令人惊讶的火星生命之路:首先,进入地下?

欧空局罗塞塔号宇宙飞船上的欧西里斯仪器在2007年2月飞越火星时拍摄的火星真实彩色图像。

在我们在火星上生活之前,我们需要证明我们可以在地下生活吗?

这种思想实验和可能的路径在未来主义中可以找到艾米·韦伯(@amywebb)新书创世纪机器:我们在合成生物学时代重写生命的探索,与微生物学家和遗传学家共同撰写安德鲁·塞尔.著名计算机科学家Rana el Kaliouby将这本书描述为“合成生物学这一跨学科领域的路线图,正如我们所知,它将永远重塑生活。”

这本书的第三部分以虚构的、推测的场景的形式探讨了不同的未来。

这些场景描述了世界将如何发展,前提是我们今天所知道的事实。这些都是近期可信的发展,是当前趋势线的合理延伸,并非科幻小说。它们也是排练未来的机会,从军事战略家到首席执行官,每个人都在使用这些结构化的思维练习。

场景4,“地下”,节选自创世纪机器经允许,篇幅稍作修改。

请享受!

地下

几十年来,特斯拉和SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克一直坚持认为,人类长期生存的最佳机会是最终成为一个多星球物种。他指出,地球大气中碳聚集的水平升高、极端干旱和生物多样性的丧失是一场即将到来的灾难的前兆。2016年,他开始开发一个名为“星际飞船”的项目,该项目旨在在地球、月球和火星之间运送货物,最终运送100名乘客。到2021年,美国宇航局与SpaceX公司签约,为其阿尔忒弥斯计划开发一种改进的星际飞船。马斯克专注于建造最终维持生命所需的核心基础设施,无论是在地球上,还是在月球、火星,甚至更远的地方。但马斯克意识到,他无法独自建造一个外星球的生活环境。马斯克是个爱表演的人,他的个人财富接近1万亿美元,他宣布了一项名为“殖民地奖”的大胆比赛。他会奖励任何一个团队10亿美元,只要他们能够建造并运营一个可容纳100人的地下密闭殖民地,为期两年。换句话说,这是终极的火星模拟。1、2、3

马斯克知道,为了让人类在地球之外茁壮成长,再生系统需要开发出前所未有的规模。4国际空间站曾经容纳过13名宇航员,但通常一次只有6到7名宇航员住在国际空间站。殖民者还需要应对长时间的监禁。典型的国际空间站任务大约是6个月。5美国宇航局宇航员斯科特·凯利在太空中度过了近一年的时间。上世纪90年代,宇航员瓦列里·波利亚科夫(Valeri Polyakov)在和平号空间站上停留了437天,创下了单次任务的记录。6要理解100人的封闭社会,一个更好的例子是潜艇——但即使在这里,最长的水下无人支持任务也达到了111天。开云体育官网首页入口下载7要想获得殖民地奖,就必须把门密封700多天。

比赛规则设计得很简单。参赛者需要在封闭的生活环境中安装和组装气罐。这些容器最初是空的、模块化的、自给自足的空间,可以装进火箭的货舱,可以配置为生活区、科学实验室、农场、学校、水处理系统、制造设施,以及任何被认为是支持社区的必要设施。殖民地被鼓励包括支持音乐会、体育和其他娱乐形式的设施。8一旦配置完毕并装上补给,舱门将被密封,任务开始计时。我们的目标不是重新发明巴克敏斯特·富勒的测地线圆顶。它是发明全新的模块化结构网络——使用类似于明尼阿波利斯空中通道系统的东西,这是世界上最大的封闭结构和桥梁连续系统——最终可以扩展成一个城市。随着时间的推移,这样的计划将复制极端天气成为我们新常态之前生活的某些方面。

除了容器的重新配置计划和模拟,参赛者还被要求提交一份潜在的殖民地居民名单,他们选择的理由,以及一份确保生活质量的详细计划。有一个重要的警告:这个群体不可能只是由一群无忧无虑的20多岁的年轻人组成,在过去的宁静岁月里,他们可能会参加科切拉音乐节。每个殖民地都必须反映社会的各个方面:家庭、没有孩子的夫妇和单身人士的混合体。该奖项在一定程度上是为了测试一个封闭系统中的人口扩张。这意味着必须建立管理怀孕、分娩和婴儿护理以及各种健康问题和生命各个阶段的设施。9

