# 凯瑟琳·德克利尔：太阳系中的行星、卫星与小行星

> 行星科学家介绍木卫、土卫与小行星的观测成果，以及太阳系天体的形成与演化。

- 原标题：#184 – Katherine de Kleer: Planets, Moons, and Asteroids in Our Solar System
- 期数：第 184 期
- 发布日期：2021-05-17
- 嘉宾 / 主题：凯瑟琳·德克利尔
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每个行星科学家都被小孩子问过同一个问题：冥王星为什么不是行星了。

凯瑟琳·德克利尔（Katherine de Kleer）是加州理工学院的行星科学与天文学教授，研究太阳系行星和卫星的表面环境、大气与热化学历史。她给出的答案里藏着一个很少有人提的细节：国际天文学联合会（IAU）2006 年那套定义一共三条，第一条是"必须绕太阳公转"，这一条写进去纯粹是为了把卫星排除在外。但按字面执行，所有系外行星都不算行星。人类今天已经确认了四千多颗系外行星，一条定义把它们全体开除。

第二条要求天体质量足够大，靠自身引力把自己压成球形。冥王星满足，木卫二满足，木卫一满足，太阳系里一大堆卫星都满足。

真正把冥王星挡在门外的是第三条：必须清除掉自己轨道附近的其他天体。冥王星在柯伊伯带里运行，周围全是同类，它没能力把那些东西一个个撞飞或收编。所以谈不上什么降级。它的位置决定了它永远达不到这条标准。

德克利尔说，这种事在历史上发生过一次。谷神星（Ceres）1801 年被发现时，被堂堂正正写进了行星名单。后来天文学家在火星和木星之间发现了越来越多的同类天体，才意识到谷神星只是那片区域里最大的一块碎片。它先被降级成小行星，如今又被叫作矮行星。同一块石头，两百多年里换了三次身份。

## 她管卫星叫行星，而且不打算改口

德克利尔本人对这套分类体系毫无敬意。

> "我对一个东西的兴趣程度，和它被归到哪个类别里毫无关系。我个人根本不在乎。"（凯瑟琳·德克利尔）

她说这话时，太阳系里她最喜欢的那些天体全是卫星。她平时讲话时经常直接把它们叫作行星，因为在她看来它们本来就是行星：有火山，有地质活动，有大气，是行星级别的世界。

这个立场谈不上什么矫情。太阳系里我们花最多力气探测的是行星，去木星、去土星、去火星、去金星，任务一个接一个。外太阳系那些卫星的探测，按她的判断，是太阳系探索的下一个前沿。她的理由很直接：卫星上未知的东西更多，能问的问题还停留在最粗的层面，那里的发现空间比行星大得多。

她承认自己在这一点上对行星不太公平。火星上有没有过生命，这是个巨大的问题，人类往那儿送了一堆机器人。但行星的观测资料确实比卫星厚得多，能挖的新东西少。

## 望远镜赢在能盯四十年，飞船赢在细节

德克利尔是走天文这条路进行星科学的。很多行星科学家的童年梦想是造飞船，她的童年是趴在望远镜后面看星星。这个出身决定了她看问题的方式。

她讲了一个常被忽略的差别：飞船给的是短时间窗口里的海量信息，望远镜给的是长时间跨度上的连续性。土卫六（Titan）绕太阳一圈要将近三十年，想知道它的大气季节怎么变化，就得盯着看三十年、四十年。这件事飞船做不到，望远镜能。

具体到什么程度？她一个晚上对着木卫一拍照，能分辨出十几个不同的火山，把它们的红外辐射一个个分开，然后连续几个晚上看那些热量怎么变。空间分辨率大概是两三百公里，不算精细，但足以看清火山这种尺度的活动的起伏。

她还提到光谱学。把光谱仪对准一个天体，能读出它表面的成分。土卫六大气里的云块会随时间被拉成丝状，木卫一上的熔岩流一天一天扩张，这些都能从地球上、从哈勃或者詹姆斯·韦布那里看到。

她自己都觉得意外：开始做太阳系天文学之后，才发现从地面和近地轨道能拿到的信息居然这么多。

## 给一颗卫星加热，不需要太阳

要理解太阳系里的卫星，先得理解它们的热源。地球的热来自内部放射性衰变和形成时残留的热量。很多外太阳系的卫星靠的是另一个机制：潮汐加热。

原理不复杂。如果几个卫星的轨道周期互为整数倍，它们就会一直在轨道的同一个位置相遇。如果轨道是随机的，两个卫星相遇的位置每次都不同，引力扰动在长时间里会互相抵消。正因为它们每次都在同一个地方碰头，这些引力作用会相干地累加起来，把轨道一点点拉成椭圆。

椭圆意味着有近有远。木卫一靠近木星时，被潮汐力拉长；远离木星时，拉伸幅度变小。整颗星球的形状在一个只有几天的轨道周期里反复变形，幅度看着不大，两三百米。但木卫一地幔里的摩擦足以把岩石熔掉。

