第19章 机器之心
随着斯普特尼克号这个小机器人持续发出稳定的射电脉冲信号，太空竞赛揭开了序幕。[1]人类的视野局限遮蔽了公众的想象力，未曾意识到，其实不同意识形态的机器人探测器之间也已经拉开一场类似冷战的比拼。使用机器人探索太空的优势在于，它们不需要食物、水和空气，因此我们实际上可以把它们送往任何地方，且完全不需要操心它们如何返航。由于太空环境是真空的，因此进行太空探测甚至不需要用到引擎动力（当然许多探索会使用引擎完成操控或着陆动作）。一些航天器，例如，探索土星的卡西尼号，会利用漫游车或较小的独立舱执行特定任务，比如卡西尼号探测器就将惠更斯号着陆器发送到土星最大的卫星土卫六上。有一些航天器最终回到地球，为我们带回了来自另一个世界的物质样品。
1959年，苏联人将第一个机器人送到地球以外的世界，此时距斯普特尼克号升空还不到两年的时间。科学家们并没有执着于让月球1号进入月球轨道，毕竟能够以每秒6英里的速度飞向月球表面，就已经让科学家们感到欣慰。但是，月球1号并没能碰撞到月球（距离如此之远的月球实在是一个太小的目标），反而飞进了围绕太阳运行的常规轨道。所以月球1号非但没有消逝，反而获得了真正的永生。随后，月球2号成功撞击了月球，成为第一个登陆另一个世界的地球探测器。[2]第三个机器探测器月球3号（1959年）从月球旁边掠过，向地球发回了月球背面的照片[3]（2019年1月，中国凭借嫦娥四号飞船成为第一个登陆月球背面的国家）。
1961年，苏联的“金星1号”探测器成为首个奔向另外一个行星的人造机器。当时人们对金星的了解还比较有限，我们只知道金星的大小与地球类似，它可能是岩石构造，并被厚厚的云层覆盖。根据当时掌握的信息推测，金星上面可能会有蓬勃的文明存在，他们正享受着温暖舒适的金星气候。不幸的是，金星1号的无线电联络最终丢失了，后来的金星2号也遭遇了同样的命运。金星3号成功发回了数据，但当它进入云层时数据传输又戛然而止。金星4号也是同样的结果。到底发生了什么事？后来的事实证明，覆盖金星的大气层比地球大气层要厚90倍。这样的大气层会将热量捕集到一个几乎失控的温室效应中，从而将温度升高至864华氏度[4]。[5]金星就像是太阳系中的高压锅，其温度足以熔化铅。它的硫酸云同样也不是很讨人喜欢。苏联人对金星产生了一种迷恋，他们在1961—1984年向金星发起了16次探测任务。后来科学家给探测器配备了保护壳，于是有些探测器得以成功着陆，并发回了照片，这是我们唯一拍到的云层下的金星。金星12号任务是最成功的一次，它在恶劣贫瘠的金星土地上幸存了将近两个小时。
苏联人也曾尝试抵达火星，但运气比探索金星还要差。1960—1964年，苏联部署了7次对火星的探测任务，均以失败告终。这使得美国抢到了首次成功勘测火星的功劳。1965年7月，水手4号从距离这个红色星球6000英里的地方划过。从历史数据来看，对火星的探测似乎是一段被诅咒的经历，特别对苏联人来说更是如此：在苏联发起的21次火星探测任务中，只有两次获得成功。美国人却几乎完全相反：5次失败，17次成功。最早登陆火星的机器人是美国在20世纪70年代中期发射的两台海盗号火星探测器。每艘海盗号火星探测器均由一个轨道飞行器和一个着陆器组成。着陆器降落到火星表面，轨道器则负责从上方拍摄照片并充当通信中继站。在这两次任务中，海盗号提供了高分辨率的火星地表地图，并传输了火星上的化学、气象、地震学和可能存在的生物学相关的重要数据，这些资料彻底改变了我们对火星的认识。
