本刊編輯部

20世紀(jì)，我們實(shí)現(xiàn)了載人登陸月球，人類第一次有能力登陸除地球外的另一個(gè)天體。21世紀(jì)上半葉，我們將實(shí)現(xiàn)載人登陸火星的夢(mèng)想，這是人類航天史上最重要、最復(fù)雜的太空計(jì)劃，將對(duì)人類的未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

對(duì)星際空間的探索，從來(lái)都不能靠虛無(wú)縹緲的幻想，只能靠一步一步推進(jìn)科技來(lái)累積資本。根據(jù)目前的探測(cè)成果，火星上可能存在過(guò)生命和液態(tài)水，這就為人類向火星移民，開辟新的生存空間提供了希望。人類夢(mèng)想通過(guò)在火星上創(chuàng)造溫室效應(yīng)，經(jīng)過(guò)一二百年的改造，使之成為太陽(yáng)系中的另一顆宜居行星。

從令人畏懼的“熒惑”到解鎖奧秘的“圣地”

“熒惑守心”的真相

《漢書》中有段記載：“（漢成帝）綏和二年春，熒惑守心。二月乙丑，丞相翟方進(jìn)欲塞災(zāi)異自殺，三月丙戌，宮車晏駕?！币陨线@段文字今天看來(lái)或許顯得稀松平常，然而背后其實(shí)隱藏著一起血淋淋的政治慘劇。

綏和二年（公元前7年），西漢王朝已搖搖欲墜、民不聊生，各地相繼爆發(fā)農(nóng)民起義，再加上外戚擅政，大權(quán)幾乎全部為太后王氏一族掌握，這為王莽篡漢埋下了禍根。而此時(shí)的漢成帝卻昏聵無(wú)能、沉迷酒色，甚至連個(gè)繼位的皇子都沒(méi)有。這時(shí)，有星象家告訴漢成帝，天空中出現(xiàn)了最為兇險(xiǎn)的“熒惑守心”天象，這是帝王駕崩的噩兆。漢成帝十分害怕災(zāi)禍會(huì)降臨到自己頭上，于是下詔書將丞相翟方進(jìn)斥責(zé)一通，說(shuō)他辦事不力，以致政事紊亂、天災(zāi)不斷，皇帝的性命恐怕難保，逼令丞相“君其自思，強(qiáng)食慎職”。翟方進(jìn)看罷詔書，只好盡忠自殺，以此來(lái)為皇帝擋住災(zāi)禍。盡管如此，不出一月，正值壯年的漢成帝還是暴斃而亡，十多年后西漢王朝也被王莽篡滅。

翟方進(jìn)身為丞相卻要因“熒惑守心”的天象自殺，背后必然有復(fù)雜的政治斗爭(zhēng)。盡管如此，從中我們也可以看到，在天人感應(yīng)思想的影響下，中國(guó)古代天文學(xué)緊密地與星占、術(shù)數(shù)相結(jié)合，帶有濃厚的人文精神及非科學(xué)色彩，這一特點(diǎn)不僅僅表現(xiàn)在政治上，對(duì)當(dāng)時(shí)古代社會(huì)的方方面面都有影響。不過(guò)，也正是由于官方對(duì)天文的重視，我國(guó)歷代累積了非常豐富的天象記錄，其中部分觀測(cè)資料仍有助于現(xiàn)代的天文研究。

那么，“熒惑守心”究竟是怎樣的一種天象呢？“熒惑”兩字的本義是使人迷惑、炫惑的意思。肉眼可見的5顆行星中，火星的顏色紅亮，亮度變化很大，運(yùn)動(dòng)軌跡最為復(fù)雜，時(shí)常令人感到迷惑，因此古人又將火星稱作“熒惑”。而“心”是指古代二十八宿之一的心宿，心宿中最亮的星即是我們熟知的天蝎座中的心宿二，這是一顆紅巨星，顏色鮮紅明亮，似熊熊火焰，故又稱“大火”?！妒酚洝分杏小盁苫鬄樨茫鈩t理兵、內(nèi)則理政……”的記載，意思是火星與災(zāi)禍相關(guān)聯(lián);而心宿是天上“明堂”之所在，心宿二是帝王的象征。在古人眼里，二者相遇自然對(duì)君王不是什么好的征兆。

行星本在軌道上運(yùn)行，因?yàn)橄鄬?duì)地球位置的變化，在星空背景上也就不斷變換著位置。行星在天空的視運(yùn)動(dòng)有時(shí)順行（由西向東運(yùn)動(dòng)），有時(shí)逆行（由東向西運(yùn)動(dòng)），順行和逆行之間有一個(gè)時(shí)刻，行星看起來(lái)是停留不動(dòng)的，叫做“留”。當(dāng)火星在心宿內(nèi)發(fā)生“留”現(xiàn)象，便稱為“熒惑守心”。

其實(shí)，“熒惑守心”這一現(xiàn)象大約每50年左右會(huì)發(fā)生一次，最近的一次發(fā)生在2016年。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)，中國(guó)史書中涉及“熒惑守心”的記載僅有23次，但其中包括漢成帝二年的這次在內(nèi)的17次記錄其實(shí)并未發(fā)生，因此推斷這些記錄是為附會(huì)時(shí)事相應(yīng)而做的造假記錄。中國(guó)古代天文學(xué)在皇權(quán)的束縛下扭曲發(fā)展的情況，由此可見一斑。