那些岩浆就是这么来的。没有太阳的帮助，靠的是木星拽着它反复揉搓。

木星系统里这是一组三体共振：木卫一、木卫二、木卫三。木卫二离木星远一些，形变没那么剧烈，热量小得多。但那份热量足以驱动它海底的热液活动。地球海底热液喷口附近进化出了极有意思的生命形态，这让木卫二的海底成了一个值得认真对待的地方。

## 木卫一：岩浆直接打穿地壳

木卫一是太阳系里火山活动最猛的天体。它有几百座活火山，火山羽流能冲到地表以上几百公里，单个火山喷出的岩浆量超过今天地球上任何一座火山。

德克利尔对它的兴趣不止于壮观。她把木卫一看成一个实验室，用来检验我们对行星运作方式的理解到底有多通用。

我们关于火山的直觉全部来自地球。地球有浓密大气，岩浆在喷出时和大气发生复杂的相互作用，气体从岩浆里析出的方式和木卫一完全不同。地球火山喷出的气体主要是水和二氧化碳，二氧化硫排第三。木卫一上没有水和二氧化碳，要么它形成时就没有，要么后来丢光了。整个出气的化学过程是另一套逻辑。

木卫一的大气主要成分是二氧化硫，气压比火星还低一千倍。火山羽流里那些二氧化硫会凝结在灰粒上，形成二氧化硫的雪，从羽流里飘下来。你以为那里没有光，其实有，只是弱得多，具体能不能看见雪取决于太阳角度。

岩浆的热让喷出来的熔岩超过一千度。因为几乎没有大气，熔岩的黏度极低，流起来像水，会从裂缝里涌出高达一公里的熔岩幕。地球上只有在冰岛能看到缩小版的类似现象。

羽流的形态也完全不同于地球。没有大气，喷出来的颗粒全部沿弹道飞行，去哪里只取决于它离开喷口时的方向，最后在空中张开成一把巨大的伞。地球那种被大气搅成复杂形状的羽流，在木卫一上不存在。

还有一件更根本的差别：木卫一没有板块构造。

地球的火山沿着板块边界排列，因为地表是一块块坚硬的岩石板浮在部分熔融的层上，板块移动、碰撞、俯冲，把物质从内部带上来，把地表物质带下去。木卫一的地壳是完整的一层，冷而坚硬，火山是岩浆直接在这层壳上打洞冲出来。学名叫热管火山（heat pipe volcanism）。

这套机制今天在太阳系里独此一家。但几乎每一颗类地行星和月球，在早期历史上都经历过这种大规模溢流式喷发。所以观察木卫一，某种程度上是在看地球几十亿年前的青年时代。

## 岩石和水必须挨着，才有机会

木卫二（Europa）是另一个被反复讨论的地方。人们关心它，主要是冰壳底下那片海。

木星的四大卫星里，木卫三和木卫四也被认为有地下海洋。但它们的结构是冰壳、海洋、再一层冰壳，底下才是岩石。这个结构对生命是个坏消息：你的海被夹在两层冰中间，本质上就是一池纯水，没有东西可溶。

木卫二不一样。人们认为它的海底没有那层冰，海水和岩石直接接触。岩石里的物质能溶进水里，海底的热液活动能同时提供能量和养分。这个岩石与水的界面，被德克利尔视为判断宜居性的关键指标。

她说了一句措辞很小心的话：科学界"按惯例"认为液态水是生命必需的。她特意强调"按惯例"，因为人类对生命的全部认知都建立在"我们认识的这种生命"上，这本身就是一种偏见。如果某种生命能在岩浆里活下来，只要岩浆能保持液态足够久，有热源、有液体、有养分，那三个经典的天体生物学条件就都齐了。

怎么确认？她认为大概率得钻。木卫二表面有长长的构造裂缝，理论上海底的水可能顺着这些地方渗到地表。你可以设想一种情形：细菌从海里上来，被辐射杀死在表面，你的仪器探测到那具尸体的光谱特征。但这里面的"如果"太多，一层套一层。

土卫二（Enceladus）给了个稍微靠谱的机会。它是土星的卫星，结构和木卫二类似，有地下海洋，很可能也接触岩石。但它的南极有巨大的喷泉，喷出来的物质看样子直接来自海洋。这意味着你可以让飞船穿过那道喷流，把物质兜住，直接测量。前提是兜住的速度不会把你想找的生命的痕迹撞碎。

## 外星人要是从轨道上看地球，会先看到板块

德克利尔和弗里德曼聊到一个有意思的假设：如果一支外星科考队悬在地球轨道上，只靠遥感写一份地球考察报告，他们会写什么。

她的第一反应是火山。然后是这个：

> "给足够的时间，你从轨道上能看出地球有板块构造。你能看到火山沿着这些线分布。"（凯瑟琳·德克利尔）

把地球上所有火山的位置标出来，它们排成几条清晰的线，那些线就是板块边界。你还能看到夏威夷那一串火山，从它们的排列能反推出板块在某个深部地幔柱上方移动。所以只要有足够长的观测时间，外星人仅凭火山的位置分布，就能推断出地球有板块构造，而这在太阳系里是独一份。

