你好，火星，我們來了！
“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？……”天問，問天。茫茫宇宙，我們是不是生命的孤獨存在？這個終極追問，是人類開展火星探測最根本動力；尋找地外生命，也是人類不斷探索宇宙最根本出發(fā)點。
這是國家航天局公布的“天問一號”在距離火星約220萬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想
在茫茫宇宙，太陽系是一個溫暖的大家庭。圍繞著“太陽母親”八大行星在各自軌道上有序運轉。其中有四顆行星像地球一樣，主要是由巖石構成的，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“探火”情有獨鐘？
中國航天科技集團八院509所總體室主任陸希介紹說，與水星、金星比起來，火星最接近太陽系“宜居帶”，是除地球之外，被認為最有可能孕育和存在生命的另一顆行星。自古以來，火星就是一顆承載了人類最多夢想的星球。
如果將太陽系看成一個“大操場”，八大行星在各自的跑道上，逆時針圍繞著太陽奔跑。距離太陽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。太陽風吹走了水星上所有空氣，白天溫度可能高達430攝氏度，夜晚低至零下170攝氏度。由于缺乏大氣層保護，水星周身遍布隕石坑，是一個難以孕育生命的蠻荒之地。
人類對水星的探測也極其艱難。由于水星質量很小，引力只有地球的38%左右，導致人類的探測器很難被水星的引力捕獲。即便被捕獲，在強大的太陽引力作用下，也極易偏離軌道。人類已有的探測表明，“探水”對于人類了解過去很有幫助，但是對于人類渴望的星際移民未來，則毫無希望。
位于太陽系第二跑道的金星，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，在掌握了航天技術后，人類也曾把金星作為探測的目標。1962年，美國“水手二號”曾成功飛掠金星；1974年，“水手十號”飛掠金星并確認了“水手二號”的探測成果：金星表面存在極其濃密的大氣，表面溫度極高。20世紀中期，蘇聯(lián)啟動“金星計劃”，共計發(fā)射了29個探測器，其中10個成功著陸，最短工作23分鐘，最長僅127分鐘，金星的生存環(huán)境也太惡劣了。
探測表明，金星大氣96%為二氧化碳，造成了嚴重的溫室效應，導致金星表面溫度在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)帶來的硫化物，稠密的大氣幾乎阻擋了所有的陽光，內部一片昏暗；金星磁場也很弱，難以保護生命。總體來看，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)射了首顆火星探測器至今，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了近50顆探測器。如今，探測火星、探尋火星生命信息、探索火星宜居性，已成為國際深空探測的主流。
火星上眾多科學之謎，吸引了各國科學家。“天問一號”是我國首次自主執(zhí)行的火星探測任務，將一步實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測，獲取豐富、立體、多樣的火星探測科學數(shù)據(jù)，這在世界航天史上尚無先例。
這是國家航天局公布的“天問一號”在距離火星約220萬公里處獲取的首幅火星圖像及火星部分標志性地貌標示。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)水長期存在。火星上是否存在水和生命，一直是人類關注的最重要科學問題。
近20年來，人類發(fā)射的火星探測器利用高分辨率成像、光譜、質譜、雷達、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。
甲烷是最簡單的碳氫化合物，地球上90%-95%的甲烷都是生物成因的。2004年歐洲發(fā)射的“火星快車”，在火星大氣中檢測到30ppb的低濃度甲烷氣體。2011年美國發(fā)射的“好奇”號火星車，也檢測到火星大氣甲烷的波動，甲烷濃度為7ppb。這些發(fā)現(xiàn)令人對火星上的生命充滿了遐想。
