第二节 拥抱火星
第二节 拥抱火星
令人生畏的赤星
火星是地球的近邻。它与地球有许多相同的特征。它们都有卫星，都有移动的沙丘、大风扬起的沙尘暴，南北两极都有白色的冰冠，只不过火星的冰冠是由干冰组成的。火星每24小时37分自转一周，它的自转轴倾角是25度，与地球相差无几。
火星上有明显的四季变化，这是它与地球最主要的相似之处。但除此之外，火星与地球相差就很大了。火星表面是一个荒凉的世界，空气中二氧化碳占了95%。浓厚的二氧化碳大气造成了金星上的高温，但在火星上情况却正好相反。火星大气十分稀薄，密度还不到地球大气的1%，因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低，很少超过0℃，在夜晚，最低温度则可达到－123℃。
火星被称为红色的行星，这是因为它表面布满了氧化物，因而呈现出铁锈红色。火星表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠，还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风，大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。
火星两极的冰冠和火星大气中含有水分。从火星表面获得的探测数据证明，在远古时期，火星曾经有过液态的水，而且水量特别大。这些水在火星表面汇集成一个个大型湖泊，甚至是海洋。现在我们在火星表面可以看到的众多纵横交错的河床，可能就是当时经水流冲刷而成的。此外火星表面的许多水滴型“岛屿”也在向我们暗示这一点。
火星表面有一条巨大的“水手谷”。这是一个长约4000千米的巨大峡谷，它是在远古时期的洪水和火山活动的共同作用下形成的。火星上的巨大火山——奥林匹斯山高约2.7万千米，是地球最高峰珠穆朗玛峰高度的3倍。它是太阳系中最高的山峰。火星有两个微小的卫星，直径都不到80千米，看起来更象是被俘获的小行星。
一直以来火星都以它与地球的相似而被认为有存在外星生命的可能。近期的科学研究表明目前还不能证明火星上存在生命，相反的，越来越多的迹象表明火星更象是一个荒芜死寂的世界。尽管如此，某些证据仍然向我们指出火星上可能曾经存在过生命。例如对在南极洲找到的一块来自火星的陨石的分析表明，这块石头中存在着一些类似细菌化石的管状结构。所有这些都继续使人们对火星生命的是否存在保持极大的兴趣。
火 星
人类对火星的探测过程
人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器也开始了它的旅程。最早期的探测器几乎都失败了，而对火星的探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。
前苏联在第一颗人造地球卫星上天5年以后，就开始了火星探测。1962年11月，前苏联发射了“火星1”号探测器，1963年6月13日飞跃火星，获得了太阳风、行星际磁场和流星体的探测资料，这是人类首次成功的火星探测飞行，揭开了人类探测火星的序幕。但是当1963年3月21日它飞行到距离地球1.06亿千米的距离时，却与地面永远失去了通信联系。3天以后，前苏联的又一枚探测器升空，这枚探测器同样面临着失败的命运，仅仅到达环绕地球轨道，此后火箭未能再次成功点火，两个月后坠入地球大气层烧毁。
1964年，美国也先后向火星发射了两枚探测器水手3号和水手4号。水手3号于12月5日发射升空，是美国发射的第一枚火星探测器，然而探测器的保护外壳未能按预定计划成功与探测器分离，导致探测器偏离轨道，最终导致失败。水手4号于12月28日发射升空，这是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器。
“水手”4号是八角柱形，装有四块太阳能电池板和摄影装置等，全重261千克。“水手”4号从地球出发安全飞行了8.5亿千米，于1965年7月14日从距离火星9650万千米处飞过。它拍摄了22幅火星表面的照片，用无线电遥传回地球。“水手”4号拍摄的地带是火星北半球的普罗彭蒂斯地区，并在亚马逊沙漠越过火星赤道，广及南半球的锡伦海、奎登奇斯海等。在“水手”4号发回的照片中，科学家发现了与月球表面类似的密布的大小环形山，发现的仅有300座。以后又进行了更为详尽的考察，火星上的环形山总数大概有数万座。也就是说，火星的地形不及地球平坦，更近似月球。