板块构造和宜居性的关系，德克利尔讲得很清楚。地表如果有物质循环，内部的新鲜物质被带上来，地表的旧物质被带下去，养分供应就一直被刷新。如果地表是停滞的，所有能被氧化的东西都氧化完了，生命能从里面榨取能量的反应也就到头了，整个系统卡在一个死点上。

所以从天体生物学家的角度看地球，会看到两件事：物质的循环，以及大气里异常高的氧气含量。加上合适的温度和液态水，这三样加起来足以把地球标成一个值得关注的宜居候选。

弗里德曼追问：那人类呢？外星人会注意到我们吗？

德克利尔的判断是，人类的生物量占比小得可以忽略。真要按数量算，他们可能先注意到蚂蚁。或者干脆注意到那些有直角和直线的东西：城市。因为自然界不长那样，硬边和直角违背基本的自然物理。至于灯光、电网这些，她不太确定外星人会不会识别成技术痕迹。

弗里德曼顺着往下推：如果外星人的测量手段是按数量而不是按尺寸排序，他们可能会把一座城市当成一个生物体，白天安静，晚上发光，作息规律得可疑。

## 天气预报在土卫六上失败过

每颗行星和卫星的天气都不一样，而且我们对它们的理解都很差。连大气环流的基本模式都说不清楚，为什么会形成那些风暴系统也说不清楚。

云是一个观测窗口。大气环流把某些物质从深处带到温度较低的高度，那些物质凝结成云。云出现在哪个高度，能反推环流的结构：是在赤道上升、两极下沉，还是存在多个环流单元。木星上还叠加了涡旋和反涡旋，那些朝相反方向移动的条带，可能在透露木星内部深处的物理状态。

云的成分按高度和温度可以推算。木星上的云是氨冰颗粒，天王星和海王星上是甲烷冰。不同的成分呈现不同的颜色。

天王星是个极端案例。它是躺着转的，轨道周期八十四年。地球的四季只因为赤道相对轨道面倾斜了一点点，阳光有时偏上有时偏下。天王星是十年直射北极，然后十年直射赤道，然后十年直射南极。按常理，这种加热方式应该把大气搅得天翻地覆。

结果它看起来相当平静。这件事本身就是信息：大气有重新分配热量的能力，有自我调节的成分，能扛住极端条件。也正因为如此，预测这种复杂系统如何演化极其困难。

德克利尔举了土卫六的例子。它是太阳系里研究得最透的大气之一，人们建立了全球环流模型，用来预测它下一个季节会发生什么。预测错了。

> "预测错的时候总是很兴奋，因为这意味着还有东西要学，你的理论不够用。"（凯瑟琳·德克利尔）

错了就得回去改理论，改到能对上为止。

## 小行星里躺着别人家的地核

主小行星带在火星和木星之间。那里的物质是太阳系形成时留下的残骸，不是从外面飞进来的。研究它的价值在于，那是构成地球和其他行星的原始材料，以及这些材料在太阳系历史上如何被重新分配。

小行星大致分两类。一类是古老天体，从太阳系形成时的物质盘里吸积出来，此后基本没变过。它们之间有碰撞，撞出来的碎片散开，你从轨道上能看出来这五十颗原本是同一颗。另一类她更感兴趣：那些本该长成行星、但中途被撞碎的对象的残骸。

太阳系早期有一批叫星子（planetesimal）的候选行星，形成时能量很足，有足够时间完成分化，重的沉下去形成核，轻的浮上来形成幔和壳。然后它们在大碰撞里被彻底打碎，碎片至今还飘在小行星带里。所以那些石头里，有的是一块幔，有的是一块核，有的是一块壳。

人类从来没有直接看到过任何一颗行星的核，也没见过深部地幔。地幔物质会沿着火山上来一点，我们能看到的只是很小一部分。那些碎片提供了一个窗口，让你能看到类似地球核幔的东西长什么样，前提是它还得在太空里被辐照几十亿年。

这里有个方法论上的现实。小行星太多了，单个盯住一颗解决不了大问题，绝大多数研究是统计性的：测几千颗、几十万颗的成分，看这种成分的大石头有多少、那种成分的小石头有多少，把整个带的统计特征拼出来，再拿去和太阳系形成的数值模拟结果对照。

望远镜对小行星的分辨能力很有限。大部分个体太小，看不清细节。能做的分类也停留在很粗的层面：亮不亮，光谱偏红还是偏蓝，有没有硅酸盐的特征吸收。我们知道太阳系是从什么材料形成的，然后拿这个先验知识去给它们归类。她说这里还有巨大的空白，尤其是这些表面在太空环境里如何变化，基本没搞清楚。