没有要求或配额来确保思想、意识形态、种族、民族、国籍或文化的多样性。也没有规定防止某些人被排除在殖民地之外。如果一个小组能在模拟中证明其计划可以维持两年的生命,如果他们能解释居民如何工作、上学、接受医疗、培养资源,并在殖民地内保持平衡,他们就有资格晋升。

被选中的团队将有11年的时间来建造、改进并在他们的结构中生活。在发生系统故障或需要对配置进行重大更改的情况下,任何殖民地都可以重置时钟并重新开始,只要它们在11年的限制内有足够的剩余时间。10成功完工后,获得10亿美元奖金的殖民地数量没有限制。

colony将得到马斯克旗下多家公司的支持,包括spacex、特斯拉、The Boring Company(他的隧道和地下基础设施公司)、Chia(节能区块链和智能交易平台)、NovoFarm(室内精准农业公司)、Neuralink(植入式脑机接口公司)和Programmable Matter(可以根据环境或用户输入进行变形的材料制造商)。11、12、13所示可行性研究和基础设施探路者已经完成,所以一个关键问题是选址:未来的火星殖民地将需要建在地下。火星缺乏磁场,表面的辐射水平高得危险。表面是冷的。地下建筑将提供辐射屏蔽和隔热。14日,15日,16岁

隧道将由The Boring Company建造。它的自动化普鲁弗洛克V机器可以“海豚”,这意味着它们可以从地面发射,以每天近1英里的速度在地下挖洞,完成后再浮出水面。特斯拉生产的不锈钢钢瓶正好能装进这些隧道里。它们就像集装箱,只是形状像品客薯片罐,并有电力驱动系统,所以它们可以靠自己的力量缓慢移动。罐子的内部可以定制,以容纳几乎任何东西,如私人宿舍,水培农场,或外科手术设施。它们可以在短时间内独立运行,但通常会连接在一起,形成更复杂的系统,最直接的配置是链条,就像地铁列车一样。特斯拉还建造了太阳能和电池系统,而SpaceX则利用其Starlink卫星处理运输和通信。这些公司根据与NASA的合同在月球上安装了系统。殖民地会有充足的电力和带宽。

殖民地奖团队被允许使用这项研究来支持他们的设计。数字计划、模型和规格可以在网上找到,空罐可以从特斯拉以每个25万美元的价格购买。对团队来说,最大的挑战是组装、填充和操作完整的系统。

马斯克在给那些争夺殖民地奖的人的指示中明确表示,雄心壮志将得到回报:

我们的目标是创造可居住的地方,不仅是居住,而且是生活。建立一个殖民地,在那里你和你的家人可以茁壮成长,有合适的人,并考虑如何继续发展,成为完全自我维持。

殖民者被要求为他们的计划自筹资金,包括支付殖民地开发人员的工资和殖民者自己的工资。对成功殖民地的10亿美元奖励将用于偿还投资者,支付奖金,并可能为进一步的扩张提供资金。马斯克认为,这种模式将激励和促进各个殖民地之间的合作,这将为创新创造一个飞轮,加速基于太空的经济,并提供有关治理和运营的真实经验。

这一奖项的规模之大,再加上(地球)表面的天气变得极其恶劣,促使全球在封闭生命系统研发方面投入了巨额资金。唯一接近的例子是在50年前:位于亚利桑那州甲骨文的生物圈2号,于1991年完工。17生物圈2号最初是为了证明封闭生态系统的可行性,但最终问题重重。食物太少,氧气循环不良,以及对项目管理和行政的权力斗争注定了实验的失败。从那以后,没有人试图将垂直农业、制造业、传感器系统和生物技术取得的巨大进步整合到另一个封闭的系统中。

虽然有数万份申请,但只有180份提案通过了最初的筛选。他们来自北美、西欧、朝鲜、中国和印度,被称为“殖民地形成单位”(colony-forming units,简称cfu)。启动需要cfu为水再生、生物铸造、医疗、制氧和碳捕获制定详细的计划和模型。这样做需要真正的创造力和广泛的计算机辅助建模。最终,72个cfu建立了熟练的团队,并为他们的殖民地和地面行动争取到了土地。他们都获得了足够的资金——从政府拨款到私人公司的投资,再到富有的捐赠者的支票——开始建设。

