太空螞蟻

沈羨云

“哥倫比亞”號(hào)的殉葬者

2003年1月16日，“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)升空了，這是一次“科學(xué)研究之旅”。艙內(nèi)的7名航天員分成兩組，日夜不停地進(jìn)行著生物學(xué)、物理學(xué)、地理學(xué)和空間科學(xué)的研究。在這些研究中，有一項(xiàng)是來自紐約州錫拉丘茲市學(xué)生們的“太空螞蟻”實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們將螞蟻放到一個(gè)稱之為“螞蟻工坊”的容器中，讓航天員帶到太空，航天員們?cè)谔沼^察螞蟻工坊中螞蟻的行為、筑巢的情況，拍攝下螞蟻的工作情況，并將這些資料通過航天飛機(jī)的通信下行線傳給地面的學(xué)生。學(xué)生進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的是為了了解太空失重環(huán)境對(duì)螞蟻的行為和筑巢有什么影響。

航天員們?cè)谔者M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)很順利，16天飛行中，航天員完成了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中包括學(xué)生們的“太空螞蟻”實(shí)驗(yàn)。正當(dāng)?shù)孛娴膶W(xué)生翹首以待地等待“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)凱旋歸來，將他們寶貝“螞蟻工坊”帶回地面的時(shí)候，噩耗傳來?！案鐐惐葋啞碧?hào)航天飛機(jī)在重返大氣層的時(shí)候，超高溫的氣體從一個(gè)裂縫中進(jìn)入機(jī)身，導(dǎo)致航天飛機(jī)爆炸解體，轟隆的巨響聲伴隨著航天飛機(jī)碎片劃出的道道白煙，載人航天史上的又一次災(zāi)難發(fā)生了。7名航天員全部遇難，15只螞蟻也成為他們的殉葬品。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象——收獲蟻

實(shí)驗(yàn)的螞蟻從哪里來?外面地里有的是螞蟻，是否捉一些就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了?不行。要進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可不能那么隨意，尤其在太空進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的要求是十分嚴(yán)格的。太空螞蟻必須滿足以下條件：1)在土壤中會(huì)做巢挖洞，不會(huì)主動(dòng)叮咬人；2)螞蟻的個(gè)頭要大，以便容易觀察它們?cè)谖浵伖し恢械墓ぷ髑闆r；3)選同一個(gè)窩里的螞蟻，不同窩的螞蟻會(huì)相互攻擊直至死亡；4)必須是工蟻，因?yàn)楣は佋谖浵伖し焕锸遣粫?huì)繁殖的，不會(huì)造成螞蟻工坊中出現(xiàn)越來越多的螞蟻；5)所選的螞蟻應(yīng)該能夠很好地適應(yīng)太空飛行環(huán)境。因此，這次上天的螞蟻，是學(xué)生們經(jīng)過精挑細(xì)選的、生活在美國(guó)西部的一種叫做收獲蟻的螞蟻。這種螞蟻非常強(qiáng)壯，個(gè)頭大，在它們穿過地道進(jìn)入到新挖掘的洞穴的時(shí)候很容易被發(fā)現(xiàn)。它們有一個(gè)大大的下顎，是挖巢筑窩的能手，它們通常會(huì)在沙灘或者泥土中建立自己的殖民地，穿過地面來形成它們的護(hù)堤。像選拔航天員一樣，上天的15只收獲蟻經(jīng)過重重考驗(yàn)，是從眾多的同伴中選出的佼佼者，它們被裝在一個(gè)稱之為螞蟻工坊的容器中隨著航天員被火箭發(fā)射到太空。

螞蟻工坊

螞蟻工坊是一個(gè)灌注了藍(lán)色夢(mèng)幻般凝膠的容器，這種凝膠源于航天技術(shù)，是美國(guó)航空航天局專門為太空實(shí)驗(yàn)研發(fā)的。它是從天然海洋生物中提取的，經(jīng)過殺菌、消毒處理，保證里面沒有有害的細(xì)菌。因?yàn)槲浵佉热舜嗳醯枚?，所以?duì)凝膠中重金屬及微生物等衛(wèi)生指標(biāo)的要求比許多食品還要高。在進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒有讓螞蟻在土壤中筑巢，而在凝膠中筑巢的原因是與太空的特殊條件有關(guān)的。首先，太空螞蟻要參與航天飛機(jī)的整個(gè)發(fā)射過程，螞蟻飛往太空和返回時(shí)，要承受巨大的壓力和振動(dòng)，這種壓力和振動(dòng)可能使土壤做的巢穴完全毀滅，而凝膠有本事對(duì)抗它們。其次，航天員在太空必須觀察失重狀態(tài)下螞蟻挖掘隧道的全過程，并攝錄下來，凝膠是一種透明的膠體，通過透明的膠體可以清晰地觀察到螞蟻構(gòu)筑三維空間隧道的全過程，看到螞蟻工作、交流、休息、哺喂、爭(zhēng)執(zhí)等等行為，而土壤達(dá)不到這個(gè)要求。第三，在太空要喂養(yǎng)螞蟻是很困難的，食物會(huì)漂浮在容器里，螞蟻根本吃不到，而凝膠體里含有螞蟻所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分，不需要額外給螞蟻喂任何其他的東西，小螞蟻們就能在螞蟻工坊里快樂、安靜地生活幾個(gè)月。第四，螞蟻工坊的凝膠體對(duì)人體和螞蟻完全無害，不會(huì)對(duì)座艙環(huán)境造成污染和危害航天員的健康。