火星看似是一片寒冷的沙漠，但其实它拥有大量的冰层。如果这些冰层全部融化，那么流动的水将把整个火星覆盖成一个100～1000英尺深的海洋，另外还有余下的地下水。尽管低温和低压无法让流动水长时间存在于地表，但2015年NASA已经通过证据表明，火星上存在以咸盐水的形式渗入在地表的流动水。在地球上，到处都存在水，存在生命。我们认为火星一度也非常温暖，而海洋也曾经在火星上存在数十亿年，这个时间是地球上孕育出生命所用时间的10倍。从开普勒太空望远镜和其他类似的太空勘测中我们得知，宇宙中遍地都是行星，其中有数十亿颗行星都具备支持生命的条件。那么问题来了：是凡符合生存条件的星球都能孕育生命，还是说生命是一种罕见现象？火星上那些早已灭绝的微生物也许可以证明，宇宙中有大量生命的存在，人类可能并不孤单。
虽然海盗号火星探测器收集的三项实验结果均为阴性（表明没有有机分子），但新陈代谢活动的实验却反馈为阳性。由于缺少有机物，这个阳性结果所指向的化学反应也基本被否定了。然而还有另一种可能。2008年，凤凰号着陆器在火星上发现了高氯酸盐，这种物质在加热时会破坏有机物（就像海盗号火星探测器带回的样本一样）。因此，海盗号火星探测器在火星上探测到生命的概率仍然存在，只是在到达人类世界之前，这些有机分子可能已经被高氯酸盐破坏。考虑到火星上的环境变化已经持续了数百万年，且直到现在仍然有液态水存在于地下，况且反观地球，生命即便在地球环境最恶劣的时期仍然在繁衍，因此，如果火星上确实孕育过生命，那么似乎它们有可能持续到今天。实际上，火星的部分星体有时会被撞掉然后进入太空，之后可能会落在地球上成为陨石。由于某些细菌可以在太空中生存，并且地球和火星两个行星的细菌适居性存在重叠，因此地球上的生命可能起源于火星。我们可能是火星人。
这些年来，人类已经在火星执行了近50次的机器人探测任务，其中近一半获得了成功。尽管进展缓慢，但我们也对火星有了越来越深入的了解。比如，在6年时间里，行动极其缓慢的好奇号漫游车只在火星上行进了不到10英里。以这样的速度，绕火星一周需要7000年，更不要说走遍整个火星星球。如果放到地球上，让好奇号去探索一下纽约中央公园应该是个不错的选择。但是，通过每一次任务我们都会对火星有新的了解，也会提出新的有趣的问题，例如，是什么原因使火星失去了大气层，变成了现在的寒冷沙漠？这样的事情是否可能发生在我们的星球，或是发生在围绕其他恒星运转的行星上？
在探索火星的同时，我们还向太阳系以外的太空发送了探测器。1972年和1973年，先锋10号和11号成为最先给木星和土星拍摄特写照片并做了测量工作的两台航天器。这仅仅是个开胃菜。1977年，旅行者1号和2号发射升空，它们利用外层行星罕见的整齐排列姿态，在太阳系中进行了一次“大巡回”观测。旅行者1号遵循的是比较直接的路线，而旅行者2号的路线使它不仅可以接近木星和土星，而且可以接近天王星和海王星（到目前为止，旅行者2号是唯一访问过这些“冰雪巨人”行星的航天器）。[6]这些航天器拍摄了为人类所熟知的大多数外层行星的图像，并且发现了这些行星的大部分卫星。[7]在完成其主要任务之后，旅行者航天器离开太阳系，向星际空间飞去。1990年，旅行者1号接受了最后的摄影任务，将其相机调转对准太阳，从远处拍摄了一张太阳系所有行星的“全家福”。在组成这个画面的64万个像素中，地球所占不到一个像素——它着实只是一个淡蓝色的小点。