科幻的源泉

火星詭異的運(yùn)動(dòng)令古人感到疑惑，偏紅的顏色又讓人聯(lián)想到“血”與“火”，所以中國(guó)古人視之為“熒惑”，古巴比倫人將它與死神內(nèi)爾伽勒聯(lián)系在一起，古希臘人則將它視為“戰(zhàn)神”。這類聯(lián)想一直延續(xù)到了近代和現(xiàn)代，并且影響到了科幻小說(shuō)家乃至部分科學(xué)家，使他們作出了一廂情愿的“發(fā)現(xiàn)”，其中最著名的無(wú)疑是所謂的“火星運(yùn)河”。

1877年，火星和地球運(yùn)行到了它們相對(duì)軌道上最靠近的點(diǎn)，天文學(xué)家紛紛將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)火星展開詳細(xì)的觀測(cè)。意大利天文學(xué)家斯基帕雷利驚異地發(fā)現(xiàn)，在火星的圓面上布滿了極細(xì)的由直線構(gòu)成的復(fù)雜圖樣。他把這些線條叫作“Canali”，意思是“溝渠”，但被人誤譯成了英文“Ca -nal”（即“運(yùn)河”），暗示它們是人工的構(gòu)造，并由此推測(cè)火星上存在著智慧生命。這一“發(fā)現(xiàn)”被媒體大肆報(bào)道，轟動(dòng)一時(shí)。

1894年，美國(guó)天文學(xué)家羅威爾出資在亞利桑那州一片海拔2000多米的高原上建立了一個(gè)天文臺(tái)，其主要使命就是觀測(cè)“火星運(yùn)河”。截至1916年他去世時(shí)，羅威爾總共記錄下了700多條“火星運(yùn)河”。要知道那時(shí)候人們剛剛耗費(fèi)巨資成功開掘了巴拿馬運(yùn)河，這是一項(xiàng)高科技的超大型工程。天文學(xué)家的這些“發(fā)現(xiàn)”極大地豐富了當(dāng)時(shí)人們對(duì)火星人的想象。在人們的想象中，火星人精通數(shù)學(xué)、擅長(zhǎng)發(fā)明，掌握了比人類更高超的技術(shù)。于是，關(guān)于火星人入侵地球的科幻小說(shuō)或科幻影片風(fēng)靡一時(shí)。

隨著天文學(xué)的發(fā)展和航天時(shí)代的到來(lái)，火星上存在高等生命和運(yùn)河的說(shuō)法銷聲匿跡了。但人們探測(cè)火星生命的熱情從未消減，火星依舊是除地球以外的其他太陽(yáng)系行星中表面存在生命的最后希望，吸引著人們不斷發(fā)射探測(cè)器，進(jìn)行在軌或登陸探測(cè)。

火星迎來(lái)探測(cè)時(shí)代

人類進(jìn)入太空時(shí)代，便迫不及待地開始對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)。最先到達(dá)火星，并成功開展探測(cè)的是美國(guó)發(fā)射的“水手4號(hào)”探測(cè)器。1965年7月14日，“水手4號(hào)”在火星表面9800千米的上空掠過(guò)，向地球發(fā)回了21張照片。它發(fā)回的數(shù)據(jù)表明，火星的大氣密度遠(yuǎn)比此前人們認(rèn)為的稀薄。1971年11月14日，“水手9號(hào)”到達(dá)火星，成為有史以來(lái)第一枚成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道的探測(cè)器。它在火星軌道上工作了將近一年之久，發(fā)回了覆蓋火星表面超過(guò)80%面積的7329張照片，同時(shí)還對(duì)火星的2顆衛(wèi)星進(jìn)行了探測(cè)，取得了空前的成功。

1976年6月20日和9月3日，美國(guó)的“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”著陸器分別在火星黃金平原西坡和烏托邦平原成功著陸，成為首個(gè)成功登陸火星的衛(wèi)星。1997年7月4日，美國(guó)“火星探路者號(hào)”探測(cè)器在火星表面著陸，它攜帶的“索杰納號(hào)”火星車，是人類送往火星的第一部火星車。

進(jìn)入21世紀(jì)，人類對(duì)火星的探測(cè)更加頻繁，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、印度等國(guó)家或地區(qū)先后成功向火星發(fā)射了不同的軌道探測(cè)器、著陸器和火星車，探測(cè)研究的目標(biāo)和內(nèi)容更加廣泛、全面和深入，人們對(duì)火星的認(rèn)識(shí)也達(dá)到了前所未有的高度。