特斯拉开始向殖民地运送数千个罐子和电力系统,这些殖民地包括印第安纳州的布卢明顿和爱荷华州的洪堡;加拿大阿尔伯塔省萨斯喀彻温省的达尔门尼和埃德蒙顿;华城(朝鲜);北镇和大东镇(中国);Harda(印度);Rumuruti(肯尼亚);Knutsho(挪威)。与合作伙伴一起,团队开始定制罐子,并将它们连接在一起,形成一个从远处看可能被误认为是高科技仓鼠围栏的东西,首先将它们放置在地面上,并对它们进行广泛测试,为转移到地下做准备。

虽然奖项规则没有限制奖项的数量,但它确实设定了严格的表现里程碑。为了达到里程碑,菌落必须改造微生物,包括细菌,使作物能够自我施肥。可持续的室内农场,包括气候控制的环境、基于云的人工智能系统、农业传感器和协作机器人,都需要证明它们能够保持营养、二氧化碳、氧气和水合作用的安全水平。团队还必须设计、制造、测试和部署DIY疫苗和疗法,以管理在封闭环境中可能出现的任何新病原体。日常使用的辅助产品——例如由聚合物制成的智能包装,在暴露于光、热或酸时有效地自毁或“解压缩”——是满足严格的废物管理标准所必需的。

一开始,这些团队都在努力达到他们的里程碑。创造一个可持续的罐子供一个家庭生存几年已经很困难了。将其扩展到整个社区,并在地下深处拥有一些正常生活的表面,这是一项复杂得多的工作。殖民地团队很快意识到,最佳策略是合作,因为获胜者的数量没有上限。一旦他们开始分享他们所学到的东西,关键菌落系统的工程就会以令人难以置信的速度进化。这些团队没过多久就达到了计算机模拟预测的可支持100人,然后是150人,然后是近200人的配置。他们也都意识到建立一些冗余是很重要的。事情会出问题,比如设备故障。有时事情会顺利进行。在任务实验期间,殖民地的数量预计会增长。

到2043年1月,也就是实验进行到第6年的时候,第一个殖民地Endeavor subterra宣布,它已经准备好密封舱门,开始执行任务。Endeavor subterra的社区(他们后来被称为ester)位于亚利桑那州立大学校园的东部,在马里科帕第一民族社区的后面。(讽刺的是,生物圈2号也曾站在亚利桑那州立大学校园附近。)它部分是由大学和州政府赞助的,州政府提供土地和慷慨的税收优惠。酯是从为建立亚利桑那殖民地而形成的庞大社区中精心挑选出来的。许多人是有孩子的家庭,尽管也有年轻夫妇和处于其他各种关系状态的人。他们已经在罐子里生活和工作了一段时间了。开始计时意味着超过730天不出门。

它的罐子被移到了地下;隧道是密封的,充满了与火星大气成分非常匹配的气体。电力和通信系统模拟了预期的千瓦和传输延迟,根据行星的相对位置,从3分钟到22分钟不等。

酯是第一批将自己与地表隔离的殖民者,但由于广泛的信息和基础设施共享,其他大多数人都紧随其后。到2044年春天,所有72支殖民者队伍都搬到了地下。

cfu设计并使用了不同的经济和治理系统。有些人把殖民者当作全职雇员,他们的工资是根据他们为战利品工作和在社区生活的时间来计算的。就像国际空间站一样,那里没有什么可买卖的。挣来的工资存入殖民者的银行账户,供他们回到地面使用。其他殖民地开发了全民基本收入(UBI)模式,所有居民都以社区数字代币的形式获得一套积分。渐渐地,社区成员会使用这些代币作为货币——在他们生活在殖民地期间支付商品和服务。18

也有批评者。有些人把殖民地称为“蚂蚁农场”、“仓鼠笼子”和“自动填充的监狱”。但殖民者对这些讽刺不屑一顾。他们相信他们的罐子和隧道是生活、工作和养家的好地方。环境中没有病原体。极端地表天气事件甚至在地下都没有被注意到。在2044年夏天肆虐北美和西欧大片地区的大火中,隧道被证明是安全的。