在太空航行40年后，旅行者号飞船如今已穿行在宇宙深处的恒星之间。每台旅行者号上都搭载着脉冲星图，上面都绘有地球的方向。无论外星人的语言有多不同，这些脉冲星图都是可以被解码的。航天器上还有一份录有地球声音的档案，其中包括58种人类语言的问好声以及一头鲸鱼的叫声（准确地说是座头鲸的叫声，尽管我们不知道它在表达什么）。这两个航天器被其他生命形式捕获的概率似乎不太大，但无论对于我们还是外星人，它们所携带的信息本身就具有重大意义。“我们在这里”，这个声音正是对我们在宇宙中位置的一个重要提示。而且由于旅行者号将持续工作到宇宙衰落的那一天，而那时地球早已被太阳吞噬，谁也不知道会发生什么。
1989—1995年，伽利略号航天器在经过金星和地球的引力弹弓作用后，飞向了木星。[8]用伽利略的名字命名首次木星任务可以说理所当然，当年正是他通过望远镜观察到了木星为众多卫星所环绕，从而证明了地球不是宇宙的中心。在旅途中，伽利略号飞经一颗叫作艾达的小行星，然后发现它还有一颗叫戴克迪的卫星。1994年，伽利略号飞近木星，正巧碰上了苏梅克-列维9号彗星对木星的巨大撞击事件。这颗火球撞到木星上产生的能量比当年撞向地球并毁灭了恐龙的彗星还要大。由于这次撞击释放的能量相当于广岛爆炸的一万倍，苏梅克-列维9号彗星在木星表面留下了比一个地球还要大的撞击痕迹（所以木星上没有恐龙）。
伽利略号于第二年进入运行轨道，对木星的卫星进行了勘测，并证实了木卫二冰盖下的液态海洋水量比地球上所有海洋加起来还要多。伽利略号还对木卫一的火山羽流进行了采样，木卫一是木星的一颗卫星，它将长达数百英里的二氧化硫雪喷吐到空中。除此之外，伽利略号发现木星周围也有一个环，但要比土星环暗淡得多。为了避免从地球上携带的微生物污染卫星，经过8年轨道飞行后的伽利略号于2003年主动撞向木星，结束了自己的使命。
伽利略号撞毁后的第二年，卡西尼号飞船抵达土星。除了研究土星系统，卡西尼号还派出了可拆卸的惠更斯号着陆器，对土星的卫星土卫六进行勘探。惠更斯号用了90分钟的时间穿越土卫六的云层并最终降落在其地表，并且传回了相关数据。土卫六是人类有史以来最遥远的着陆地点。惠更斯号绘制了土卫六的湖泊地图[9]，并拍摄了它和地球惊人相似的地表。像旅行者号一样，卡西尼号也从遥远处捕捉到了地球这个淡蓝色的小点，那令人叹为观止的景象更让我们感受到这颗小小星球的珍贵。卡西尼号对土星环的探测结果改变了我们对行星形成过程的认识；事实证明，这些环状的作用类似于年轻的太阳系中的旋涡尘埃云。一些卫星，例如土卫六，已经是众所周知的很有趣的星球，但更让人惊喜的是，就连比大不列颠岛还要小的土卫二都拥有地下海洋，这让它挤进了太阳系为数不多的可以支持生命存在的星球名单。
对太阳系外部世界的探索仍在继续。2016年，朱诺号航天器进入木星轨道，它的任务是完成伽利略号未竟的事业，对这颗行星的组成和磁场展开测量。此时NASA正在规划一个前往木卫二的探测项目，这将是继海盗号火星探测器之后的第二次以寻找生命为主要目标的探索任务。这个号称“木卫二剪刀手”的航天器不仅会从轨道上进行测量，还会实际降落在木卫二并对其冰面进行采样。
太阳系中数量最多的天体是小行星、彗星、大块的冰，以及各种尺寸的岩石（小到尘埃，大到相当于月球1/4的矮行星谷神星）。2006年，星尘号飞船从一个彗星的尘埃尾迹中获取到样本，并将其带回地球，要知道，在气凝胶里捕获颗粒，其难度不亚于在一池子果冻里找一颗豆子。几年后，日本的游隼号探测器成功把伊藤川小行星的地表样本带回地球。这些样本是迄今为止从月球以外带回的唯一物质（目前还有一些类似的项目在推进之中）。2007年，黎明号抵达灶神星和谷神星，这是火星与木星之间小行星带中最大的两颗星球。最有名的还要数罗塞塔号探测器，2014年，它环绕67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星飞行，并派出微型着陆器飞来号降落到其表面。所有这些探测工作都至关重要，它们不仅是为了了解太阳系的起源，还为在小行星和彗星上的着陆会合做了预演。知晓如何在这些天体表面操作运行，或许有一天能帮助我们应对类似导致恐龙灭绝的潜在致命威胁。