人類開展火星探測(cè)任務(wù)主要有兩大科學(xué)目標(biāo)：一是尋找火星生命;二是研究火星的形成與演化歷史。

在尋找火星生命方面，主要聚焦在尋找水，尤其是液態(tài)水，以及有機(jī)物及其他生命活動(dòng)跡象。目前，人們已經(jīng)找到了火星次表層存在水冰的證據(jù)，并得到了可能的水冰分布情況;發(fā)現(xiàn)了風(fēng)化鹽類礦物和含水硫酸鹽礦物等，表明火星曾經(jīng)可能有水存在;發(fā)現(xiàn)火星表面廣泛存在的類似河道的地貌特征，可反演出火星古海洋和古水系的水體運(yùn)動(dòng)過(guò)程;發(fā)現(xiàn)了火星南極高原冰蓋深處的湖泊，表明火星表層深處可能存在更多穩(wěn)定的液態(tài)水，擁有適合微生物等生命體生存的條件;發(fā)現(xiàn)火星上有古老的有機(jī)分子和季節(jié)性變化的甲烷。不過(guò)，科學(xué)家們迄今還未找到火星上存在過(guò)生命的直接證據(jù)。

在研究火星的形成與演化方面，人們也積累了大量關(guān)于火星大氣和外圍空間環(huán)境，以及火山、峽谷、巖石、土壤等火星表面地理特征的探測(cè)數(shù)據(jù)，并開展了對(duì)火星磁層、電離層、大氣層，以及火星地形和物質(zhì)組成演化過(guò)程等的研究。

值得一提的是，人類迄今在地球上共找到了200多塊火星隕石。通過(guò)對(duì)這些火星隕石樣品進(jìn)行研究，幫助人們了解了火星形成演化的歷史，也有助于人們尋找火星生命。例如，人們?cè)谝粔K南極找到的火星隕石（ALH84001）中發(fā)現(xiàn)了大量疑似細(xì)菌形狀的“化石”，并在隕石破裂表面發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦、黃鐵礦顆粒及大量多環(huán)芳烴（PAHs）等可能與火星生命相關(guān)的線索。很多研究者都相信，火星在古代有著適合生命存在的合適條件，相信生命可能在火星上誕生并繁衍過(guò)。這些都值得未來(lái)科學(xué)家們?nèi)ド钊胩剿鳌?/p>

人類之所以對(duì)探測(cè)火星抱有極大熱情還在于它是地球的近鄰。火星和地球這2顆45億年前在相仿的條件下形成的行星，有極為相似的特征。但是它們經(jīng)歷了截然不同的演進(jìn)路徑，因而對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)和研究對(duì)于認(rèn)識(shí)我們居住的地球環(huán)境，特別是認(rèn)識(shí)地球的長(zhǎng)期演化過(guò)程，對(duì)推演人類未來(lái)命運(yùn)都是十分重要的。

大約每26個(gè)月，會(huì)有一次火星沖日，屆時(shí)地球與火星之間的距離大大縮短，這一時(shí)間點(diǎn)是實(shí)施火星探測(cè)的絕佳窗口期。最近一次的火星探測(cè)器“發(fā)射窗口”將在2020年7月。

2019年10月11日，中國(guó)航天科技集團(tuán)首次公開了中國(guó)火星探測(cè)器的照片。11月14日，我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)公布。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)計(jì)劃于2020年7月?lián)駲C(jī)實(shí)施，并計(jì)劃在2021年之前讓“火星一號(hào)”（暫定名）火星探測(cè)器降落在火星，目標(biāo)是通過(guò)一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視，開展火星全球性綜合探測(cè)，并對(duì)火星表面重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行精細(xì)巡視勘查。

讓我們期待我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)能夠圓滿完成，并期待此次任務(wù)會(huì)有大量發(fā)現(xiàn)和驚喜。火星終將從古人畏懼的“熒惑”變成人類揭開宇宙奧秘的“圣地”！

人類探索火星之路

你可以拿起手機(jī)，在應(yīng)用商店搜尋星空、星圖、認(rèn)星等關(guān)鍵詞，選一個(gè)應(yīng)用軟件安裝好。打開設(shè)置，把軟件中的位置設(shè)置成自動(dòng)定位或自己所在的城市。之后，把手機(jī)對(duì)準(zhǔn)夜空，四處搜尋，找到火星的位置。然后，放下手機(jī)，靜靜地凝視。

或者如果有簡(jiǎn)易的望遠(yuǎn)鏡，你還可以看到它若隱若現(xiàn)、或明或暗、略帶一絲暗紅色，那就是火星。當(dāng)我們還在仰望星空，以為火星遙不可及的時(shí)候，火星探測(cè)已經(jīng)走過(guò)了50多年的歷史。

“索杰娜”：火星上的“探路先鋒”

1960年，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一個(gè)火星探測(cè)器——“火星1號(hào)”，但并不成功，接著連續(xù)5次都未能實(shí)現(xiàn)航天器脫離地球飛向火星。直到1965年，美國(guó)的“水手4號(hào)”首次成功飛越火星，傳回了幾張模糊的火星照片。

到目前為止，美國(guó)、蘇聯(lián)（俄羅斯）、歐洲航天局（ESA，歐空局）、日本、印度等都曾經(jīng)探測(cè)過(guò)火星。在40多次火星探測(cè)任務(wù)中，既有環(huán)繞火星的軌道器進(jìn)行遙感探測(cè)，也有登陸火星表面的著陸器進(jìn)行定點(diǎn)探測(cè)，還有4輛小車在火星表面巡視勘察，其中一輛目前還在正常工作。