殖民地擅长生物工程。他们的生命科学罐配备了最好的生物实验室,包括测序仪和合成器。那些负责开发垂直农场和回收系统所需生物的人发明了新的方法,随着时间的推移,他们适应并进化了当地的自然生态系统。他们还设计了特殊的监测系统来检测任何污染或突变。

地下殖民地为危险的地面风暴提供了避难所,但这个实验并没有改变人类的基本本性。在封闭之前,研究人员收集了所有社区成员的心理数据,以确保他们能够忍受只与99人生活在一个封闭的环境中,但没有人准确地预测出理想的社区组成。神经系统多样化的候选人被允许,但患有恐慌症或注意力缺陷/多动障碍(ADHD)或容易抑郁的人被强烈劝阻。那些有愤怒管理问题或表现出自恋型人格障碍迹象的人通常被排除在外。尽管如此,一些社区领导人还是扭曲了规则,或者直接违反了规则。富有的捐赠者希望通过他们的投资获得准入和特权,这通常意味着在更合格或更合适的候选人面前插队。一些捐赠者甚至给他们的孩子买了一个殖民地,希望这能让他们的孩子以后进入更著名的大学。另一些人则认为这将是终极的身份假期,或者是增加虚拟媒体渠道流量的一种方式,并坚持要把它列入名单。

也有失败。在一些殖民地,从大门关闭的那一刻起,恶毒的政治活动、内讧和丑闻就一直困扰着居民。例如,在梦幻谷项目中,资助者决心像管理企业一样管理社区。不到两个月,殖民地就崩溃了。这些资助者坚持认为,只有他们才应该知道关键资源的锁码,比如食物和水的储存。他们还建立了一个殖民地范围内的监视系统,只能使用他们自己的生物识别认证来查看。殖民地成员事先并不知道这一点,他们意识到,一旦他们都在地下,一个等级制度就已经到位,反映了他们在地面上忍受的权力和财富的不平衡。

殖民者试图发动政变,但他们实际上是生活在圆形监狱里,他们没有办法接管。他们厌恶和愤怒,打破了梦幻谷的封印,发誓再也不回来了。

在每个社区,一些殖民者都在与社会隔离、生活方式的突然变化和活动受限作斗争。一些人感到持续的不安,导致难以集中注意力和睡眠。对其他人来说,抑郁和焦虑更为严重。这些殖民者很容易受到惊吓,产生了妄想症。有些人会发生暴力爆发,或与家人和朋友疏远。殖民者给这种情况起了个名字——创伤性皮下综合症,简称tbss——而且没有简单的治疗方法。

最成功的殖民地是那些承认人类基本生理和安全需求的殖民地。人们想要一种使命感和归属感,而且每个社区都有很多工作要做。一些UBI项目取得了成功,但大多数数字代币系统并不完美。殖民者很快就用完了他们最初的配额,而且没有银行可以借给他们额外的信贷。他们不得不向邻居借钱,这引起了摩擦,一如既往。在一个殖民地,对草莓的需求突然激增导致通货膨胀,暂时导致所有农产品的价格飙升。

扁平化的权力结构很少起作用;有些人总是想要领导,而有些人从来没有。许多殖民地发展了一种改良的社会民主主义政府制度,支持协商一致。殖民地管理员轮流担任不同的职位,这并不总是完美的,但激励管理员不要给他们的继任者留下混乱。几个殖民地尝试让人工智能系统管理一切。

第一个开始计时的Endeavor Sub Terra也是第一个在2045年初赢得10亿美元奖金的公司。马斯克和殖民地奖最终将授予72个团队中的55个。他认为这是他做过的最好的投资回报。人类已经建立了成为一个多星球、太空物种的技术和社会基础——如果获得能源和原材料,这个物种可以无限扩展。除了生产食物、水和其他必需品的净盈余外,许多殖民地还达到了经济逃逸速度:他们创造的研究、系统和产品在表面上为他们赚了很多钱。如果他们愿意,他们可以再投资并保持增长。这就是为什么许多ester在任务结束后仍决定留在地下。

他们开发了一种气闸和净化系统,可以使殖民者偶尔回到地面去拜访老朋友或享受几天的好天气。他们同意佩戴或摄入传感器,进行全群体测试,并进行隔离,以确保没有人将病毒或其他病原体带回围栏的公共区域。他们购买了自己的隧道机和额外的罐子来容纳另外2000人,但他们已经为数百万殖民者制定了第三个增长计划,包括新的地下社区、地热发电机、大型生物反应器,甚至还有一个地下海洋。马斯克的殖民地奖可能不是他的本意,但它为人类有史以来对可持续社区的最大投资埋下了种子。

