姼矞纭＿@種考慮否定了利用基因工程造就一個完美種群進行太空航行的設想，就像1997年的電影《蓋特卡》中描述的那樣。

如果進行篩選，太空移民的總人數(shù)設為多少才合適？在火星殖民地，人口可以增長并擴展到新的疆域，但在世代飛船中，總人數(shù)將一直保持在相對較低的水平，這就不得不考慮近親繁殖的問題。一項對阿米什人、印第安人、瑞典人和美國猶他州人的人口研究表明，第一代堂兄妹間婚配后，嬰兒的死亡率大約是血緣無關人群中的兩倍。

為了防止出現(xiàn)這樣的問題，我們就必須考慮為了保持移民群體的遺傳健康最少需要多少人，對于可生存群體的最小人口數(shù)量一直存在許多爭論，有一些人類學家曾經(jīng)提出，這個數(shù)量大約是500。由于人口數(shù)量較少的群體崩潰的危險總是較大，我認為一開始在一艘能夠提供充足生存空間的宇宙飛船中，太空移民的人口數(shù)量至少應該是最小數(shù)量的4倍，也就是2 000，或者說大約是一艘滿員航母艦載人數(shù)的一半。對于遠離地球的人類太空移民，其安全性確實應該建立在成員數(shù)量上，即使是旨在到達另一個“太陽系”，并在其中行星上棲居的星際航行也要首先保證這一點，雖然在這種情況下，太空移民到達目的地之后人口數(shù)量可能再次增長。

此外，我們也必須仔細考慮太空移民群體的人口結構——年齡分布和性別比例。我的同事威廉？加德納—奧科爾尼的模擬研究表明，當太空移民群體中最初的年輕人和老年人、男性和女性的比例取某些值時，經(jīng)過幾個世紀以后，移民群體的狀況會比初始人口結構處于其他狀態(tài)的群體更好。

總之，早期的太空移民應該保持個體健康和群體多樣性，以便在未來面對新環(huán)境時，移民群體自身最大可能地擁有可能適應新環(huán)境的基因。不過，我們不可能控制所有的因素。在選擇離開地球家園的太空移民時，就遺傳因素而言，有時候我們只能碰運氣，其實在地球上，我們每次選擇生育下一代時也都是這樣的。

太空中的自然選擇

不管我們在選擇太空移民時準備得多么仔細，可以肯定的是，太空移民離開地球之后的生活，至少在初期，是充滿危險的，他們的壽命也可能比地球上更短。在遠離地球時，人類將重新面對現(xiàn)代生活中許多已經(jīng)不存在的自然選擇因素的影響。在太空移民過程中，自然選擇不太可能像科幻電影中表現(xiàn)的那樣，以戲劇化的方式影響成年人的生活，但有可能在人類胚胎和嬰兒期組織發(fā)育最關鍵的時候產(chǎn)生影響，這是生命最脆弱的時期。

這樣的自然選擇如何實現(xiàn)？舉例來說，想想在過去幾百萬年中，人類幾乎一直在氣壓約100千帕的海平面高度生活、進化，呼吸的是大約80%氮氣和20%氧氣組成的混合氣體。但是在太空航行所需的加壓居住區(qū)，要維持更高的氣壓所需的成本更高，難度更大。為了降低工程難度，地外建筑中的氣壓將比地球上的更低。正是這個原因，在“阿波羅”號飛船上，宇航員所生活的環(huán)境氣壓只有大約35千帕。但是，如果降低氣壓，就必須提高氣體中的氧氣含量，“阿波羅”號飛船上的宇航員在月球之旅中呼吸的是100%的氧氣。

不幸的是，降低氣壓和增加氧氣含量都會影響脊椎動物的胚胎發(fā)育，至少會暫時性地導致流產(chǎn)和嬰兒死亡率上升。不可避免的是，自然選擇將保留能夠適應地球外環(huán)境的基因，而淘汰那些不適應的基因。