我们的探测器现在已经开始触达太阳系的外围。例如，新视野号在历时9年的旅行后，终于在2015年飞越冥王星。太阳带给冥王星的热量比一轮满月带给地球的热量还要小。2019年元旦，这个探测器拍摄到目前最为遥远的天体——天涯海角。这个名字是为了纪念2000多年前启程前往未知地域的北极探险家——希腊人皮西亚斯。未来新视野号将驶往星际空间中广阔的未知领域，但是它目前的任务将至少持续到2021年，因为它要继续观测柯伊伯带中其他小的冰冷星球。
有一天人类或许可以将机器人送上其他恒星。但就目前来说，我们只可以用望远镜在黑暗中窥视它们。太空望远镜避开了地球上光和大气的阻碍，可以扫描到从微波到伽马射线的电磁光谱的每个波段，所以用处非常大。最著名的就是哈勃太空望远镜，该望远镜于1990年发射升空，至今仍表现出众。哈勃的任务是探索宇宙的起源[10]，所以无论是从科学还是公众参与的角度出发，哈勃望远镜通常都被认为是有史以来最成功的太空探索项目。
在过去的几十年中，为了观测太阳系以外围绕其他恒星运行的行星（“系外行星”），我们开发出了各种技术，其中最成功的是2009年发射升空的开普勒太空望远镜。它能够同时观测14.5万颗恒星。当行星从恒星前方经过时，开普勒甚至能捕捉到恒星因被遮挡而逐渐变暗的光线变化。这就好比我们站在纽约，观测到在巴黎的一个探照灯前飞过的苍蝇一样。拥有精密仪器的开普勒太空望远镜不仅能够发现行星，还能识别行星的很多特征，包括它们的质量、大小、组成以及与太阳的距离。通过这种方式，开普勒已经发现成千上万颗行星，其中许多与地球相类似。这样看来，我们的蓝色星球也无特殊之处：银河系中类地行星的数量比地球上的人类还要多；在整个宇宙中，类地行星的数量比地球上所有海滩上的沙粒还要多。一个巨大的宇宙正在等待着我们。
【注释】
[1]“斯普特尼克”=“旅伴”。射电脉冲除了发出位置信号外，没有其他任何作用。
[2]冲击器的探索方式很特别，它们会在落地过程中进行测量并得到有用的数据，比如在降落时扬起的岩石碎片就可以作为物质样本。
[3]月亮被潮汐锁定，所以有一侧始终面向我们，但是月亮没有所谓“暗面”，因为它的两侧都被太阳均匀照亮。但是，由于月球在轨道上旋转，我们在地球上可以看到它的一大半，确切地说，可以看到它59%的部分。
[4]1华氏度≈5/9摄氏度。
[5]这实际上是我们了解温室效应的方式。同样，研究火星使我们意识到核冬天假说的危险。
[6]木星、土星、天王星和海王星是受自身重力束缚的巨大气体星球，但天王星和海王星含有更高比例的冰。
[7]最后统计的行星卫星数量是：木星67个，土星62个，天王星27个，海王星14个。
[8]伽利略号经过地球时也对地球进行了生命探测。基于大气中的甲烷和无线电信号，地球被认为是可能有生命存在的，但不能肯定。
[9]土卫六除了是地球以外唯一拥有地表液体的星球，还是除金星和地球以外唯一拥有厚重大气层的星球。
[10]由于光需要很长时间才能从太空到达我们这里，所以对太空进行观察其实是在观测过去的时空。如果仙女座星球的外星人可以用巨型望远镜看到我们（我们与仙女座相距200万光年），那么他们看到的将是200万年前的人类起源阶段的我们。人类所看到的最遥远的物体距离我们数十亿光年，我们看到的它们其实是来自大爆炸之后的婴儿时期的宇宙。