在各種類型的火星探測(cè)任務(wù)中，登陸火星毫無(wú)疑問(wèn)是其中難度最大的，代表了當(dāng)今火星探測(cè)的最高水準(zhǔn)。俄羅斯、歐洲接連失敗，成功的只有美國(guó)。如今，中國(guó)正在挑戰(zhàn)這一紀(jì)錄，“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器中有一輛中國(guó)人自主研制的火星車，計(jì)劃于2021年初登陸火星。

1996年發(fā)射升空、1997年7月4日成功登陸的火星車“索杰娜”（也有人翻譯為“旅居者號(hào)”），這個(gè)女性化的名字是為了紀(jì)念一位在美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)期間積極反對(duì)奴隸制度、爭(zhēng)取婦女權(quán)利的女奴索杰娜·特魯斯（Sojourner Truth）。

“索杰娜”是一輛小型火星車，僅10.6千克，是美國(guó)火星探路者號(hào)（Mars Pathfinder）計(jì)劃的一部分。登陸火星前，它與著陸器合為一體。折疊之后的車身高度只有18厘米，也就一個(gè)足球直徑那么高。登陸后，展開后的火星車長(zhǎng)65厘米、寬48厘米、高30厘米。搖臂轉(zhuǎn)向架可以檢測(cè)到20厘米高的巖石，如果火星車有側(cè)翻危險(xiǎn)，坡度感應(yīng)器會(huì)發(fā)出警報(bào)。因?yàn)閭€(gè)子太矮，它拍攝的照片總是仰視視角，火星上的石塊看起來(lái)都很奇怪，特別高大。

“索杰娜”的設(shè)計(jì)壽命只有一星期。它的上甲板鋪設(shè)了一層太陽(yáng)能電池，所有的能量就來(lái)源于此。它走得很慢，最快時(shí)也只有1厘米/秒，畢竟是在荒涼而陌生的星球上獨(dú)自行駛。但“索杰娜”的一個(gè)重要缺陷是，它離不開著陸器的通信，只能一直圍繞著陸器打轉(zhuǎn)。

由于重量限制，“索杰娜”的探測(cè)設(shè)備也很簡(jiǎn)單，只在火星車后部安裝了一個(gè)簡(jiǎn)易的彩色攝像頭和一臺(tái)能譜儀。遇到要分析的巖石時(shí)，火星車必須調(diào)轉(zhuǎn)頭，讓車尾的能譜儀接觸石塊進(jìn)行分析。而且，分析過(guò)程往往需耗時(shí)數(shù)小時(shí)，才能識(shí)別出巖石中的化學(xué)元素。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以確定巖石中的礦物成分，并回答這些石頭是在什么樣的環(huán)境中形成的。

作為第一代火星車，“索杰娜”雖然個(gè)子小，功能簡(jiǎn)單，走得也不遠(yuǎn)，但它卻為此后更復(fù)雜、功能更強(qiáng)大的火星車擔(dān)當(dāng)起了“探路先鋒”的重任。

“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”：表現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期

“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”是美國(guó)的一對(duì)“雙胞胎”火星車，不僅外形長(zhǎng)得一模一樣，連攜帶的探測(cè)設(shè)備也完全相同。這對(duì)小哥兒倆分別于2003年6月10日和7月7日前后腳發(fā)射，2004年1月4日和1月25日先后登陸火星。

作為第二代火星車，“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”各重170千克，是“索杰娜”的16倍。而且，它們的個(gè)子也要高得多，桅桿上的單色導(dǎo)航相機(jī)的視場(chǎng)更寬廣，拍到的照片讓地球上的工作人員看起來(lái)就像身臨其境，可以更方便地操控火星車。

車身重了，可以攜帶的儀器設(shè)備也就多了。作為機(jī)器人“地質(zhì)學(xué)家”，“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”的主要目的是分析巖石的物理特性、化學(xué)成分和礦物組成。

因?yàn)樯硥m暴的原因，幾乎整個(gè)火星表面都覆蓋了一層紅色的沙塵，就像一位蒙著面紗的少女，給人以神秘的印象，如霧里看花。當(dāng)年，“索杰娜”就被這層紅色的細(xì)沙給蒙蔽了，它在著陸器周圍分析來(lái)分析去，發(fā)現(xiàn)那些沙塵的成分都基本相似。“吃一塹，長(zhǎng)一智”，為了揭開沙塵下面的火星巖石的神秘面紗，科學(xué)家專門給“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”配備了不銹鋼刷頭，以清除石塊表面的灰塵。同時(shí)，還配備了一個(gè)鉆頭，可以在巖石上打磨出幾厘米深的圓孔，然后用光譜儀分析巖石成分。

最令人驚喜的是，作為一款低成本航天器，“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”當(dāng)初的設(shè)計(jì)壽命只有短短3個(gè)月，但是它們的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人們的預(yù)期?！坝職馓?hào)”運(yùn)行至2010年，工作了6年多，跑了7.7千米。“機(jī)遇號(hào)”一直運(yùn)行至2018年，工作了整整15年（約相當(dāng)于8個(gè)火星年），是設(shè)計(jì)壽命的近60倍。而且，“機(jī)遇號(hào)”還是宇宙“馬拉松”比賽的冠軍，它總計(jì)跑了45.16千米，超過(guò)一個(gè)全程馬拉松的長(zhǎng)度。