現(xiàn)在這種為學(xué)生進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)用的螞蟻工坊已經(jīng)開發(fā)成為時(shí)尚的玩具，它讓你不用怎么操心就可以飼養(yǎng)可愛的小寵物。當(dāng)你觀看螞蟻在螞蟻工坊中辛勤地操作時(shí)，它會(huì)給你帶來意想不到的快樂和感動(dòng)，你從中也會(huì)領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)到很多東西。

太空螞蟻實(shí)驗(yàn)的歷程

太空螞蟻實(shí)驗(yàn)是從2000年開始的。當(dāng)時(shí)，有一項(xiàng)太空動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和一項(xiàng)太空植物實(shí)驗(yàn)讓福勒中學(xué)的學(xué)生們選擇，福勒中學(xué)的學(xué)生們對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)更感興趣，于是選擇了前者。讓什么動(dòng)物上天呢?學(xué)生們經(jīng)過大量的調(diào)研工作，最后決定進(jìn)行太空螞蟻實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的原因是盡管螞蟻在地球上已經(jīng)生活了幾萬年，是所有動(dòng)物中“人口”最多的一種昆蟲，但是人們對(duì)它的了解還太少。尤其是在太空中，從來還沒有進(jìn)行過螞蟻實(shí)驗(yàn)。而且，螞蟻個(gè)頭、重量和體積都小，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)備也簡(jiǎn)單，適合進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)。

為了進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們?cè)诘孛骈喿x了大量有關(guān)螞蟻的書籍，觀察地面螞蟻的行為和筑巢的過程，學(xué)習(xí)有關(guān)的航天知識(shí)和如何進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。雖然這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，但是要在太空中進(jìn)行卻有很多事情要做。例如，要選拔出適合太空實(shí)驗(yàn)的收獲蟻，要進(jìn)行合理的分組，要研制固定“螞蟻?zhàn)鞣弧钡难b置等等。福勒中學(xué)的學(xué)生在錫拉丘茲大學(xué)研究人員的幫助下用了3年的時(shí)間才研制出將螞蟻工坊固定在航天飛機(jī)上的裝置。

獲得的結(jié)果

“哥倫比亞”號(hào)事件發(fā)生后，福勒中學(xué)學(xué)生們的心情十分沉重，他們最初只沉湎于悲痛的情緒中，想了解哥倫比亞號(hào)失事的真相。幾天之后，為了紀(jì)念殉難的7名航天員，他們消沉的情緒轉(zhuǎn)化成一種全力以赴完成他們實(shí)驗(yàn)的決心。航天飛機(jī)的失事沒有阻止學(xué)生們繼續(xù)科學(xué)探索的決心，他們化悲痛為力量，全心全意地投入到對(duì)已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)的工作中去。

在“哥倫比亞”航天飛機(jī)飛行的16天中，航天員每天多次地觀察和拍攝螞蟻的行為和筑巢進(jìn)程，共進(jìn)行80多次實(shí)驗(yàn)，航天員們將實(shí)驗(yàn)的情況及時(shí)地傳送到地面。學(xué)生們從一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)鏈接中下載每日數(shù)據(jù)，對(duì)所收集的資料進(jìn)行了回顧和分析，其中包括螞蟻行為的錄像和靜態(tài)照片。最后，他們寫出了研究報(bào)告。

在科學(xué)家和孩子們的心中，預(yù)料螞蟻也會(huì)像航天員在太空一樣，分不清上下，行動(dòng)遲緩，他們估計(jì)太空螞蟻筑巢的速度一定減慢。但是，觀看太空發(fā)回的照片和錄像，出乎學(xué)生們的預(yù)料，太空螞蟻比地面的螞蟻更活躍，螞蟻像瘋子一樣發(fā)瘋地挖著地道。但是，他們挖隧道的方式與地面螞蟻不同。地面的螞蟻是沿著螞蟻工坊的四周挖隧道，而太空螞蟻挖隧道的方向沒有規(guī)律，更隨意。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況，是太空的失重環(huán)境“迷惑”了螞蟻，還是其他的原因，至今還是一個(gè)謎，這激勵(lì)了科學(xué)家和學(xué)生們想繼續(xù)研究的決心。

這次太空螞蟻實(shí)驗(yàn)雖然沒有得到最后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但目的達(dá)到了。整個(gè)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生參加和完成的。這次實(shí)驗(yàn)，增長(zhǎng)了學(xué)生們的很多知識(shí)，鍛煉了他們的觀察能力、思維能力、動(dòng)手能力，開發(fā)了他們的潛能智力，這次實(shí)驗(yàn)還能夠引領(lǐng)一些孩子從此走上研究自然、探究太空生命科學(xué)的道路。

[責(zé)任編輯蒲暉]