在世界各地,挣扎的农场和城镇被废弃到地下,地表生态系统正在重新野生化。建筑物、道路和房屋被阳光、水和植被侵蚀,自然退化。自然和自然系统的恢复速度比任何人预测的都要快,这就需要新一代博物学家和生态学家来研究地球生态系统的巨大变化。一个多世纪以来,大气中的二氧化碳含量首次开始下降。

ester可以看到一种灵活生活的未来:人们可以在地球飞船上生活得很好,如果愿意,也可以在地球之外生活。一个个人模块可以被运送到火星,并与殖民地相连。

有时酯类化合物会在夜间到达地表。躺在地上,没有任何光污染,他们会惊叹于头顶的星空。星星闪烁着,仿佛在低语:来吧,人类,探索吧!

火星和其他行星都在等着我们。

摘自创世纪机器:我们在合成生物学时代重写生命的探索艾米·韦伯和安德鲁·赫塞尔合著。版权所有©2022。可从公共事务,阿歇特图书集团,Inc.的印记。

脚注:

1.迈克·沃尔,《埃隆·马斯克,X奖启动1亿美元碳去除大赛》,Space.com, 2021年4月23日,www.space.com/elon-musk-carbon-removal-x-prize

2.埃里克·伯杰,《埃隆·马斯克每周建造一艘星际飞船并定居火星的计划内幕》,Ars Technica, 2020年3月5日,https://arstechnica.com/science/2020/03/inside-elon-musks-plan-to-build-one-starship-a-week-and-settle-mars

3.Morgan McFall-Johnsen和Dave Mosher,“埃隆·马斯克说他计划到2050年将100万人送上火星,每天发射3枚星际飞船火箭,并在这颗红色星球上创造“大量就业机会”。”商业内幕2020年1月17日,www.businessinsider.com/elon麝香-计划- 100万-人-火星- 2020 - 2050 - 1

4.迈克·沃尔(Mike Wall),“埃隆·马斯克,X奖启动价值1亿美元的碳去除比赛”,Space.com, 2021年4月23日,www.space.com/elon-musk-carbon-removal-x-prize;埃里克·伯杰,《埃隆·马斯克每周建造一艘星际飞船并定居火星的计划内幕》,Ars Technica, 2020年3月5日,https://arstechnica.com/science/2020/03/inside-elon-musks-plan-to-build-one-starship-a-week-and-settle-mars;Morgan McFall-Johnsen和Dave Mosher,“埃隆·马斯克说他计划到2050年将100万人送上火星,每天发射3枚星际飞船火箭,并在这颗红色星球上创造“大量就业机会”。”商业内幕2020年1月17日,www.businessinsider.com/elon麝香-计划- 100万-人-火星- 2020 - 2050 - 1

5.“宇航员回答学生问题”,NASA,约翰逊www.nasa.gov /中心/ / pdf / 569954 main_astronaut % 20 _faq.pdf

6.埃里克·伯杰,《见见真正的航天铁人:瓦列里·波利亚科夫》,Ars Technica, 2016年3月7日,瓦列里·波利亚科夫是单次任务的记录保持者,上世纪90年代,他在和平号空间站上度过了令人印象深刻的437天。

7.“最长的潜艇巡逻。”吉尼斯世界纪录www.guinnessworldrecords.com/world-records/submarine-patrol-longest

8.Jackie Wattles,“殖民火星可能是危险的,而且成本高得离谱。埃隆·马斯克无论如何都想这么做,”CNN, 2020年9月8日,www.cnn.com/2020/09/08/tech/spacex-mars-profit-scn/index.html;盖尔·法辛鲍尔·库珀,《埃隆·马斯克的名字出现在1953年关于殖民火星的书中》,CNET, 2021年5月7日,www.cnet.com/news/elon麝香-第一-名字-显示-在- 1953 -书- -殖民火星

9.阿里·贝克陶维,《贝佐斯和马斯克太空竞赛中的自我冲突》,Phys.org, 2021年5月2日,https://phys.org/news/2021-05-egos-clash-bezos-musk-space.html