“好奇號(hào)”：把實(shí)驗(yàn)室搬到火星上

經(jīng)常會(huì)有人問(wèn)，為什么要做這么多次火星探測(cè)？這些任務(wù)都有什么不同？

的確，每一項(xiàng)火星探測(cè)任務(wù)都不相同——要么是技術(shù)的進(jìn)步，要么是全新的探測(cè)目標(biāo)。太陽(yáng)系中值得探測(cè)的目標(biāo)太多了，不允許把有限的經(jīng)費(fèi)投到一個(gè)沒(méi)有足夠創(chuàng)造性的項(xiàng)目中去。

美國(guó)的“好奇號(hào)”是第三代火星車，更重、更大，功能也更強(qiáng)大?！昂闷嫣?hào)”是一位華裔小學(xué)生馬天琪給它取的昵稱，它真正的名字叫火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)名字恰如其分地體現(xiàn)了它的功能和價(jià)值。它的外形大小與一輛私人轎車差不多，重約900千克，相當(dāng)于“勇氣號(hào)”或“機(jī)遇號(hào)”的5倍。因?yàn)樘痔?，所以不能像第二代火星車那樣用安全氣囊彈跳的方式登陸?/p>

為此，“好奇號(hào)”研發(fā)了一種全新的登陸方式——空中吊車。空中吊車與“好奇號(hào)”合體進(jìn)入火星大氣。當(dāng)離地面高度還有1600米時(shí)，空中吊車開始啟動(dòng)，與降落傘脫離，8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火反推進(jìn)行減速。當(dāng)離地面高度只有20米時(shí)，空中吊車在空中懸停，釋放出一根纜繩，吊著火星車緩緩降落到火星表面。一旦感知火星車已經(jīng)接觸地面，空中吊車主動(dòng)割斷纜繩，飛到他處自殺式墜毀。這種登陸方式不僅可以把更重的設(shè)備運(yùn)送到火星表面，還會(huì)使設(shè)備受到相比用氣囊著陸時(shí)更緩和的沖擊。

“好奇號(hào)”的設(shè)計(jì)壽命為兩年，但自2012年8月登陸至今始終狀態(tài)良好，是唯一仍在正常運(yùn)行的火星車。雖然“好奇號(hào)”走得很慢，最快的時(shí)候也不到1厘米/秒。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉，目前已經(jīng)行駛了22千米。

“好奇號(hào)”上配備了9臺(tái)科學(xué)儀器和一個(gè)火星環(huán)境探測(cè)包，光是相機(jī)就有3臺(tái)。它的機(jī)械臂功能強(qiáng)大，能抓、能鏟、能鉆探，還能研磨、篩選，把研磨后的樣品轉(zhuǎn)移到測(cè)試盒，添加化學(xué)試劑，進(jìn)行加熱，測(cè)量光譜數(shù)據(jù)，得到顯微圖像。地球上普通巖礦實(shí)驗(yàn)室能完成的常規(guī)分析任務(wù)，“好奇號(hào)”都能獨(dú)立完成，就像把一個(gè)功能完整的實(shí)驗(yàn)室搬到了火星上。

在第40個(gè)火星日，“好奇號(hào)”發(fā)現(xiàn)了一片鵝卵石。在考察過(guò)程中，“好奇號(hào)”還發(fā)現(xiàn)蓋爾環(huán)形山內(nèi)曾經(jīng)的湖泊是一個(gè)淡水湖，而酸堿度為中性的淡水環(huán)境顯然更適合生命的誕生。另一項(xiàng)與生命有關(guān)的發(fā)現(xiàn)是“好奇號(hào)”檢測(cè)到了大氣中的甲烷，雖然含量不算高，但這可能意味著生命活動(dòng)的跡象，不過(guò)還需要更多的證據(jù)。

“好奇號(hào)”，這輛充滿好奇的核動(dòng)力“航母”仍然在執(zhí)著向前，它的探索使命仍未終結(jié)。

2020年，中國(guó)來(lái)了

2020年夏天是每隔26個(gè)月一次的火星發(fā)射窗口，有多個(gè)探測(cè)器奔赴火星。美國(guó)人自然不會(huì)錯(cuò)過(guò)，他們計(jì)劃啟用另一臺(tái)空中吊車，攜帶另一輛火星車登陸火星。在航天任務(wù)中，歐空局既跟美國(guó)合作，也跟中國(guó)和俄羅斯合作。不過(guò)，歐空局和俄羅斯宇航局3月12日突然宣布，因?yàn)樾鹿诜窝滓咔?，任?wù)推遲兩年。