至于在小行星带里飞行难不难，答案是比想象中容易。那片区域物质总量很大，但空间极其空旷。真正的麻烦是有些小行星压根没有实心结构。有些是"碎石堆"（rubble pile），一堆物质靠微弱引力勉强聚在一起。你要落上去，得先搞清楚踩的是岩石还是沙堆。

已经有人去过并且把表面的物质舀回来了，正在实验室里分析。还有任务要去一颗疑似核碎片的物体上着陆，搞清楚它到底是什么。

## 阿波菲斯会从比同步卫星更近的地方掠过

小行星撞地球的风险是真实的。德克利尔说，我们还没有把所有的近地天体都编目，还在努力追踪更多，而漏掉一颗的后果可能是灾难性的。

她提到阿波菲斯（Apophis）。这颗小行星一度被认为在 2029 年有相当概率撞上地球，2036 年还有一次机会。后续研究排除了撞击可能，但它会靠得非常近。

> "它会从地球和月球之间距离的十分之一处掠过，据说比某些地球同步通信卫星还近。"（凯瑟琳·德克利尔）

弗里德曼在这里插了一段黑色幽默：真要有小行星冲地球来，科学界和政府大概会一路说"没事，只是擦肩而过"，直到最后一刻才说"算错了"。

德克利尔没有反驳这个玩笑的合理性。追踪这类天体确实困难，不确定性很大，观测弧段短的时候误差范围可以宽得吓人。

能不能像电影里那样派个人上去装核弹？理论上有。如果提前五年发现，根据天体大小和需要偏移的量，也许能推它一把。但所有情况都够用的方案并不存在。而且怎么操作高度依赖这颗小行星的性质：实心物体和碎石堆是两码事。你在碎石堆中间引爆一颗炸弹，炸开的碎块可能又靠引力重新聚拢，那就白干了。

弗里德曼从机器人角度补了一刀。他提到 MIT 的 Russ Tedrick 带的 DARPA 机器人挑战赛团队，全世界最聪明的一批人干了好几年，花了几百万美元，最后的成果是一段在 YouTube 上疯传的"机器人摔倒合集"。双足机器人在不平整地面上依然很吃力。而在小行星上远程操作，通信延迟和噪声让情况更接近那些失败的场景。控制精度能到 SpaceX 火箭回收那个水平，才有戏。而且这种事不该派人去，应该全交给机器人。

他对这件事的期待是长期的：一两百年后，太阳系里到处是小型探测器，有的远距离拍照，有的着陆，源源不断往回送数据。德克利尔同意这个方向。她提到 NASA 的思路正在变化，过去是攒一个大型任务把所有事都干完，测试做到极致，失败率压到最低。现在立方星（CubeSat）技术让造卫星和发射都便宜了，可以造一百个，每个只干一件事，分别扔到不同的小行星上。这是一种分布式的科学。

## 一块在太空里被磨圆的肥皂

奥陌陌（Oumuamua）是第一个被确认来自太阳系外的访客。它的两个特征让所有模型都为难。

一是形状。太阳系里自然形成的天体不会长成那样细长的条状，我们对球形的偏离通常很小。二是它在离开太阳系的路上加速了，一开始没人能解释。

德克利尔给出的两个假说都属于冰块。一种是从某个外星系的类冥王星天体上被撞下来的氮冰块，那颗天体被什么东西撞碎，其中一块飘进了我们的太阳系。另一种是"失败的太阳系"：分子云坍缩时质量不够，没形成恒星和行星，只留下一堆氢冰的团块，其中一块被抛出来，路过这里。

两种解释机制相通。冰块经过近日点后被太阳加热，氢或氮从朝向太阳的那一面升华，产生反冲，这就是加速度的来源。形状也是同一个机制塑造的：

> "一块肥皂一开始接近球形，你天天用它，最后会剩下又长又薄的一片，因为它被磨损了。同理，冰物质不断从表面升华，它就会变得又长又薄，然后加速飞出太阳系。"（凯瑟琳·德克利尔）

在科学上，她的立场很清楚。作为科学家她不能说"我排除了外星造物"这个可能性，因为没有反证。但她同时援引萨根的原则：非凡的主张需要非凡的证据。既然有能自洽解释的天然机制，把原因归给外星人就需要极强的理由。

弗里德曼的遗憾是另一回事。他觉得这东西从黑暗里冲出来，被我们瞥了一眼就走了，太浪费。宇宙里最省力的星际旅行方式，就是让东西自己飞过来。它可能来自另一个行星系，可能带来我们从未见过的一组材料，可能告诉我们别的行星系统怎么构成。而我们没有准备好，只能看着它离开。

好消息是这类探测正在系统化。天文学界在推进"时域天文学"，目标是全天空、全波段、不间断地监视。基于奥陌陌和鲍里索夫这两次的教训，下一次再有东西闯进来，该用哪些望远镜、能不能临时发射一个快速响应任务，都可以提前想好。