一個需要特別關注的問題是，在太空殖民地這樣空間狹小、人口密集的居住區(qū)，很容易暴發(fā)傳染病，這當然也會給太空移民帶來新的自然選擇壓力。不管免疫和檢疫措施多么完善，傳染病最終一定會席卷太空殖民地，那些在疫情爆發(fā)時有較強抵抗力的人有更大機會存活，而抗病能力較差的人則更容易被淘汰。

最后，我們必須謹記，與太空移民一起離開地球的還有數(shù)以千計、用來提供食物和原材料的馴化動物和植物，以及人體內(nèi)數(shù)以百萬計、對健康起著關鍵作用的“搭便車的”微生物，自然選擇的壓力同樣也會作用在它們身上。根據(jù)一些計算結果，我認為經(jīng)過大約150年，按30年一代也就是經(jīng)過5代之后，自然選擇給太空移民的身體帶來的變化將變得明顯起來。

太空移民到底會進化出什么樣的生物機能，以適應新的環(huán)境，很大程度上取決于我們建立的太空居住區(qū)的大氣和化學環(huán)境。我們可以在很大程度上控制這些因素，不過，另外兩個重要因素——引力和輻射，則是我們很難控制的，它們必將影響并塑造太空中的人類?；鹦且泼駥⒏惺艿酵耆煌囊Νh(huán)境，因為火星上的重力只有地球的1/3。在地球上，我們?yōu)榱藨獙^大的重力，就需要強健的軀體，而在火星上，較小的重力更有利于輕柔靈活的身體結構。在世代飛船以及其他太空中自由漂浮的環(huán)境中，由離心力產(chǎn)生的模擬重力可以與地球相當，所以地球上的人體結構特征就有可能保留下來。

輻射會導致變異，而任何太空殖民地所能提供的輻射保護，都不太可能比得上地球大氣層和磁場。輻射引起的更多變異是否會導致身體畸變？比如多了幾個指頭，或者像腭裂一樣，某些部位出現(xiàn)畸形。當然，我們并不能確定太空輻射會導致人體出現(xiàn)哪種變化。我們唯一能夠確定的是，自然選擇將使得太空移民對輻射有更高的抵抗力。那些擁有較強DNA修復能力的人，將有更多機會把自己的基因傳遞給下一代。

較強的DNA修復能力是否會通過某種相關的外部特征表現(xiàn)出來，比如特別顏色的頭發(fā)？對于這個問題，我們目前并不清楚。不過，如果有利基因并不表現(xiàn)出相關的外部特征，它們也可能會在群體中傳播。美國南達科塔州的哈特派信徒，一直保持著一種習俗：結婚、生育后代，都是在一個人數(shù)相對較少的群體內(nèi)部進行。人類學家發(fā)現(xiàn)，他們對配偶的選擇很大程度上受到體味的影響。很有意思的是，在這個群體中，免疫系統(tǒng)越強的人體味越有吸引力。

在5代人這樣中等長度的時間尺度上，環(huán)境影響將使人體產(chǎn)生微妙的變化。在安第斯山和一些高原地區(qū)的原住民中，我們能夠看到這類適應性變化，他們擁有更寬深的胸腔，進化出了更高效的氧氣運輸能力。但是，每種進化產(chǎn)生的改變都是多種因素的折衷妥協(xié)，這些生活在高海拔地區(qū)的人如果留在高海拔地區(qū)生育，嬰兒的死亡率也將更高。于是，就有了相應的文化習俗來適應這樣的生理變化，那就是讓產(chǎn)婦到空氣含氧量較高的低海拔地區(qū)去生育。我們可以預測，離開地球的太空移民群體中，也可能出現(xiàn)類似的適應生理變化的文化轉變，我們需要對那些最可能出現(xiàn)的轉變做好準備。比如在火星上，產(chǎn)婦可以轉移到軌道空間站里生育，在那里，空間站的自轉可以產(chǎn)生與地球上相似的模擬重力，而且大氣環(huán)境也與地球非常相似，但我相信，火星移民最終一定會進化出相應的生理機能，到那時他們生孩子就不用這么麻煩了。