此后，“水手”4号又在环绕太阳轨道上花费3年时间对太阳风进行探测。水手4号发回的数据表明火星的大气密度远比此前人们认为的稀薄。
“水手”4号拍摄了火星照片之后，就形成了围绕太阳旋转的人造卫星，它携带的太阳能电池能把阳光转变为电能，今后仍能与地球保持联系。
1967年9月14日，美国宣布，在7分钟里，“水手”4号至少被17颗陨石击中，探测器机体上被撞开几个洞，但并未发生严重故障。
1971年12月，前苏联的火星3号飞船的登陆舱在火星上软着陆。1976年7月20日和8月7日，美国的海盗1号和海盗2号飞船的登陆舱分别在火星上着陆成功。登陆舱主要进行了生物探测试验，两个登陆舱的着陆点都选择在估计水分较多，生命存在可能性较大的地方。
“水手”4号发回的第一批火星照片
美国的“火星探路者”飞船代表了火星探测的重要阶段。火星在地面工作人员的遥控下在火星上行驶，实现了对火星较大范围的移动考察。
“火星探路者”于1997年7月4日在火星上名为“战神谷“的地区着陆，7月6日凌晨1时59分，漫游者号探测车驶下飞船的坡道，踏上火星表面。这是人类的车辆首次在火星大地上行驶。数小时后开始传回火星表面的彩色图像。1997年11月4日，火星探路者飞船正式结束使命，它总共传回有关火星地貌、日出和日落的9669幅照片，取得了许多重要的科学成果。
火星探路者号探测器
1999年3月，美国发射的火星全球勘探者飞船开始对火星绘图，并收集火星形态、地貌、重力、天气和气候、表面和大气层以及行星际磁场的数据，每7天完成一次对火星全球的绘图。至2001年4月，火星全球勘探者飞船围绕火星运行了1万多个轨道周期，发回的探测数据已经超过了此前历次火星探测成果的总和，仅NASA在网上公布的火星全球勘探者飞船拍摄的照片就已超过6.7万张。
2001年4月7日，美国发射了火星奥德赛飞船，于2001年10月24日到达火星，绘制了火星表面化学元素和矿物的分布图形，寻找火星的水源。
2003年6月2日，欧洲空间局发射了火星特快飞船，同样将探测火星是否有水作为重要目标。
美国国家航空航天局的“凤凰”号于2007年启程前往火星，并在经历将近一年、6.75亿千米的旅程之后，已在2008年5月25日成功登陆火星北极。主要任务是寻找火星土壤中可能存在的生命迹象。
美国国家航空航天局的火星科学实验室将于2011年10月至12月启程前往火星，它将在火星表面着陆，并且拥有6个轮子，拥有前所未有的机动性能，并且使用核能提供电力，至少在火星表面工作一个火星年的时间。同时，火星科学实验室还将携带各种先进的仪器，它将配有200万像素的主照相机，配合10倍光学变焦镜头和三色真彩色感光能力，将可以拍摄到超高清晰度的全景照片，同时这部相机还将内置MPEG—2硬件影片压缩能力，可以拍摄每秒10画格的高清晰影片，相机本身将配有至少256MB内存和8GB闪存以暂时保存拍摄的照片和影片，配合火星通信轨道器提供的基于激光通信的超高带宽支持，火星科学实验室将会使现在正在火星上工作的双胞胎火星车勇气号和机遇号相形见绌。
美国的火星样本取回任务计划将于2013年实施，计划于2016年将半千克左右的火星土壤和岩芯样本送回地球作进一步研究。这个计划包括一个环绕火星轨道运行的返回装置和一到两个着陆装置，着陆装置可能配备有可以小范围移动的火星车，如果那时火星科学实验室仍然可以工作，可能也会利用火星科学实验室在大范围内提前采集样本，或者再发射一枚类似火星科学实验室的火星车用于这个目的。采集样本以后，样本将会被一枚小型火箭发射到火星轨道，与返回装置对接，这个对接也可能不只一次，然后由它将样本一次性送回地球。
2018年的火星任务将是一个着陆器，用于寻找火星上可能存在生命的证据。
2020年将会有更多的样本返回任务实施，用于将火星样本送回地球。
火星即将迎来中国客人
火星在我国古代被称为“荧惑”，中国第一颗火星探测器取其谐音，命名为“萤火一号”。这是我国自主研制的首个火星探测器的实体等大模型，它体重仅110千克，本体长75厘米、宽75厘米，高60厘米，将携带照相机、磁强计等八件武器，肩负我国首次地外行星空间环境探测的重任。
因为火星空间的磁非常微弱，而“萤火一号”就是要研究相关的磁现象，为了避免研究受到探测器自身的干扰，所以“萤火一号”的材料都将做到一律无磁。另外，不同于地球上适宜人类的气温，火星的温差将比月球还要大，所以“萤火一号”上的热控技术将受到前所未有的考验，为此探测器上的热控装置将按照最严酷的环境来设计应对考验。
