北京時間3月14日消息，據國外媒體報道，小行星是否可能是形成行星等天體的原材料？如果可以的話，我們能否拆掉木星，用來建設新的家園？
早在19世紀，在對宇宙中存在生命的推測尚無證據的平靜日子裡，蘇格蘭的“自然神學家”托馬斯·迪克就提出了一個著名的觀點，認為我們的太陽系可以孕育大約22萬億個生命。這個數字聽起來似乎很荒謬，但迪克並沒有完全脫離當時的科學背景。認為宇宙中某個地方必定存在豐富生命的想法是很合乎邏輯的，與此相反的說法則認為地球是特殊的，是獨一無二的，但這就與我們從哥白尼那裡了解到的一切不大一致。這也與迪克的信仰不一致，他相信上帝是仁慈和慷慨的，忙於在宇宙中傳播其創造的事物。
即便在當時，迪克對這些造物存在的思考也是很極端的。例如，他認為土星環為生命提供了潛在的表面，而其他幾乎所有地方，從土星本身到木星、天王星、火星、金星等等，都可能存在生命（海王星當時尚未被發現）。所有這些加起來，假設物種的密度與地球上人類的密度相似，就可以得出一個大約22萬億的數字。迪克甚至提到，如果太陽也適合居住，其表面就能容納30多倍於此的生命。
今天我們知道，太陽系裡幾乎不存在如此數量的多細胞實體，更不用說人類了，而且我們對太陽系中可能適合生命存在的區域已經有了更多的了解。對於像木星和土星這樣的氣態巨行星，可以很容易排除其存在任何地表生物的可能性（儘管卡爾·薩根和埃德溫·薩爾皮特曾在1976年寫過一篇偉大的科學論文，討論了在木星上存在大氣生物的可能性）。而且，對於幾乎任何有固體表面的地方——無論是在火星上，還是在被挖空並利用起來的小行星上——都需要進行大量的環境工程，才能使像人類這樣的生命生活得舒適一些。
因此，嘗試估計太陽系能夠維持的最大人口容量，其實並不是一件很容易的事情。在2005年發表在《英國星際學會雜誌》的一篇文章中，研究作者探究了太陽系氮、磷等關鍵生物元素在可得性限制因素。如果這些元素（連同所有其他必要但更豐富的元素，比如碳和氧）可以很容易地從太陽系中所有的碳質小行星（數量可能超過1億）上獲取，僅此一項，就可以“增加”6000倍的地球生物量——地球上所有生物的總和。那麼，假設這些生物量具有和地球一樣的生物與人類之比，那麼太陽系就可以供養大約50萬億人。如果能以某種方式獲取並利用小行星上所有對生物有用的物質，這個數字還可以達到數千萬億。
當然，這些估計都建立在一種假設上，即存在某種將所有這些原材料轉化為生物的機制，並且有地方存放這些原材料。在這一背景下，還有一個隱含的假設是，存在支持所有這些生物質的能量，即存在維持環境溫度和代謝過程的能量。這裡所說的“代謝過程”，指的是將能量和原料轉化為食物的光合作用或化學合成等過程。
在太陽系中，最大的現成能量來源自然是太陽本身。地球截獲了大約173000萬億瓦的太陽能（其中大約30%會在到達行星表面之前被反射回太空）。目前，人類的總能源消耗僅為這個數字的萬分之一，但與此同時，地球上許多其他生命也在利用太陽能。目前，整個地球供養着大約80億人口，因此我們可以保守地假設，地球所截獲的全部太陽能就是維持環境、生物圈和人類生存所必需的能量總和。
幸運的是，這173000萬億瓦的能量僅僅是太陽向各個方向的電磁輸出總量的100億分之一。因此，如果一個地球可以維持80億人（鑒於人類對地球的負面影響，這個數字可能不一定是保守的），那麼太陽系從太陽所獲得的能量，原則上足以支持100億個這樣的世界，也就是80億人口的100億倍。