太空文化

在150年的時間跨度上，文化的變化將比生物學變化更明顯。對人類移民史的研究表明，雖然移民傾向于保留自己原有的某些傳統(tǒng)和習俗，以維持文化的認同感，但是他們同時也會創(chuàng)造出在新環(huán)境中生存所需要的新傳統(tǒng)和習俗。例如，大約公元800年，斯勘的納維亞人首次遷移到冰島，他們?nèi)匀怀绨菖餐娚?，講維京語，但隨著在這片未知土地上不斷探索，他們很快就發(fā)展出了完全不同的烹飪和飲食方式，以肉食和腌制食物為主（而斯勘的納維亞盛產(chǎn)黑麥和燕麥），以應對嚴酷的冬季。

在火星上，這樣的文化適應現(xiàn)象將在許多方面顯現(xiàn)出來。在有著獨特材料和結構的火星建筑中，氣壓較低，氧氣含量較高，聲音的傳播可能與地球上有所不同，盡管差別或許并不明顯，這可能會影響火星移民的發(fā)音和語速，從而產(chǎn)生火星腔，甚至火星方言。另外，火星上更小的重力可能會影響人們的肢體語言，這是人類交流方式中非常重要的一種，進而影響各種表演藝術。當許多個這種看似微小的變化積累起來后，火星文化就會從地球文化中分化出來。

在每時每刻都在高速飛離地球的世代飛船中，可能會發(fā)生更深刻的文化改變，隨著飛船不斷遠去，飛船中人們的生活與地球的關系也越來越小。在世代飛船中，時間和空間這些基本概念可能很快就會發(fā)生轉變。例如，飛船上使用地球計時的方式會保持多久？在沒有晝夜和年份的情況下，飛船文明或許會發(fā)明一種10進制的計時方式。也有可能，他們會放棄以過去某個事件為起點（例如，當他們永遠離開地球之時）的計時方式，而是將抵達某個遙遠“太陽系”的時間作為參考點，采用倒計時的方式。

長期的遺傳變化

重要的遺傳變化出現(xiàn)時，新基因會在群體中廣泛傳播。比如史前時代的一個例子，在牛被人類馴化不久之后，能使成年人耐受乳糖的基因就分別在非洲和歐洲獨立出現(xiàn)了，在這種基因的幫助下，人們能夠從牛身上獲取更多能量，于是，這種基因在人群中迅速普及，并“固定”下來。

雖然我們無法預測太空移民將出現(xiàn)怎樣的基因突變，但群體遺傳學的知識使我們能夠預估，基因突變在太空探險者這個群體中固定下來需要多長時間。假設由2 000人組成的火星移民具有特定的年齡和性別結構，我以此為基礎進行的計算表明，突變固定下來只需要幾代人的時間，一定不會超過300年；我們可以預測，在這個時間尺度上，太空移民群體將進化出與地球人類明顯不同的身體特征。這些變化將類似于如今在人類中廣泛存在的地理差異，比如不同的身材、膚色、頭發(fā)形態(tài)以及其他特征。

在火星上，一部分人可能會選擇長期居住在屏蔽條件較好的地下城，而另一部分人則可能更傾向于居住在地面上，從而可以更方便地移動，當然這需要面對更大的輻射危險。居住環(huán)境的不同可能會加大各個群體間遺傳基因的分化。與火星移民的情況不同，在封閉的、人口有限的世代飛船上，有利基因突變固定下來的速度可能會更快，從而使群體朝著基因一致性更高的方向進化。

與生物學變化相比，長期的文化變革將具有更深遠的意義?？纯磸?7世紀初到20世紀初的300年時間里，英語發(fā)生了多么大的改變：現(xiàn)在要想理解17世紀的英語文章，甚至需要特殊的培訓。同樣地，世代飛船上的語言經(jīng)過3個世紀的演化，可能會變得面目全非。