最神奇的还是有着“万里传音”本领的掩星探测技术，届时，“萤火一号”将与俄方的“火卫一探测器”合作开展双星对火星电离层的掩星探测，这意味着两颗探测器虽然分处在远离地球的火星两端，相隔千里万里，有可能有星体相阻隔，但是依然能通过掩星探测接收机等实现彼此之间数据的共享，从而可以实现对处在正午和子夜时的火星电离层的探测。
“萤火一号”将会通过围绕火星飞行完成探测，不同于我国的“嫦娥”探月工程，“萤火一号”并不会登陆火星的表面，而是在火星轨道上收集各种科学数据，然后通过远距离传输技术，不断把数据传回给我国的地面科研人员。最后，“鞠躬尽瘁”的“萤火一号”将不会再返回它的故乡，而是将永远地留在浩瀚的太空。
“萤火一号”
“萤火一号”原计划于2009年10月和俄罗斯的“火卫一”土壤卫星一起搭载“天顶”运载火箭从拜科努尔航天中心发射升空。经历10～11个半月的飞行后，进入火星轨道。“萤火一号”主要研究火星的电离层及周围空间环境、火星磁场等。
2009年9月29日，俄方决定将“福布斯—土壤”火星探测器的发射时间推迟至2011年10月，目的是为了进一步保证该项目实施的可靠性。“福布斯—土壤”探测项目的推迟还将影响到“萤火一号”的发射。“萤火一号”不得不将升天时间推至2011年。
下次发射为何要等2年?这是由发射窗口决定的。火星与地球每15～17年有一次最近的机会，每26个月才会位于距地球最近的位置上，因此，“萤火一号”下次发射的日期为2011年。选择此时发射，探测器消耗的燃料相对较少。
火星探测是我国继载人飞船、嫦娥探月工程之后又一重大航天科学计划，将带动我国深空探测技术的发展，为今后其他行星的探测打下基础。
“福布斯—土壤”火星探测器
有待探索的火星之谜
火星一直是颗神秘的行星，关于火星的种种美好传说在社会上十分流行，甚至连最谨慎的科学家，都悄悄地谈论过下面的设想:几万年前，人类文明还刚刚在地球上产生的时候，火星上已形成一个技术高度发达的文明社会，他们运用先进的挖掘机械，在整个可耕区，建筑了完整的灌溉“运河”网。火星上存在着生命，不仅是科普作家喜爱的一个题材，直到10年前人们还普遍认为，火星上至少有植物存在。这一切，强烈地让人们去探测火星的奥秘。
1894年，出身波士顿名门望族的天文学家洛韦尔开始以极大的热情，宣传火星是颗有生命的星球的理论，引起了强烈的社会反应。从1901年到1921年，有许多人声称他们曾接收到来自火星高级生命发来的电讯信号。1958年，前苏联一位天文学家发表过惊人的推测:火星的两颗小卫星是由金属制成的，而且是中空的。他认为火星人发射这两颗卫星，是为了在火星文明被毁灭之前保留火星文明的精华，但这一推测一直没有得到证实。
1987年，通过天文望远镜，一位天文学家声称发现了火星上存在一条很长的“运河”，一度使人们对火星上存在高级生命充满狂热。不过没多久，所谓“运河”被证明只不过足火星上一条狭长的裂痕。随后，美国连续发射了“海盗—1”和“海盗—2”两个火星飞船登陆器，测知火星表面确实有一层薄薄的含少量氮的大气层，可是那里气压太低，使火星两极的水分很快蒸发，不可能有长期水体的存在。探测器中所携带的生命探测仪所做的3项试验，其中2项得到否定的结论，只有1种试验得出模棱两可的结果，表明火星是不存在生命的，按照人类的一贯思维，火星也不具备存在生命的条件，从而使火星上不存在生命几乎成了定论。
但是，近几年来，这个问题又再一次掀起波澜。美国地球物理学会的科学家菲尔·克里斯坦森在该学会最近召开的一次会议上说，火星上一个巨大的赤铁矿床使人们推测这颗星球上曾经在相当长一段时问内有水存在，因而可能形成生命。赤铁矿是一种氧化铁矿，其形成的方式多种多样，通常都有水的参与。火星上发现的这种粗粒赤铁矿在地球上可见于黄石国家公园这类火山地带。利用“环火星勘探者”卫星研究火星的科学家们说，这是火星地表以下有大规模热液系统活动的证据。
据悉，在火星上空绕轨道飞行的“环火星勘探者”卫星上安装的激光测高仪绘制了火星的地貌，并在1997年4月份发现了火星北极极冠及周围地形的新信息，包括与北非沙丘具有相似特征的沙丘原。这台测高仪还发现在火星极冠上空有高空云存在。最近公布的前苏联拍摄到的火星表面照片，使人们对火星产生了新的看法。这些照片清楚地表明火星上的一个区域内，存在大规模的、呈倒塌状的规则结构。宇航专家推测，这是一个巨大城市的遗迹，它表明至少若干年前火星上存在过高级智能生命，至于现在这些生命是甭存在或者是这些生命为什么不存在的原因等问题，还有待于进一步分析研究。