2020年4月24日，第5個(gè)中國(guó)航天日之際，備受關(guān)注的中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)名稱、任務(wù)標(biāo)識(shí)正式公布。中國(guó)行星探測(cè)工程被命名為“天問(wèn)（Tianwen）”系列，首次火星探測(cè)任務(wù)命名為“天問(wèn)一號(hào)”，后續(xù)行星探測(cè)任務(wù)依次編號(hào)?！疤靻?wèn)”這一名稱源于2300多年前愛(ài)國(guó)詩(shī)人屈原寫的長(zhǎng)詩(shī)，表達(dá)了中華民族追求真理，探索宇宙的文化傳承。

“天問(wèn)一號(hào)”是中國(guó)繼探月工程之后首次開啟行星探測(cè)的大幕，踏出自主探測(cè)火星的第一步。中國(guó)是火星探測(cè)的后來(lái)者，但后來(lái)不代表落后，在漢語(yǔ)中還有后起之秀、后來(lái)居上的成語(yǔ)典故。

在首次火星探測(cè)中，中國(guó)科學(xué)家和航天工程師既要慎之又慎、確保任務(wù)成功，又要有創(chuàng)新和突破，回應(yīng)公眾對(duì)科技進(jìn)步的期待。根據(jù)計(jì)劃，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)將綜合采用環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)3種方式。既有軌道器環(huán)繞火星，又有著陸器登陸火星，還有火星車巡視火星表面。在其他國(guó)家要通過(guò)2～3次任務(wù)才能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，我們要一次實(shí)現(xiàn)。這種組合探測(cè)的技術(shù)更復(fù)雜、任務(wù)難度更大。

有了醋酸作為原材料，我們可以生產(chǎn)丁醇，丁醇可在液體管道中實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)輸，所以被稱為未來(lái)可以替代石油的新型燃料;此外，利用醋酸，我們還可以通過(guò)聚合反應(yīng)合成高分子材料，以及青蒿素等藥物中間體。

這些都將是人類未來(lái)在火星上生存下來(lái)所必不可少的化學(xué)品。此外，火星上的氣體中含有4%的氮?dú)?，若能利用人工光合作用系統(tǒng)將氮?dú)夂铣砂被臀铮纯蔀橐泼裾咛峁┳銐虻姆柿戏N植各類農(nóng)作物，不必像《火星救援》的男主角那樣窘迫。

只要在火星上成功打開人工光合作用這一潘多拉寶盒，將有越來(lái)越多化學(xué)必需品被源源不斷生產(chǎn)出來(lái)，充分滿足人類的生存需求，助力移民先驅(qū)們開疆拓土，創(chuàng)造一個(gè)全新的人類宜居世界！

尋找人類的第二家園

15-16世紀(jì)之交，新航路的開辟和“新大陸”的地理發(fā)現(xiàn)是影響人類歷史發(fā)展進(jìn)程的重大事件。如今，當(dāng)人們用新的目光瞄向古老的星空時(shí)，尋找適合人類生存的第二家園就成了全人類的期待。

在太陽(yáng)系的8顆行星中，土星、木星、天王星和海王星是氣態(tài)行星，且距離地球比較遠(yuǎn);水星、金星和火星是固態(tài)行星，屬于類地行星，距離地球比較近。從人類自身的需求考慮，固體行星更利于人類開發(fā)利用，因此也更受科學(xué)家們的青睞。

在所有的太陽(yáng)系天體中，乍看起來(lái)，火星很像地球。它是緊靠地球外側(cè)運(yùn)行的行星?；鹦桥c太陽(yáng)之間的平均距離為1. 52A1f（天文單位），公轉(zhuǎn)周期為687地球日（1. 88地球年），自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)37分22.6秒，平均火星日為24小時(shí)39分35.244秒?；鹦桥c地球相近，也是歪著身子繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)軸傾角為25. 19度，因此也有四季，只是季節(jié)長(zhǎng)度約是地球的2倍?；鹦潜砻嬉部蓜澐殖鰺釒?、南北溫帶、南北寒帶5個(gè)氣候帶?；鹦堑膬?nèi)部結(jié)構(gòu)也和地球一樣，從內(nèi)而外是火星的地核、地幔和地殼，并且表面也擁有一層大氣層?；鹦巧线€有平原、火山、峽谷、高原等各種地貌，甚至還有大量的河床、海床和沉積物等地貌，表明這顆紅色星球曾經(jīng)有大量的液態(tài)水存在……所有這一切都在暗示它與地球可能像兄弟一般相似。難怪人們把火星比作是“天空中的小地球”，在火星這個(gè)奇妙的舞臺(tái)上，寄托著我們的希望和幻想！

火星檔案

不過(guò)真正的火星是一個(gè)殘酷的世界，它的真實(shí)面目遠(yuǎn)比我們一廂情愿的認(rèn)識(shí)要復(fù)雜得多。

火星到太陽(yáng)的距離大約是地球到太陽(yáng)距離的1.5倍，所以火星接收到太陽(yáng)的光和熱只有地球的43%，火星上的平均溫度大約為55℃，但四季溫差巨大，從冬天的133℃到夏日白天的將近27℃。火星的赤道半徑為3395千米，約是地球的一半。而其體積還不到地球的1/6，質(zhì)量?jī)H是地球的1/10，重力加速度是地球的1/3多一點(diǎn)，這意味著在火星上被我們大力踢出的足球，足足可以飛到800米開外?；鹦潜砻娴钠骄髿鈮簭?qiáng)大約為7毫巴，還不到地球（760毫巴）的1%，相當(dāng)于地球海拔32千米處的大氣壓，人體在沒(méi)有防護(hù)的情況下置身其中，人會(huì)因血液迅速汽化而死亡。火星的大氣成分與地球大為不同，稀薄的大氣主要是由遺留下來(lái)的二氧化碳（95.3%）加上氮?dú)猓?.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）以及水汽（0.03%）組成。稀薄而干燥的大氣層無(wú)法阻擋太陽(yáng)紫外線的輻射，更無(wú)法有效防御頻繁的小行星撞擊。