更大規(guī)模的文化變革也是可能的。到底是什么東西使一種文化區(qū)別于另一種，這是人類學中引起大量爭論的一個問題，不過，我覺得人類學家羅伊？拉帕波特已經(jīng)闡述得很清楚：不同的文化有著不同的核心思想，這些通常不會被質(zhì)疑，也不允許被質(zhì)疑，傳統(tǒng)和儀式使它們早已根深蒂固，也正是這些核心思想塑造了一個種族的基本哲學和道德規(guī)范。以基督教為例，它的一個核心思想就是：“最初，神創(chuàng)造了天地?！痹谶h離地球的太空中，像這樣的基礎信仰經(jīng)過多長時間會發(fā)生變化，以及向什么方向變化，都是很難說的，但幾個世紀的時間足以讓新文化誕生。

太空人類崛起

什么時候會出現(xiàn)更根本的生物學改變，也就是新物種的誕生？小群體的進化速度可能會很快，比如，當維京人的船只把普通家鼠帶到法羅島上僅1200年后，島上就出現(xiàn)了體形異常碩大的鼠類。而現(xiàn)代人在長達10萬年時間中，盡管走出非洲，并遷棲到從沙漠到大洋的各種不同環(huán)境，但很顯然，并沒有進化出生物學意義上的新物種（我們的人類近親，如耐寒的尼安德特人，以及西太平洋弗洛勒斯島上外形類似“霍比特人”的矮小人種，都是在更早的時候從更古老的共同祖先分化出來的）。這在很大程度上是因為，我們可以更多借助文化和技術來適應自然環(huán)境，而不僅僅依靠生物學上的改變。因此在太空中，自然選擇和文化選擇將發(fā)揮重要作用，重新塑造太空人類，這甚至可能使太空人類和地球人類之間產(chǎn)生生殖隔離。

當然，人類也有可能自主設計新的物種。太空人類最終很可能會掌握駕馭DNA的力量，針對不同的環(huán)境定制自己的身體?；鹦且泼窨赡軙ㄟ^基因工程，設計出類似于腮的器官以便從火星大氣的二氧化碳中分離出氧，或者設計出堅韌的皮膚和肌肉組織以適應低氣壓環(huán)境。他們或許會有意識地使自己成為一個新物種：太空人類。

從現(xiàn)在開始

人類的太空移民需要許多工程和技術領域的進步。與此同時，我們也必須對人類將如何通過生物學和文化改變來適應新環(huán)境有更多了解，并運用這些知識幫助建成太空殖民地。我認為，我們應該立刻從3個方面著手開展工作。

首先，我們必須克服政治和技術方面的憂慮和恐懼感，開始在地球之外進行生育實驗，在太空中生育和撫養(yǎng)孩子，以便了解人類在全新的輻射、氣壓、大氣組成以及重力環(huán)境中生殖、發(fā)育和成長所面臨的關鍵問題。讓孩子離開舒適的城市環(huán)境，暴露在地球之外的危險中，這是一個很難做出的決定，但是，當太空探索轉向民間和私有化之后，這種顧慮可能會少一些。當然，適應太空環(huán)境有時要付出痛苦的代價，但新生就是這樣。

其次，我們必須在太空中進行馴化生物的養(yǎng)殖實驗，研究它們是否能正常、健康地生長。離開微生物和動植物，我們哪里也去不了。為了早日實現(xiàn)這兩個目標，應該設立一個大獎，獎勵第一個研制出功能良好、可供人類生活的太空居住區(qū)的研究者。這種太空居住區(qū)不是軌道無菌實驗室（雖然這個也很重要），而是一個家園，在那里，人們能夠種植農(nóng)作物，飼養(yǎng)牲畜，甚至生養(yǎng)孩子。很多人可能會對生活在這樣的地方感到恐懼，但同時肯定不會缺少志愿者。

最后，我們必須重拾使人類生存至今的進取心，在地球家園之外開拓新的生存空間。在進行與太空移民相關的研究上，我們必須更勇敢。否則，總有一天，我們將同地球上的其他物種一起滅絕，就像威爾斯在1936年寫下的關于人類未來的名言：“要么遍布宇宙，要么終將毀滅。”