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火星上真有生命吗
火星上面有没有生命?如果有，会是什么样子?这是一个引起人们浓厚兴趣的问题。
1877年，意大利天文学家斯基帕雷利发现火星表面上有不少的细线，认为那可能是运河。后来美国天文学家洛韦尔还制作了详细的运河地图。离火星5000多千米的地球也能看见这些运河，其规模该有多宏伟!人们由此想像，在火星上面也许生活着有智慧的生物，他们能建造出超级的水利工程，从极区引水，征服干旱，这真是天上人间。从此，这个“火星人”的消息传遍了全世界。
到了20世纪60年代和70年代，国外对火星进行了多次空间探测，其中很重要的一次是1971年美国发射“水手9号”飞船。这艘飞船进入环绕火星的飞行轨道，成了火星的人造卫星，它拍摄了7000多张照片，进一步揭开了火星的真面目。这些照片表明:火星表而上暗区色泽的四季变化，不是植物的枯荣引起的，而是风在怍怪。由于风把火星表面上的沙尘吹来吹去，才造成一些区域随季节的变化而明暗交替。
飞船的探测还否定了运河的存在。所谓“运河”，其实是一连串的暗环形山和暗的斑点，在地球上用望远镜看到的一条条细线不过是一种错觉而已。
火星上面实在太干旱(即使极冠也只是一层薄薄的冰)，气温比地球冷多了，空气又十分稀薄，宇宙射线和紫外线的“照射”达到致死的强度，地球上的生命在那里是很难生存的，因此一些科学工作者认为火星上现在不大可能有生命。
不过，“水手9号”飞船得到的一个重大发现却引人深思。火星上面虽然没有人工“运河”，却存在不少自然的弯曲的干涸河床，在河床上还有泪滴形状的岛和沙洲:大河床还连带着支流系统的小河床，整个构成树状的河道网。人们推测，火星在历史上有过丰富的水。今天火星上看到的最大河床长达1500千米，宽达200千米，不难想象当时奔流的江水会有多大的气派。
火星上还有不少巨大的火山，其中最大的火山比地球上的珠穆朗玛峰还要高得多。通过探测，一些科学工作者推断历史上火星的火山活动比地球上更加活跃，它能将火星内部大量的水蒸气和二氧化碳气体喷射出来，可放出覆盖火星表面厚达20米以上的水，并产生一个较浓密的大气层，形成一个多水的温暖时期。在这一时期里，有可能演化出微生物和类似地衣的低等植物。这些生命一旦出现了，就会顽强地“争取”自己的生存“权利”。
为了探测火星上到底有没有生命，揭开生命起源之谜，美国发射了两艘“海盗号”飞船，于1976年在火星表面成功着陆。在发射前，整个飞船进行了杀菌消毒。着陆地点选择在生命存在可能性较大的两个地方。飞船上装备有小型的自动生物化学实验室，在着陆后由取样机在火星表面挖出土壤样品，分别送进实验室中不同的容器，检测有无植物、动物或微生物。这些试验中有一个是对微生物的探测。先将火星土壤放进实验室的一个容器里，然后加进含有氨基酸等物质的培养汤，如果土壤中有微生物，就会消化这些营养物，进行新陈代谢，呼出二氧化碳气体。为了确定这些二氧化碳气体不是从别处放出来的，又做了巧妙的设计，事前就使培养汤含有碳的放射性同位素C14这种原子，这样微生物会呼出具有放射性的二氧化碳气体，用专门的检测器就可以判断有无微生物存在。
“海盗号”飞船在火星表面开始进行生命试验后，科学工作者接收到从那里发回来的讯号，起初人们感到兴奋，因为得到了一些肯定的结果。可是在试验中也发现了另外的的出乎意料的情况，一些科学工作者做了仔细的分析，认为火星表面的环境特殊，用化学反应可以解释这生命试验结果。
“海盗号”飞船还做了另一个土壤化学试验，它表明，火星土壤中不存在有机分子，即使有含量也低于一亿分之一。有机分子是在地球上所有生命的“建筑砖块”，如果火星上有生命，并且又类似地球上的生命，火星土壤中就应有大量的有机分子。因此根据这个结果推测，火星上可能没有生命。“海盗号”飞船已完成了试验，但并没有结束火星有无生命的争论。现在，多数科学工作者认为:至少在飞船着陆的两个地方的土壤表层，不大可能存在生命的活动，至于整个火星有没有生命，这是一个复杂的问题，还有待于未来的探测去解决。
100年来，人类强烈地希望在火星上发现活跃的生命，尤其希望能发现与我们相类似的智慧物。通过今天的探测，“火星人”的幻想破灭了。然而，火星是不是有别的生命呢?这仍然是个未解之谜。
火星上的天然渠道