盡管火星的大氣很稀薄，但是火星表面的風(fēng)速卻不含糊，可高達(dá)180米/秒多，每年都要刮起含有大量塵粒的風(fēng)暴，像巨大的黃龍一般橫掃大地，將火星攪得天昏地暗。大風(fēng)暴有時(shí)會(huì)席卷整個(gè)星球，火星上空70～80千米都被塵埃所籠罩。干燥異常的大氣加上沙塵暴，使得火星表面大部分成為遍布巖石和砂礫的荒蕪之地。火星的土壤中含有大量的氧化鐵，由于長(zhǎng)期受紫外線的照射，就生成了一層紅色和黃色的氧化物。大氣中的微塵也使天空呈現(xiàn)為橙紅色，整個(gè)火星看上去就像是一個(gè)生了銹的世界，分外荒涼。

火星荒蕪的真相

目前，所有的科學(xué)研究均清晰地表明，火星是一顆“死”行星，火星上沒(méi)有生命，也不適合人類直接在上面居住。但是另一方面，在火星上搜集到的大量證據(jù)表明，在遠(yuǎn)古的火星上，海洋、河流、足夠的大氣、雷暴等等都是常見的，與今天的地球有著極高的相似度，火星過(guò)去很可能擁有生命。那么，是什么原因造就了今天地球是太陽(yáng)系中唯一擁有生命的行星，而火星卻是一顆生命荒蕪的“死”行星呢？

火星的荒蕪受多種因素影響，但最重要的一點(diǎn)是個(gè)頭，這早在出生時(shí)刻就已經(jīng)注定了?，F(xiàn)代理論認(rèn)為，太陽(yáng)系是從氣體和塵埃組成的原太陽(yáng)星云收縮演化而來(lái)的。在太陽(yáng)系演化早期，太陽(yáng)星云的核心形成了太陽(yáng)，周圍的物質(zhì)逐漸落入環(huán)繞太陽(yáng)的原行星盤中，原行星盤內(nèi)物質(zhì)吸聚成為小星子，小星子相互碰撞結(jié)合又組成了行星胚胎，行星胚胎繼續(xù)吸積軌道周圍的物質(zhì)，最終生長(zhǎng)成為行星。理論上，在木星軌道內(nèi)越遠(yuǎn)離太陽(yáng)，行星軌道周長(zhǎng)越大，能夠吸積的物質(zhì)越多，最終形成的行星質(zhì)量就越大。在4顆類地行星當(dāng)中，居內(nèi)側(cè)運(yùn)行的3顆行星——水星、金星和地球均符合這一規(guī)律。但是火星的質(zhì)量卻大幅減小，只有地球的1/10。造成這一結(jié)果的“罪魁禍?zhǔn)住本褪墙裉煨行侵械木逕o(wú)霸——木星。在太陽(yáng)系演化早期，由于木星快速演化，周圍物質(zhì)被大量吞噬，木星引力影響的范圍越來(lái)越廣，導(dǎo)致了火星軌道處的物質(zhì)越發(fā)貧瘠，火星的個(gè)頭也因“營(yíng)養(yǎng)不良”長(zhǎng)不大。其實(shí)最悲催的還不是火星：找到一張?zhí)?yáng)系等比例的地圖，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這火星和木星軌道間的縫隙怎么看都有點(diǎn)大。如果加上主帶小行星的軌道，圖片立刻顯得和諧很多。其實(shí)小行星帶那里原本應(yīng)該存在一顆大行星，但是那里的大部分物質(zhì)都被木星所吸積了，所剩的“殘羹冷炙”太少，使得行星胚胎無(wú)法繼續(xù)生長(zhǎng)而保持了小行星的狀態(tài)，那顆“胎死腹中”的行星才是最大的受害者。看來(lái)弱肉強(qiáng)食的規(guī)則在行星之間也是成立的。

火星的化學(xué)組成與地球類似，并且有著與地球相似的形成和早期演化過(guò)程，甚至也有過(guò)濕潤(rùn)而適合生命演化的環(huán)境。但它的個(gè)頭天生比地球小，注定了它后期的悲涼命運(yùn)。個(gè)頭小這就意味著火星的引力更弱，因此火星大氣中的氣體分子，包括水分子，都從輕而易舉地從火星表面逃逸。同時(shí)，較小的引力也意味著火星上的山可以更高，谷可以更深而不會(huì)受自身重量崩塌?；鹦潜旧磔^小的尺寸也使得核心放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量更容易散失，內(nèi)部早早地冷卻，從而使得火星上的火山活動(dòng)停止，全球磁場(chǎng)也跟著消失?；鹦侨鄙倭嘶鹕交顒?dòng)，大氣層得不到行星內(nèi)部氣體的補(bǔ)充，而磁場(chǎng)的消失，使得太陽(yáng)風(fēng)粒子可以從行星表面直接吹過(guò)，加速大氣的逃離，表面的海洋也跟著蒸發(fā)了，因而使它成為一個(gè)干燥而荒蕪的星球。

