你好，火星，我們來(lái)了！
“遂古之初，誰(shuí)傳道之？上下未形，何由考之？……”天問(wèn)，問(wèn)天。茫茫宇宙，我們是不是生命的孤獨(dú)存在？這個(gè)終極追問(wèn)，是人類開(kāi)展火星探測(cè)最根本動(dòng)力；尋找地外生命，也是人類不斷探索宇宙最根本出發(fā)點(diǎn)。
這是國(guó)家航天局公布的“天問(wèn)一號(hào)”在距離火星約220萬(wàn)公里處獲取的首幅火星圖像。新華社發(fā)
火星承載了人類最多夢(mèng)想
在茫茫宇宙，太陽(yáng)系是一個(gè)溫暖的大家庭。圍繞著“太陽(yáng)母親”八大行星在各自軌道上有序運(yùn)轉(zhuǎn)。其中有四顆行星像地球一樣，主要是由巖石構(gòu)成的，被稱為類地行星，它們分別是水星、金星、地球和火星。
在地球的兄弟姐妹中，人類為何對(duì)“探火”情有獨(dú)鐘？
中國(guó)航天科技集團(tuán)八院509所總體室主任陸希介紹說(shuō)，與水星、金星比起來(lái)，火星最接近太陽(yáng)系“宜居帶”，是除地球之外，被認(rèn)為最有可能孕育和存在生命的另一顆行星。自古以來(lái)，火星就是一顆承載了人類最多夢(mèng)想的星球。
如果將太陽(yáng)系看成一個(gè)“大操場(chǎng)”，八大行星在各自的跑道上，逆時(shí)針圍繞著太陽(yáng)奔跑。距離太陽(yáng)最近的水星位于第一跑道，由于距離太近，水星難以承受“母親”炙熱之愛(ài)。太陽(yáng)風(fēng)吹走了水星上所有空氣，白天溫度可能高達(dá)430攝氏度，夜晚低至零下170攝氏度。由于缺乏大氣層保護(hù)，水星周身遍布隕石坑，是一個(gè)難以孕育生命的蠻荒之地。
人類對(duì)水星的探測(cè)也極其艱難。由于水星質(zhì)量很小，引力只有地球的38%左右，導(dǎo)致人類的探測(cè)器很難被水星的引力捕獲。即便被捕獲，在強(qiáng)大的太陽(yáng)引力作用下，也極易偏離軌道。人類已有的探測(cè)表明，“探水”對(duì)于人類了解過(guò)去很有幫助，但是對(duì)于人類渴望的星際移民未來(lái)，則毫無(wú)希望。
位于太陽(yáng)系第二跑道的金星，從表面看各方面環(huán)境與地球類似，很有可能有孕育生命的條件。因此，在掌握了航天技術(shù)后，人類也曾把金星作為探測(cè)的目標(biāo)。1962年，美國(guó)“水手二號(hào)”曾成功飛掠金星；1974年，“水手十號(hào)”飛掠金星并確認(rèn)了“水手二號(hào)”的探測(cè)成果：金星表面存在極其濃密的大氣，表面溫度極高。20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)啟動(dòng)“金星計(jì)劃”，共計(jì)發(fā)射了29個(gè)探測(cè)器，其中10個(gè)成功著陸，最短工作23分鐘，最長(zhǎng)僅127分鐘，金星的生存環(huán)境也太惡劣了。
探測(cè)表明，金星大氣96%為二氧化碳，造成了嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致金星表面溫度在460攝氏度以上；金星表面大氣壓是地球的92倍；金星空氣中滯留了大量火山噴發(fā)帶來(lái)的硫化物，稠密的大氣幾乎阻擋了所有的陽(yáng)光，內(nèi)部一片昏暗；金星磁場(chǎng)也很弱，難以保護(hù)生命。總體來(lái)看，金星也難以承載人類的期待。
地球的近鄰火星成為人類最佳選擇。自1960年蘇聯(lián)發(fā)射了首顆火星探測(cè)器至今，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了近50顆探測(cè)器。如今，探測(cè)火星、探尋火星生命信息、探索火星宜居性，已成為國(guó)際深空探測(cè)的主流。
火星上眾多科學(xué)之謎，吸引了各國(guó)科學(xué)家?！疤靻?wèn)一號(hào)”是我國(guó)首次自主執(zhí)行的火星探測(cè)任務(wù)，將一步實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)，獲取豐富、立體、多樣的火星探測(cè)科學(xué)數(shù)據(jù)，這在世界航天史上尚無(wú)先例。