弗里德曼由此想到一个更宽的问题：如果宇宙里真有别的文明，我们最可能先看到的是他们的太空垃圾，或者中继节点、路标这类工程系统的产物，一堆本身没有智能、但强烈暗示智能存在的东西。我们找外星生命时，也许不该只盯着"能交流的智慧体"。

德克利尔的反驳很锋利：正因为我们不知道外星人的路标长什么样，寻找智慧产物反而更难识别。而做理论模型的人太擅长发明解释，奥陌陌那么反常，样本量只有一，我们却总能凑出一个漂亮的天然机制，然后心安理得地选最简单那个。

## 科学家太擅长给异常现象找解释了

弗里德曼讲了个故事。苹果的首席设计师乔纳森·伊维（Jony Ive）说，一个想法还在婴儿期时他不会告诉乔布斯，因为乔布斯会一脚踩过去，说这主意很蠢。

他把科学界比作乔布斯。科学方法这件武器太强，强到会碾碎那些还站不住的异常证据。奥陌陌这种级别的异常，我们只观测到一个，没法做统计，科学方法一上来就把它的特殊性消解掉了。

德克利尔承认这个张力是真的。科学方法的怀疑主义大部分时候是好事，否则我们会整天相信各种荒唐东西。但要求那么高的验证标准，代价是偶尔会错过真正有意思的东西，因为它没法被验证三次。

她补充了一个自己观察到的现象，这次批评的对象是同行：2020 年新冠疫情期间，她的一些同事让她很失望。太多人用权威的口吻说话，而不是用好奇的口吻。她认为那一年病毒学和生物学做出了极出色的工作，但对外沟通时"居高临下"远多于"激发兴趣"，这是让人沮丧的。科学界面对不确定性时，本来就该边承认不知道、边把已有的数据摆出来，而不是装作什么都清楚。

弗里德曼说，那百分之一的猜测是有价值的，它展示了一个人作为人的真实和好奇。我们终究是一群对周围世界好奇的猿类的后代。

德克利尔从这里切回自己的领域，说出了一件挺诚实的事：行星科学和天文学有一个特殊之处，好坏两面都有。它不直接影响人类。我们不是在研究病毒传播，也不是在研究可能摧毁城市的火山。所以这个领域可以更玩心一些，允许更多的猜测，猜错了也不会有人因此丧命。

弗里德曼接过话头往 AI 上引：在 AI 领域，他担心自己这行人太急于"把开关拨到打开看看会发生什么"，有时候应该更谨慎。

## 三本都不好读的书

德克利尔从童年起就疯狂读书，主要是小说，一直没停。她推荐了三本，先声明没有一本是轻松读物。

第一本是纳博科夫的《微暗的火》（Pale Fire）。这本书形式上是一首长诗，前面有一段序言，正文是诗，后面跟着大段注释。你读到中途才会意识到，整本书其实是一部小说。故事藏在诗和注释的缝隙里，慢慢浮出来，最后显出一个极其迷人的角色和这个角色运转的头脑。

吸引她的是那个形式：一本小说同时是一道智力拼图，答案在阅读过程中一点点展开。她后来找到了很多类似写法的作家，当代的代表是石黑一雄，几乎每本都是缓慢揭示，书里没发生什么大事，你就是想读下去，想知道他到底在慢慢给你揭示一个什么样的真相。

第二本是里尔克。他主要写诗，那组《杜伊诺哀歌》对她个人情感上的冲击很大，而且和天文学有某种关联。她讲得很坦白：

> "我们每个人都是独自走完一生的，每个个体的人类存在里都有一种深切的孤独。我怀疑我被天文学吸引，一部分原因就是太空那种浩瀚、空旷、荒凉，让内心的孤独变得可以接受。"（凯瑟琳·德克利尔）

里尔克把人类存在的荒凉和孤独转化成某种喜悦的东西，某种几乎有意义的东西。

弗里德曼接了一段：从工程角度看，我们对自己内部的孤独还远没有探索完。他希望造出帮助人探索自身孤独的 AI 系统。爱和友谊或许就是这么一个东西：两个孤独的生物在一个极短暂的时间里互相确认对方存在过，虽然这种连接相对两个意识之间真正可能达到的深度而言还很浅。

第三本是奥尔加·格鲁申（Olga Grushin）的《苏哈诺夫的梦境生活》（The Dream Life of Sukhanov）。她讲到这一刻才意识到，这又是一本缓慢揭示的书。一个俄罗斯父亲在逐渐失去理智的过程中和自己、和自己的过去和解。从头就能看出这个走向，她希望这不算剧透。

三本都很重。她说自己实在没有更轻松的可以推荐，石黑一雄已经算这批里最轻的了。

## 把技术当研究对象，而不只是工具

弗里德曼问她会给一个仰望星空的年轻人什么建议。

她先说不打算给人生层面的建议，然后给了一条非常具体的、她自己入行前没意识到的经验：你研究的问题和你使用的技术，两件事的重要性可能相当。

如果你对某个问题极有兴趣，但解决它必须使用的技术手段对你来说枯燥，你的工作会很痛苦，哪怕那个问题再激动人心。反过来，如果手上的技术本身让你兴奋，你每天都是开心的。