有科學家認為，火星表面的甲烷不可能是原始甲烷，因為它會在太陽光作用下與羥基結合，形成水和二氧化碳。因此，目前觀測到火星上持續(xù)存在的甲烷，可以推斷火星上有甲烷源。這個甲烷源很可能就是甲烷菌，也就是火星生命。但也有科學家認為，火星大氣中的甲烷有可能來源于火星內部地質作用，如火山活動；或者是火星超基性巖的水熱反應形成，或者是隕石、彗星、小行星、行星介質等火星之外的物質帶入。
人類探索火星上的生命信息，除了發(fā)射火星探測器，還可以分析抵達地球的火星隕石。例如，1996年，美國科學家在一塊南極火星隕石中，發(fā)現(xiàn)了疑似蠕蟲化石的結構，推斷可能是細菌化石，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。我國隕石科學家林楊挺團隊對這塊隕石開展了系統(tǒng)的精細分析測試與研究，發(fā)現(xiàn)火星隕石中有幾微米大小的碳顆粒，并證明這些碳是來自火星的有機質。進一步深入研究還證實，這些碳顆粒是跟煤相似的有機質。
南極格羅夫山是我國最先發(fā)現(xiàn)的一個隕石寶庫。林楊挺團隊在對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數(shù)相關性；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，通過擴散進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歷程，已呈現(xiàn)出令人鼓舞的前景。但科學家認為，最終要確證火星上是否有生命，或者曾經(jīng)存在過生命，需要進一步確認生物成因的有機質存在，這需要由火星采樣返回的樣品來發(fā)現(xiàn)或證實；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?shù)厍蛟贌o力支持人類生存的時候，我們該怎么辦？與地球最為相似的火星，能否被改造成另一個地球？在遙遠的未來，人類可以移民火星嗎？
“未來，人類肯定有望走向另一個星球。火星作為離我們最近的近鄰，又是地球的姊妹星，必然成為首選目標。從科學上來說，我們首先需要經(jīng)過一個漫長的改造過程，使火星的環(huán)境地球化。”陸希說。
將一個寒冷、干燥、貧瘠、荒蕪的火星，改造為地球一般生機勃勃的溫暖世界，首先需要增加火星大氣的溫室效應，以逐漸升高火星的表面溫度，在火星上誘發(fā)產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，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)這樣設想，火星環(huán)境有可能在數(shù)百年內變得比較溫和；在1000年甚至更長的時間，達到完全地球化。那時，太空中的火星顏色，也將從紅色，逐漸變成綠色，最后變成藍色。
陸希認為，從工程技術上來說，人類進行火星移民可以三步走。第一步，派遣機器人到火星上開展相關科學實驗；第二步，建立火星科考站，派遣科考隊員，在局部封閉的環(huán)境里，進行人類生存環(huán)境的改造；第三步，建設火星城市，開展人類移民。
“盡管改造火星的過程可能會非常漫長，但探索宇宙就是航天技術發(fā)展的驅動力，也是科學發(fā)展的驅動力，人類瞄準這個目標共同前進，火星移民未來一定可期。”陸希說，“不過，雖然我們很想去火星開辟第二家園，但更要守護好我們的第一家園，在這個基礎上我們開辟第二家園才有意義。”
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。自上個世紀80年代以來開展的全球變化研究，是20世紀科學界最大的亮點之一。全球變化提出了人類生存環(huán)境的問題，而問題的解答要求超越人類本身的時空尺度，從而催生了地球系統(tǒng)科學。
在同濟大學汪品先院士領銜撰寫的《地球系統(tǒng)科學》一書中，汪品先院士認為，當今的人類已經(jīng)成為地球上的“啃老族”，揮霍著三億年前的樹木森林，和兩億年前富有生物儲蓄在地里的太陽能，把有機碳氧化了散發(fā)在空中，換取自身的物質享受。這種行為猶如“夜半臨深池”的盲人瞎馬，因為人類并不明白地球環(huán)境運作的機理，更不知道自己行為將會產生的后果。
“人類改造火星有多難，我們擁有的地球就有多珍貴。”陸希說，“如果說火星是地球的過去或者未來，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，使我們的家園更長久地保持良好運行狀態(tài)。探測火星，必將讓我們更加珍愛地球！”
(來源:新華每日電訊)