這是國(guó)家航天局公布的“天問(wèn)一號(hào)”在距離火星約220萬(wàn)公里處獲取的首幅火星圖像及火星部分標(biāo)志性地貌標(biāo)示。新華社發(fā)
火星上有生命存在嗎？
行星系統(tǒng)的“宜居帶”理論認(rèn)為，一顆行星是否宜居，主要取決于其表面溫度是否適合液態(tài)水長(zhǎng)期存在?；鹦巧鲜欠翊嬖谒蜕恢笔侨祟愱P(guān)注的最重要科學(xué)問(wèn)題。
近20年來(lái)，人類發(fā)射的火星探測(cè)器利用高分辨率成像、光譜、質(zhì)譜、雷達(dá)、中子分析等多種手段，獲得了火星上的河流侵蝕地貌、古湖泊河流沉積物、水成礦物、極地冰蓋、大氣中水蒸氣組分等一系列證據(jù)，都表明火星早期曾經(jīng)存在表面水體。這些發(fā)現(xiàn)，也暗示了火星過(guò)去或者現(xiàn)在存在適宜生命繁衍的環(huán)境特征。
甲烷是最簡(jiǎn)單的碳?xì)浠衔铮厍蛏?0%-95%的甲烷都是生物成因的。2004年歐洲發(fā)射的“火星快車(chē)”，在火星大氣中檢測(cè)到30ppb的低濃度甲烷氣體。2011年美國(guó)發(fā)射的“好奇”號(hào)火星車(chē)，也檢測(cè)到火星大氣甲烷的波動(dòng)，甲烷濃度為7ppb。這些發(fā)現(xiàn)令人對(duì)火星上的生命充滿了遐想。
有科學(xué)家認(rèn)為，火星表面的甲烷不可能是原始甲烷，因?yàn)樗鼤?huì)在太陽(yáng)光作用下與羥基結(jié)合，形成水和二氧化碳。因此，目前觀測(cè)到火星上持續(xù)存在的甲烷，可以推斷火星上有甲烷源。這個(gè)甲烷源很可能就是甲烷菌，也就是火星生命。但也有科學(xué)家認(rèn)為，火星大氣中的甲烷有可能來(lái)源于火星內(nèi)部地質(zhì)作用，如火山活動(dòng)；或者是火星超基性巖的水熱反應(yīng)形成，或者是隕石、彗星、小行星、行星介質(zhì)等火星之外的物質(zhì)帶入。
人類探索火星上的生命信息，除了發(fā)射火星探測(cè)器，還可以分析抵達(dá)地球的火星隕石。例如，1996年，美國(guó)科學(xué)家在一塊南極火星隕石中，發(fā)現(xiàn)了疑似蠕蟲(chóng)化石的結(jié)構(gòu)，推斷可能是細(xì)菌化石，可能暗示火星在36億年前可能存在原始形態(tài)的微生物。
2011年，降落在摩洛哥沙漠里的一塊火星隕石，是迄今為止最新鮮的火星隕石樣品。我國(guó)隕石科學(xué)家林楊挺團(tuán)隊(duì)對(duì)這塊隕石開(kāi)展了系統(tǒng)的精細(xì)分析測(cè)試與研究，發(fā)現(xiàn)火星隕石中有幾微米大小的碳顆粒，并證明這些碳是來(lái)自火星的有機(jī)質(zhì)。進(jìn)一步深入研究還證實(shí)，這些碳顆粒是跟煤相似的有機(jī)質(zhì)。
南極格羅夫山是我國(guó)最先發(fā)現(xiàn)的一個(gè)隕石寶庫(kù)。林楊挺團(tuán)隊(duì)在對(duì)南極格羅夫山一塊火星隕石研究中，發(fā)現(xiàn)樣品巖漿包裹體的水含量和H同位素具有非常好的對(duì)數(shù)相關(guān)性；水含量和D/H比值非常不均勻，兩者都是從中央向外逐漸升高。表明這些水是由外部，通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入冷卻后的巖漿包裹體。表明這是火星大氣水，而不是巖漿水。這是科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)火星存在大氣降水的同位素證據(jù)。
跌宕起伏的火星生命探測(cè)歷程，已呈現(xiàn)出令人鼓舞的前景。但科學(xué)家認(rèn)為，最終要確證火星上是否有生命，或者曾經(jīng)存在過(guò)生命，需要進(jìn)一步確認(rèn)生物成因的有機(jī)質(zhì)存在，這需要由火星采樣返回的樣品來(lái)發(fā)現(xiàn)或證實(shí)；或者在火星表面的沉積巖中，直接發(fā)現(xiàn)火星的古生物化石。
火星移民 未來(lái)可期
人類自出現(xiàn)在地球的那一刻起，就一直不停地為生存空間和生存環(huán)境而奮斗。當(dāng)?shù)厍蛟贌o(wú)力支持人類生存的時(shí)候，我們?cè)撛趺崔k？與地球最為相似的火星，能否被改造成另一個(gè)地球？在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，人類可以移民火星嗎？