> "我痴迷太阳系，也喜欢望远镜，喜欢处理数据，喜欢琢磨望远镜的新用法，所以我找到了这个咬合点。但假如我感兴趣的是太阳系的动力学演化，轨道的长期变化，那我得做另一类工作，而那种工作我根本不觉得有意思。"（凯瑟琳·德克利尔）

她说这听起来是个不浪漫的考虑，把技术手段当成要考察的对象。但它对职业幸福感和科学生涯的影响非常深刻。

弗里德曼把这条建议提炼了一层：那些琐碎的、重复的、要耗费数年的、充满失败的活儿，如果你能从中找到乐趣，那才是选对路的信号。人们谈梦想、谈热爱、谈目标，说的都是那个宏大的东西，但真正把人送到那里的，是每天把时间投进去的那些无聊部分。如果那些无聊部分对你不无聊，你过的就是一种激动人心的生活。

他引用大卫·福斯特·华莱士的说法，生活的关键是不被无聊困住。他觉得这不现实，但你应该找到一个领域，在那里每件事都让你兴奋。

## 火烧还是冰冻

弗里德曼念了罗伯特·弗罗斯特的《火与冰》。有人说世界将终结于火，有人说终结于冰。他问德克利尔选哪个。

她选火。

> "我一直喜欢混乱。东西慢慢变冷、停下来、死掉，这个想法太压抑了，比爆炸、燃烧、被熔岩覆盖压抑得多。那种活动本身，在某种意义上赋予了它更多意义。"（凯瑟琳·德克利尔）

这个选择和她的研究对象是一致的。她喜欢处于极端的那些天体，不怎么在意地球这种宜居的好地方。金星有硫酸云，地表热得离谱、压强惊人，可能现在还有火山活动。木卫一是太阳系最狂暴的地方。她的判断是，如果一套解释行星和卫星的框架能把这些极端的家伙也装进去，那才算真的通过了检验，才真的叫理解。

她也谈到了火星殖民。她相信只要人类存续得够久，没被自己或者别的东西灭掉，终有一天能殖民其他行星，但不会在她有生之年。去一趟待几个月是可以想象的，殖民是另一回事。

温度、气压、辐射，这些障碍她认为都能靠技术解决。她把关键问题指向自给自足：你得靠火星上已有的资源生产食物、生产氧气，让人能持续活下去。带过去的一切都是有限的。从"带齐所有生存物资去访问"到"真的住下来"，中间隔着一道巨大的鸿沟。

弗里德曼提了个细节：火星上最容易搞的蛋白质来源是养昆虫。在建立起农业体系之前，最省事的动物蛋白大概就是虫子。他说这画面不太美好，怕虫的人得做好心理准备。德克利尔笑着接话说，也许该有人去搞抗辐射昆虫的基因工程。他补了一句自嘲：他在奥斯汀做过一次过敏测试，除了蟑螂，什么虫子都不过敏。这下有了不去火星第一梯队的正当理由。

玩笑归玩笑，她本人是会去的。她说自己喜欢挑战，喜欢那种死亡概率不太低的事情，因为这会让她更珍惜活着。冥想死亡让人更懂得生命的价值，而当这种冥想被任务的难度强行摆在你面前时，她享受那个过程。大多数人不是这样，但她喜欢那种纯粹为了探索而出发的艰难旅程，去向未知，去看看人的心智和身体到底能到什么边界。她说，不然这一趟旅程是为了什么。

她补了一个来处。她成长于苏联，冷战和太空竞赛在文化里留下的那种对太空的热爱，浸润过她。父亲是科学家，她从小就觉得人类向星辰进发这件事令人兴奋。她不确定今天的美国文化里这种情绪还剩多少，马斯克把它拉回来了一些，火箭、出发、往外走的那种兴奋。

## 金星上那点磷化氢

2020 年 9 月，一个团队宣布在金星大气中探测到磷化氢。这条新闻当年刷遍全网。他们声称试遍了所有能想到的非生物机制，都产不出这个量，而生物过程会产生磷化氢。推理链条就这么搭起来了。

德克利尔的判断很直接：她个人不相信那次探测本身成立。

理由是信号太弱。只探测到一个吸收线，为了把这么弱的信号从数据里挖出来，得用理由是信号太弱。只探测到一个吸收线，为了把这么弱的信号从数据里挖出来，得用上一整套非常复杂的处理手段。这么处理过的结果，有可能是噪声，有可能是被污染的数据。它没有达到历史上被称为"探测"所应有的严谨程度。

弗里德曼把问题推到更一般的一层：从远处读出一颗行星大气的成分，然后据此下关于生命的结论，这条路本身就很滑。她同意，说那次声称从探测走向生命的推理，遭到了大量批评。而更靠前的一环，探测本身，就已经不牢靠。