於是，這就有了可供50萬億人使用的原材料，以及足夠8000萬萬億人使用的太陽能。換言之，我們可能會在能源耗盡之前就將原材料耗盡。但更令人擔憂的是，我們可能會耗盡所有這些可供人類居住的物理環境。這個思維實驗很自然地將我們引向了美國物理學家弗里曼·戴森在1960年發表的著名的一頁紙論文，他在論文中概述了所謂的“戴森球”的概念。
戴森球是一個環繞太陽的結構（在戴森的最初構想中，這一結構的靈感來自於科幻小說作家奧拉夫·斯特普爾頓的《造星者》），以地球軌道為半徑。換句話說，這個球體，或者說集結在軌道上的結構群（因為一個固體的球形殼可能不大穩定），將提供一個內表面，其每單位面積接收到的太陽能與地球目前接收到的總能量相匹配，從而形成一個潛在的宜居環境，其面積約為地球表面的5.5億倍（相當於地球陸地表面積的近20億倍）。這種結構的厚度可能達到數米，其建造材料全部來自於對木星物質的重新利用；木星的質量大約是地球的317倍。
然而，8000萬萬億人生活在地球陸地面積近20億倍的地方，將會是什麼樣的景象？換算一下，這個球體的平均人口密度約為每平方公里290人。這聽起來似乎還不算太糟，畢竟菲律賓馬尼拉的平均人口密度達到每平方公里7.1萬人以上，紐約曼哈頓每平方公里則有28000人。事實上，美國康涅狄格州的人口密度就與戴森球相當接近，平均每平方公里約有288人。
也就是說，通過一些協調和重組，可以在戴森球的某些區域達到普通城市的人口密度，同時保留開放的空間區域。這就給留下了一個相當令人驚訝的結論，與托馬斯·迪克在1838年提出的結論不謀而合，那就是：如果以恆星系統的原材料總量來估算的話，太陽系所能容納的人類數量被嚴重低估。誠然，迪克沒有想過利用整個木星的物質來建造一個戴森球，但他以一種奇怪的方式獲得了正確的結論。
因此，就實際支持8000萬萬億人生活的環境，以及其他伴隨生物的生物量而言，最大的限制因素是原材料的可得性。這個數字大約是從含碳小行星中推斷出的生物元素可得量的10萬倍。另一方面，如果我們能夠重新利用整個木星來建造戴森球結構，那我們當然也可以重新利用其他星球來實現這一目的。
以非常近似的估計，土星、天王星和海王星的全部物質可能提供大約100萬億億噸的生物可用物質。據估計，目前地球上的生物量約為1萬億噸，因此這些星球有可能形成約100億個地球規模的生物量，而這些生物量可以養活總計約1000萬萬億人，足以佔據一個包圍恆星的球形結構或軌道結構群上所有能量充足的區域。
當然，我們也面臨各種各樣的問題，尤其是關於地球自身是否具有維持人類生存的能力的假設，因為我們不清楚目前的人口數量是否真的與這個星球相匹配。戴森球概念的根本假設是，只要有適量的恆星能量，就可以轉化為適宜居住的環境。這是對已知生態系統如何運作的粗略簡化，包括了不斷輸入、輸出的能量與物質，以及生命的動態變化和進化。
不過，以這種方式對太陽系進行分析是非常有趣的，因為這讓我們認識到，人類在生命增長與宇宙潛在容量的思考上可能會十分狹隘。正如我們曾經想象大多數行星系統都和我們的太陽系相似，但後來發現，系外行星其實更加多樣化。我們關於生命只局限於少數幸運行星表面的觀點，可能也只是先入為主的一廂情願。
也許在某個地方，生命已經“吞噬”了整個星球，變成了圍繞恆星的主體。托馬斯·迪克曾興奮地想象人類居住在許多宏偉的世界里，但這樣的場景可能只代表了一種原始狀態；到了未來，這些世界可能會被重塑，變得更能滿足生命貪婪的需求。（任天）