“未來(lái)，人類肯定有望走向另一個(gè)星球?；鹦亲鳛殡x我們最近的近鄰，又是地球的姊妹星，必然成為首選目標(biāo)。從科學(xué)上來(lái)說(shuō)，我們首先需要經(jīng)過(guò)一個(gè)漫長(zhǎng)的改造過(guò)程，使火星的環(huán)境地球化?！标懴Ｕf(shuō)。
將一個(gè)寒冷、干燥、貧瘠、荒蕪的火星，改造為地球一般生機(jī)勃勃的溫暖世界，首先需要增加火星大氣的溫室效應(yīng)，以逐漸升高火星的表面溫度，在火星上誘發(fā)產(chǎn)生與地球相似的溫和環(huán)境。如果能使火星的地表溫度升溫5攝氏度左右，火星表面氣壓將能達(dá)到地球的1/10；液態(tài)水也許就能在火星表面局部地區(qū)存在。
其次，需要改善火星大氣的密度和組分，讓火星的大氣組分向地球接近。在改造火星土壤和大氣成分的同時(shí)，人類可以建造一些巨大的穹頂狀“天幕城市”，安排地球移民居住。根據(jù)這樣設(shè)想，火星環(huán)境有可能在數(shù)百年內(nèi)變得比較溫和；在1000年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，達(dá)到完全地球化。那時(shí)，太空中的火星顏色，也將從紅色，逐漸變成綠色，最后變成藍(lán)色。
陸希認(rèn)為，從工程技術(shù)上來(lái)說(shuō)，人類進(jìn)行火星移民可以三步走。第一步，派遣機(jī)器人到火星上開(kāi)展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)；第二步，建立火星科考站，派遣科考隊(duì)員，在局部封閉的環(huán)境里，進(jìn)行人類生存環(huán)境的改造；第三步，建設(shè)火星城市，開(kāi)展人類移民。
“盡管改造火星的過(guò)程可能會(huì)非常漫長(zhǎng)，但探索宇宙就是航天技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，也是科學(xué)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，人類瞄準(zhǔn)這個(gè)目標(biāo)共同前進(jìn)，火星移民未來(lái)一定可期?！标懴Ｕf(shuō)，“不過(guò)，雖然我們很想去火星開(kāi)辟第二家園，但更要守護(hù)好我們的第一家園，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們開(kāi)辟第二家園才有意義?！?/p>
地球是人類的第一家園，是目前所知唯一存在生命的星球；地球本身，也是唯一有生命系統(tǒng)的星球。自上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)開(kāi)展的全球變化研究，是20世紀(jì)科學(xué)界最大的亮點(diǎn)之一。全球變化提出了人類生存環(huán)境的問(wèn)題，而問(wèn)題的解答要求超越人類本身的時(shí)空尺度，從而催生了地球系統(tǒng)科學(xué)。
在同濟(jì)大學(xué)汪品先院士領(lǐng)銜撰寫(xiě)的《地球系統(tǒng)科學(xué)》一書(shū)中，汪品先院士認(rèn)為，當(dāng)今的人類已經(jīng)成為地球上的“啃老族”，揮霍著三億年前的樹(shù)木森林，和兩億年前富有生物儲(chǔ)蓄在地里的太陽(yáng)能，把有機(jī)碳氧化了散發(fā)在空中，換取自身的物質(zhì)享受。這種行為猶如“夜半臨深池”的盲人瞎馬，因?yàn)槿祟惒⒉幻靼椎厍颦h(huán)境運(yùn)作的機(jī)理，更不知道自己行為將會(huì)產(chǎn)生的后果。
“人類改造火星有多難，我們擁有的地球就有多珍貴?！标懴Ｕf(shuō)，“如果說(shuō)火星是地球的過(guò)去或者未來(lái)，我們就可以探索以什么樣的方式，減緩地球發(fā)生一些不好的變化，使我們的家園更長(zhǎng)久地保持良好運(yùn)行狀態(tài)。探測(cè)火星，必將讓我們更加珍愛(ài)地球！”
(來(lái)源:新華每日電訊)