當(dāng)然，人類在火星探索中也獲得了令人欣喜的消息：火星表層和深處可能存在大量穩(wěn)定的液態(tài)水。水，尤其是液態(tài)水被認(rèn)為是生命存在的必要條件，更是人類未來(lái)想要在火星上長(zhǎng)期生存所需要開發(fā)利用的重要資源?；鹦堑膬蓸O存在巨大的白色極冠，極冠主要由大約2000米厚的水冰層和數(shù)米厚的干冰層組成。若把極冠中的冰全部融化成水，可在火星表面形成10米深的大海。由于火星氣候寒冷，兩極極冠都是永久的，但是會(huì)隨著季節(jié)的變化消長(zhǎng)，火星地表以下以及南極高原冰蓋深處還存在湖泊。此外，表層也發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水存在的證據(jù)。

盡管火星不適合人類直接居住，但是放眼整個(gè)太陽(yáng)系，在火星上“就地取材、因地制宜”建造航天基地卻有著眾多的便利，火星仍然是人類征服太空的理想跳板。

人類的下一個(gè)棲息地

讓我們把目光投向更遠(yuǎn)處的星空，銀河系中存在上千億顆恒星，宇宙中又有數(shù)百億個(gè)星系，太陽(yáng)系之外的恒星周圍是否會(huì)有類似地球環(huán)境的行星存在？那里能否成為人類生存的第二個(gè)家園？

這個(gè)問(wèn)題并不是從現(xiàn)代才開始思考的。早在公元前4世紀(jì)，亞里士多德就曾提出過(guò)一個(gè)哲學(xué)命題——“我們?cè)谟钪嬷惺欠窆陋?dú)？”。問(wèn)題的答案，隨著人類文明和科學(xué)的發(fā)展逐漸清晰起來(lái)。自1995年第一顆圍繞主序星的系外行星被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，到今天，人們已經(jīng)有多種探測(cè)手段來(lái)發(fā)現(xiàn)系外行星。目前，天文學(xué)家在銀河系中發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的系外行星已超過(guò)4000多顆，特別是開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了超過(guò)2300多顆行星。這些行星大小不一、形態(tài)各異，包括熱木星、亞海王星、類地行星、超級(jí)地球等類型。在這些行星當(dāng)中，那些位于類太陽(yáng)型恒星的宜居帶、與地球類似的所謂宜居行星是人類追尋系外行星探測(cè)的終極目標(biāo)。這類行星直徑大約在地球的0. 5～1.5倍之間，可以擁有巖質(zhì)的表面和大氣。軌道在寄主恒星的“宜居帶”內(nèi)，即根據(jù)中央恒星的類型和輻射強(qiáng)度，與中央恒星相隔一段合適的距離，使得此處的行星表面平均溫度能夠使液態(tài)水穩(wěn)定存在。此外，我們也希望它能同時(shí)擁有與地球一樣的磁場(chǎng)和大氣，可以保護(hù)生命免受星際輻射和其他小天體撞擊的危害。盡管目前天文學(xué)家已發(fā)現(xiàn)數(shù)十顆宜居行星，但是它們的宜居條件與地球相比還是相距甚遠(yuǎn)。

近幾年，我們經(jīng)常從媒體上聽到“地球2.O”的天文發(fā)現(xiàn)，但是要發(fā)現(xiàn)真正的“地球2.O”，依然是長(zhǎng)路漫漫。比如迄今發(fā)現(xiàn)“最接近地球”的系外宜居行星開普勒452b，雖然它與恒星之間的距離接近日地距離，不過(guò)它的直徑是地球的1.6倍，質(zhì)量是地球的5倍，與地球的差異依然巨大。

此外，我們對(duì)系外行星的搜尋仍然受關(guān)鍵技術(shù)的限制：首先，我們很難獲取較小的系外行星的光譜，因此對(duì)行星本身的了解就非常受限，這一狀況甚至在未來(lái)幾十年中都很難改變;其次，現(xiàn)有的方法尚不能有效地探測(cè)出距離最近的恒星周圍的潛在宜居行星。即使有一天，我們真的找到了和地球一樣宜居的行星，遙遠(yuǎn)的星際距離和沒(méi)有堪當(dāng)大任的宇航技術(shù)恐怕也會(huì)成為抵達(dá)這個(gè)宜居行星難以逾越的鴻溝。

正如2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、致力于系外行星探測(cè)的天文學(xué)家迪迪?！た迤澓兔仔獱枴溡赋龅哪菢樱骸八^星際移民是既不負(fù)責(zé)任又徒勞的想法。好好保護(hù)我們唯一賴以生存的家園——地球才是王道?！?/p>