不过她还是给了一句温和的话：不管怎样，人类显然极其渴望找到生命。这一点从消息传开时的反应就能看出来。

## 薄薄一层膜，和它下面的一切

弗里德曼问她，如果以系外科学家的视角给地球写一份一页纸的考察报告，会写什么。她的第一反应还是火山，然后讲出了一个行星科学里挺根本的困境。

望远镜和飞船能看到的，只是星球外面薄薄的一层皮。绝大部分体积完全够不着。你最多往下钻一米，那还是皮。地球也一样，人类挖不深，最深的那口井相对地球半径来说微不足道。

所以行星科学很大一部分工作，是盯着表面看，然后反推下面在发生什么。这是一种间接的侦查，靠零散的线索拼一个看不见的内部。

从这个角度看地球，最有说服力的证据就是板块构造。把火山的位置画在地图上，它们排成几条线，那些线勾勒出板块的边界。夏威夷那一串火山从西北向东南逐个变年轻，能反推出板块在一块固定的深部地幔柱上方缓慢移动。这些规律人类自己花了很久才想明白，一个外星观察者只要有足够长的观测时间，也能从火山分布里读出同样的结论。

而这件事在太阳系里是独一份。其他行星没有板块构造。木卫一那么猛烈的火山活动也不是板块构造，它是岩浆在完整而冰冷的地壳上直接打洞冲出来，热管火山。两件事看起来都是火山，底层机制完全不同。

德克利尔说到这里，把这条线索和宜居性接上了。板块构造之所以重要，是因为它让地表物质持续循环。新的物质从内部被带上来，旧的物质被拖下去，养分供应不断刷新。没有循环的地表会走向停滞，所有能反应的东西都反应完，生命能榨取的能量也就见底了。所以在评估一颗行星是否宜居时，板块构造是一个分量很重的指标。

弗里德曼在这段对话里插了一句玩笑，说外星人大概一眼就能看出地球上有城市，因为硬边和直角违背自然物理。德克利尔没有完全接下这个推论。她提醒说，真要按生物量或者个体数量来排序，人类在城市之外的那些东西面前排得很靠后。微生物、昆虫、鱼类，数量上都是压倒性的。城市显眼，因为它的形状不自然；但显眼和重要是两件事。

## 一层皮之外，全是未知

整个对话里，德克利尔反复回到同一个方法论上的谦卑。

行星科学能观测的只是表面，能取样的是表面，能钻的深度相对于星球半径可以忽略。而关于内部的一切，靠的都是间接推断，靠的是把表面的现象和物理模型对起来，再找证据验证。

这种局限反而给了她研究的乐趣。她最喜欢的那些天体，恰恰是数据最少、问题最大、还停留在粗线条上的地方。木卫一几十年前就被探测器拍过，但今天的望远镜还在给它添新信息。外太阳系的卫星，绝大多数连像样的照片都没有，只有远处的光谱，一个偏红或偏蓝的信号，和一堆待解释的异常。

她把这种状态称为"发现空间"。未知越多，空间越大。行星我们已经围着转了半个多世纪，卫星才刚刚开始被当作目的地来打量。

所以当被问到最喜欢哪颗行星时，她的答案还是绕回卫星。她承认这对行星不公平。火星上有没有过生命是个巨大的问题，人类往那儿送了一堆机器人去追问。但卫星上能问的问题是更底层的那种：这些世界怎么运作，为什么每一颗都长成了和别人不一样的样子，为什么同样的物理规律在不同的初始条件下能长出这么多种结局。

关于地球生命的起源，她的态度同样是承认不知道。她提到，我们甚至不清楚生命在地球上独立起源过几次，一次还是一千次。宇宙里别处有没有生命，更是没有任何实际信息。她谈到德雷克方程时说，自己大学一年级第一次看到这个方程时觉得荒唐，把一堆未知量摆在一起，好像把无知写成了一个公式。现在她的理解变了：这个方程的价值在于提供了一套语言，让人类能就这个话题有条理地对话，把影响外星文明数量的因素一项项拆开。它本来就不是用来算出答案的。

弗里德曼问她愿不愿意押注。她说愿意押有外星人，但不愿意押自己这辈子能拿到确凿证据。他对"确凿"这个词有意见，觉得人类太自恋，很可能即使外星智慧就在眼前也识别不出来。树木、岩石、思想、意识本身，都可能以我们无法感知的时间尺度和物理尺度在运作。他担心人类会被自己的感知框架限制住，只认得和我们类似的、以声音和文字交流的智慧形态。

德克利尔的回应比较冷静。她说，正因如此，寻找智慧产物反而更难，因为我们不知道产物该长什么样。而寻找智慧生命的好处在于，万一撞上了，我们至少有更大的概率认出来。这个判断里没有乐观，只有对识别门槛的估计。

