科学破译《阿凡达》：卫星或成人类未来家园

　　北京时间1月11日消息，据美国广播公司(ABC)报道，科幻巨作《阿凡达》目前正在全球热映。飘浮在半空中的山脉和像拉斯维加斯大道夜景一样闪光的生物群落，似乎没有任何的现实依据。其实并非如此，这位好莱坞大导演最奇异的一些想象往往具有一定的科学可能性，以下是最能体现这一点的几个典型例证。

　　飘浮的哈利路亚山脉

　　在《阿凡达》中，哈利路亚山脉像浮标一样飘浮在空中，虽然影片从始至终未给出明确的答案，原因却贯穿于故事当中。这一奇特现象同超导体有关。一旦在磁场出现，超导体就能飘浮，而《阿凡达》中的外星世界潘多拉，本身就是一个巨大的超导体。从一开始，影片就告诉观众，人类要去潘多拉星球寻找稀有矿藏Unobtanium。Unobtanium其实就是终极超导体。

　　在卡梅隆描绘的世界里，Unobtanium具有导电性，而且室温对它的这种特性丝毫没有影响。当前最好的超导体只能在室温低于零下200华氏度的条件下工作。Unobtanium仅存在于潘多拉星球上，这种稀有矿藏的发现给地球上的技术带来彻底变革，而人类未来的经济发展则完全依赖于它。不过，在潘多拉星球，满载Unobtanium的整座山飘浮于这个奇幻世界的巨大磁场内。为了让观众全面了解《阿凡达》背后的科学，卡梅隆和他的团队准备了长达380页的官方百科全书“Pandorapedia”，解释这种山川形成的构造地质学。

　　激发卡梅隆想象的自然现象

　　事实上，这些山川一直向上飘荡。之所以发生这种情况，是因为潘多拉星球不是行星，而是一个土星大小的气态巨行星(虚构的行星“波吕斐摩斯”)的卫星。气态巨行星的卫星不断受到引力的压力而变形。例如，木星的卫星木卫一受到木星及其他大卫星引力的剧烈影响，以致于具有“地面潮汐”(ground tide)——地面就像地球上的海潮一样起伏。科学家称，在木星的第二颗卫星木卫二上，这些潮汐力不断加热卫星内部，最终令其外壳部分融化，在冰层下产生液态水海洋。

　　在《阿凡达》的潘多拉星球上，潮汐压力令地面裂开，使哈利路亚山脉这样的群山在空中飘荡。随《阿凡达》同时推出的一本书《阿凡达：潘多拉生物与社会历史秘密报告》解释了更大的地理进程：“这种能量驱动大陆以快于地球上的速度漂移，鉴于压力增加，构造板块大面积裂开。”

　　发光植物体

　　正是卡梅隆对深海的无比痴迷，使得影史最成功的影片之一——《泰坦尼克号》——的问世。《阿凡达》的创作同样体现了卡梅隆的这种情怀。阳光只能透过海水表层，这使得海草等植物仅能生活在浅海或大洋表层。不过，生物具有谜一般的特征——生物发光(bioluminescence)，即生物体可以自己造光。萤火虫或许是最明显的例证，但深海生物发光鱼则告诉我们一个截然不同的故事：大自然的光一旦被夺去，它亦能自己发光。在潘多拉星球，夜晚时长是地球白天时长的数倍，卡梅隆以此表明一种态度，即完整的生物发光生态系统或能存在。

　　正是基于这一点，卡梅隆决定让潘多拉星球成为卫星而非行星。包括地球在内的行星往往会“锁定”它们的行星，一面永远朝向行星，另一面则永远朝向浩瀚的太空。也就是说，卫星上的一天，相当于其绕行星轨道一圈的时间。通过观察月球所处的不同阶段，其实可以实时了解月球的时间。如果在地球上看到满月，那么说明面向地球的月球一侧恰逢正午。看到新月，则说明朝向地球的月球一侧恰逢午夜。也就是说，月球上的一天大约相当于地球的27天，这意味着月球的夜晚比地球更漫长。

　　卫星——人类未来的家园

　　卫星上会有生命吗？可能有吧。事实上，卡梅隆之所以将潘多拉星球作为一颗卫星，或许是他听说了最新的科学发现。天文学家依旧在所谓的“可居住区”(Goldilocks Zone)寻找像地球一样的行星——质量小、岩质。在这个区域，行星距其恒星远近适度，因为过近对维持生命至关重要的水会蒸发，而过远水又会结成冰。然而，寻找质量小的行星难度太大。相反，科学家在恒星周围的适居区发现了像土星一样的气态巨行星。

　　这些行星不适宜居住，但它们的卫星或许可以。这使得卫星成为科学家寻找外星生命的理想地点。美国哈佛-史密森天体物理学研究中心的天文学家利萨-卡顿内格(Lisa Kaltenegger)在接受采访时表示：“在太阳系中，所有气态巨行星都有岩质和冰质卫星。这增大了像木星一样的系外行星也拥有卫星的可能性。其中一些或许大小与地球相仿，可以留住大气层。”

　　问题是，气态巨行星会释放巨量辐射物。以木星的卫星木卫一为例，这颗星球上每天的辐射量是致死剂量的4000倍。不过，在《阿凡达》一片，卡梅隆再次运用科学知识解决了科学本身面临的问题——潘多拉星球超导性产生的强烈磁场令辐射物远离这颗星球。影片中有一个镜头相信给许多观众留下深刻印象，那就是壮观的极光在头顶起舞。

　　事实上，这是纯粹的科学，没有丝毫掺假和敷衍。《阿凡达：潘多拉生物与社会历史秘密报告》对此解释说，潘多拉星球及其行星磁场的相互作用“引起两个天体上电子活动骤增，出现大规模极光暴和其他电磁现象。”这种磁场可能还引起了影片高潮处岩石形成圆弧状的奇特现象。(孝文)