10.Sean O ' kane,“The Boring Company在拉斯维加斯测试其“特斯拉隧道”系统”,The Verge, 2021年5月26日,www.theverge.com/2021/5/26/22455365/elon-musk-boring-company-las-vegas-test-lvcc-loop-teslas;凯瑟琳·哈迪森,《这一切会变成什么?》,” American City Business Journals, May 28, 2021,www.bizjournals.com/houston/news/2021/05/28/tesla - 2500英亩-特拉维斯-县- plans.html;菲利普·鲍尔,“用可编程物质创造你自己的世界”,IEEE Spectrum, 2014年5月27日,https://spectrum.ieee.org/robotics/robotics-hardware/make-your-own-world-with-programmable-matter

11.Neuralink网站:https://neuralink.com

12.贾网站:https://www.chia.net

13.NOVOFARM网站:https://www.f6s.com/novofarm

14.Sean O ' kane,《The Boring Company在拉斯维加斯测试其“特斯拉隧道”系统》,The Verge, 2021年5月26日,www.theverge.com/2021/5/26/22455365/elon-musk-boring-company-las-vegas-test-lvcc-loop-teslas

15.凯瑟琳·哈迪森,《这一切会变成什么?》,” American City Business Journals, May 28, 2021,www.bizjournals.com/houston/news/2021/05/28/tesla - 2500英亩-特拉维斯-县- plans.html

16.菲利普·鲍尔,“用可编程物质创造你自己的世界”,IEEE Spectrum, 2014年5月27日,https://spectrum.ieee.org/robotics/robotics-hardware/make-your-own-world-with-programmable-matter

17.“什么是生物圈2号”,生物圈2号,亚利桑那大学,https://biosphere2.org/visit/what-is-biosphere-2.[编者注:如果该链接不起作用,请转到。https://biosphere2.org/about/about-biosphere-2.]

18.我们对EST经济和治理结构的思考受到挪威和瑞典的松散影响。2021年4月23日,加州大学伯克利分校斯堪的纳维亚分校教授克里斯蒂安·吉列特博士接受采访。

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《火星上令人惊讶的生命之路:首先,去地下?》

  1. 有可能我没有全面了解情况,但我的感觉是:与火星相比,即使情况更糟,地球仍然是一个天堂。地球上有二氧化碳问题吗?火星大气中96%是二氧化碳,0.1%是氧气。假设明天我们在火星上发现了一株小小的普通兰花明天,新闻上就会大热,我们会非常兴奋。这里有多少?还有海豚,小猫,岛屿,如此伟大。我曾经梦想着设计火星上的生活体验。我是这个故事的超级粉丝(最好的故事会赢)。但后来,我意识到这甚至不是一个令人兴奋的B计划或z计划。风景、大气、温度,所有这些都是如此不利。这是悲伤的。 It’s like giving up on Earth, our Mother, a little sick bc of us, yet looking away. If all the money invested in outer space was put into addressign Earth’s issues, we wouldn’t need to escape. Average temp on Mars is -81 degrees. No thanks. I prefer 81. Living underground isn’t a solution either when we live in bodies designed to dance with the sun and the moon. We were given a perfect ecosystem to fulfill our soul’s design. Let’s take full responsibility and realize Heaven is here, within, not in this alluring sci-fi movie fulfilling some conqueror’s fantasy. I think this whole space quest is the ultimate expression of mankind’s search outside of themselves, only to realize the portal to infinity was within, right through the pineal gland. Surprise.

    1. 你在很多方面都是对的,但忽略了火星殖民的主要问题。它是关于备份硬盘驱动器,为人类提供一个备份计划,以防地球上发生灭绝级别的事件。

      如果我们被一系列可能发生的事件灭绝,在火星上建立殖民地可以确保有人类延续这个物种。

      1. 同意!在火星上建立一个可行的殖民地,并有可能重新繁衍地球,这只是把几个鸡蛋放在其他几个篮子里。考虑到火星表面的辐射和高氯酸盐的普遍存在,我不认为火星最终的地球化是可行的——木卫二看起来更可行一些。不管怎样,我们应该在那里有一些雏鸟,以防小行星或大规模太阳耀斑重新排列我们星球上的顶级捕食者!