## 四个小时里那些没说完的

这场对话横跨的内容很杂。冥王星的身份、卫星的分类、潮汐加热怎么熔掉一颗星球的内部、木卫一的熔岩幕和二氧化硫雪、木卫二海底的岩石与水的界面、土卫二南极喷向太空的海洋物质、土卫六大气里正在进行的有机化学、奥陌陌那块被磨成细长条的冰、小行星带里那些别人家的地核碎片、阿波菲斯擦着同步卫星轨道飞过去、金星那点站不住的磷化氢、三本不好读的小说、弗罗斯特的《火与冰》。

贯穿这些话题的是一种相当一致的态度：对分类体系不在意，对未知保持兴奋，对异常现象先试着用已知物理解释，解释不通就老老实实承认不知道。她不给自己的领域贴高大上的标签，反而说这个领域不直接影响人类，所以可以更玩心一点。

她也不掩饰这套方法的代价。科学方法太强，强到会碾碎还站不住的证据。奥陌陌那种级别的异常，我们只有一个样本，做不了统计，于是天然解释一出来，特殊性就被消解掉了。这谈不上科学家的恶意，它是方法的固有属性。大部分时候这是好事，否则我们会整天相信荒唐东西。但偶尔，它会让你错过真正有意思的东西，因为它没法被验证三次。

她的处理方式是把两条线同时留着。该严谨的地方严谨，该好奇的地方别装。她批评 2020 年一些同行面对疫情时用的是权威口吻而非好奇口吻，说科学界面对不确定性时本该边承认不知道、边把已有的数据摆出来。

她也说了自己为什么喜欢那些极端的天体。地球这种宜居的好地方不是她的偏好所在，金星、木卫一这种又热又毒又暴烈的地方才让她着迷。她的理由很硬核：一套解释行星和卫星的框架，如果能把最极端的案例也装进去，那才算真的通过了检验。舒服的样本不考验理论，极端的样本才考验。

卡尔·萨根在那期节目的结尾留了一段话，说的是土卫六：那些分子像天降的甘露一样下了四十亿年，可能还完好地待在那里，深度冻结，等着来自地球的化学家。这句话恰好把德克利尔整个工作的动机概括了。太阳系里那些最遥远、最寒冷、最没人去的地方，可能保存着最原始的信息，只是我们暂时还没有工具去取。

她讲这些的时候，语气里没有那种科普常见的煽动。她只是把一个个具体的问题摊开：这颗卫星的热从哪来，那片海的底部有没有岩石，这个异常的加速度能不能用升华解释，这条光谱线够不够强。这些问题都很小，但每一个后面都挂着一整片空白。她说自己在这些空白里待得很舒服，因为那里还没有人下过结论。

谈到将来，她给出的画面也很朴素。小型的、便宜的探测器，一个只做一件事，造很多个，撒出去。有人管这叫分布式的科学，她大概更愿意说，这就是在有限技术条件下能采集到最多信息的方式。没有宏大叙事，只有更多的样本、更长的观测、更细的光谱。

至于人类会不会成为多行星物种，她的回答保持了她一贯的分寸感。会，只要时间够长，只要没被什么先灭掉。不会在她有生之年。去一趟和住下来之间隔着鸿沟，鸿沟的名字叫自给自足。

## 普通人可以怎么用这些

- 给孩子解释冥王星时，别只说"因为它太小"。真正的原因是它没有清空自己的轨道。这个标准同样能解释谷神星两百多年里在行星、小行星、矮行星之间来回换身份，也能解释为什么国际天文学联合会那套定义连系外行星都排除了。
- 关注探测任务时，把注意力从行星分一点给卫星。木卫一、木卫二、土卫二、土卫六这几个名字背后是太阳系探索的下一个前沿，未来二三十年的重大发现很可能出在这里。
- 看到一条"发现生命"的新闻时，先问两个问题：探测本身有多强，从探测到生命的推理跨了几步。金星磷化氢那次，第一步就不牢。
- 如果你在考虑做科研，把"用什么技术"和"研究什么问题"放在同等位置来评估。技术手段天天要用，问题只是一面旗。旗再漂亮，每天的活儿让你痛苦，这条路走不长。
- 想找自己真正适合的方向，可以观察自己在哪类"无聊"的事上不觉得无聊。重复的、琐碎的、要耗上数年的那些环节，如果你能从中找到乐趣，那大概就是你可以长期待下去的地方。
- 读奥陌陌这类报道时，留意"天然解释"和"外星解释"各自需要多少额外假设。萨根那条原则好用：非凡的主张需要非凡的证据。同时也别丢掉那百分之一的好奇，因为科学方法太擅长消解异常，偶尔会碾碎真东西。
- 判断一个天体是否值得关注，试着绕开"它叫什么"。一个世界有火山、有大气、有海洋、有地质活动，它叫行星还是叫卫星，跟它能告诉我们什么没有关系。
- 对任何关于内部的结论保持一点距离。望远镜只看得见表面那一层皮，剩下的一切都是推断。别人说得再确定，也可以问一句：这个结论是靠哪几条间接线索拼出来的。