人类探秘火星史：不仅有水，还可能存在生命

美国国家航空航天局（NASA）于当地时间28日发布消息称，在火星上首次发现了存在液态水的“强有力”证据。这又一次将火星推入公众的视线之中。那么人类对火星的观测与探索走过了怎样的历程？

中国拥有世界上最悠久、最连贯的天文学记录，在古籍《开元占经》里，火星被称为“荧惑”，因其荧荧似火、捉摸不定。古人坚信，火星近于妖星。《广雅•释天》有言：“荧惑谓之罚星，或谓之执法，司天下人臣之过。”在古人看来，这颗星实属威严。

其他古代文明对此星亦有记载，例如古罗马神话中的战神Mars就是以火星命名，这是因为火星呈现猩红色，是嗜血战神所喜欢的颜色。当然，更严肃的天文学观测主要是出于农业生产、历法制定以及占星等目的。早在公元前两千年的古埃及，就已经出现有关火星运行不规律的记载。

游星、天球与轨道

在古希腊天文学家那里，火星与土星、火星、金星、水星并称为五大行星。希腊语叫做planetes，由动词planaomai（游荡）而来，换句话说，行星即为“游荡者”。按照古希腊人的宇宙模型，这些行星被镶嵌于各自的透明天球中，这些同心天球围绕着某根通过地球的轴匀速自转，裹挟着行星旋转，最外面一层天球则是缓慢运转的恒星天球。

聪明的读者很容易看出这种模型难以解决的困难，如果行星被镶嵌于天球之中，那么，所有行星一定是匀速圆周运动，像火星这样的行星又怎么可能运转不规律，忽亮忽暗、荧荧不定呢？而且更加严重的缺陷是，在恒星背景上，从地球观察火星，有时候会发现火星在运行的过程当中会有突然往回走的现象。这用现代宇宙观当然很好解释，然而在当时，却给坚持地心说的古代天文学家提了个大难题。

柏拉图对此的解释是，火星这样的运动只是表面上看起来杂乱无章，在其背后，一定是由神圣高贵的圆周运动组成。于是，他发出了那条著名的口号——拯救那些现象——统治了西方天文学千年。随后，学者希帕克斯与托勒玫（又译托勒密）利用圆周运动的叠加解释了火星的视运动不规律的问题。后者写出了一系列皇皇巨著——《至大论》（Almagest），这本书在接下来一千四百年，都成为了西方天文学的权威文献。

伟大的思想总是伟大的迷途，随着时间的推移和阿拉伯、欧洲天文学家耐心细致的工作，陈旧的托勒玫体系的误差越来越大，后人在托勒玫体系里修修补补，在本轮之上增加了更小、更多的圆。以至1969年版的《大不列颠百科全书》里说，到13世纪，每一颗行星都需要40至60个小圆来进行轨道修正！传说当葡萄牙阿方索十世国王去看望正在编制《阿方索星表》的天文学家时，他风趣地说，如果上帝创造世界时他也在场，那么他一定会建议上帝做点改进。

随后，一个被同时代的人认为有点疯疯癫癫的占星术士、天文学家开普勒真正开启了天文学革命。开普勒师从德国天文学家马斯特林（Maestlin），这位天文学家于1590年观测到了金星掩火星的现象。这可以说是日心说的一大证据，于是他的学生开普勒也很快成为日心说的热心支持者。

随后，开普勒为以精确观测著称的第谷工作了两年，在第谷暴毙后继承了他庞大的观测数据，通过曲曲折折的计算发现了如今中学生们即耳熟能详的三大定律。但是鲜有人知的是，开普勒的第一个发现——行星的轨道为椭圆——是根据对火星的计算得出的。这也是因为火星的轨道实际上最扁，具体为何开普勒首选火星数据，是有意而为之？还是运气过人？如今我们不得而知。但总之，淘气的火星终于将天文学的发展引入正途，还为日后物理学的建立奠定了一定基础。

火星狂想曲：存在运河与生命？

1877年，意大利天文学家乔范尼·夏帕雷利（Giovanni Schiaparelli）利用光学望远镜观测到火星表面具有条状地貌，他将之命名为canali，意大利语为水道之意，此后被译为运河（cannals）。尽管更先进的设备出现之后，夏帕雷利的发现被认定为光学幻象，但这个误译还是使得火星上有运河、有生命的想法成为广泛流传的幻想与希冀。

1892年，Camille Flammarion写了一本书，叫做《火星及其居住条件》（La planète Mars et ses conditions d'habitabilité），这本书描绘了火星上那些水道是如何与人工运河相似，又描述了智能生命是怎样通过这些运河在火星世界分配水资源的。同年当选为美国艺术与科学院（American Academy of Arts and Sciences）会员的Percival Lowell在阅读此书之后，便将余生致力于观测火星上的生命。他先后出版了《火星》（1895）、《火星和运河》（1906）和《火星：生命的居所》（1908）等著作。由于这些著作广为流传，火星上存在生命这个想法也随之流传开来。

最后，连天才科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）都参与到这场火星热中来。1899年，特斯拉在他的科罗拉多实验室，利用自己发明的接收器捕捉到了重复信号。他认为这是来自另一个星球的无线电通讯，很可能是火星。在1901年的一次访谈里，特斯拉说：“一段时间之后，这种想法才闪过我的脑海。我所观察到的扰动可能受外生智能生命的控制。虽然我无法解开其中的意义，但是就我而言，我认为这件事很可能是纯粹的巧合。我是第一个听见来自外星生命的问候的人，这种感觉愈发强烈。”

特斯拉的理论受到了开尔文勋爵的支持。开尔文勋爵也是当年的科学巨擘，如今的热力学温标的单位就是以他的名字命名。开尔文勋爵于1902年造访美国，据报道，他曾认为特斯拉的确接收到了火星人发送给美国的信号。不过，在他离开美国之后，他又否认自己曾说过这样的话，他修正说：“其实我所说的是，如果火星上真有居民，那么他们一定能够看到在电力光辉照耀之下的纽约市。”

当时也并非所有天文学家都持有相似的观点，也有人据理力争地认为火星上不存在运河或者生命。但这场争论真正平息要等到下个世纪六十年代，NASA将Mariner 4送上火星拍摄出清晰的照片，并未拍摄到任何运河，而是带来了荒漠空洞的火星表面的图片。

有关火星上是否有运河和智慧生命的争论很容易理解。在十九世纪，天文观测还没有摄影技术。天文学家只能透过光学望远镜连续数小时盯着目标，直到某一时刻，视野足够清晰，然后他们立刻把所见之物描画下来。他们看到火星上的阴影和亮光，想当然地便以为是大陆与海洋。当时的天文学家已经知道火星的自转周期和倾角都与地球相似，这就意味着火星上也会有天文学意义上的季候变迁。的确，火星两极的冰盖随着季节的变化此消彼长。但是，据此而相信火星有着和地球相似的气候、植被乃至生命，确实在科学研究中属于过于冒险的猜想。

直到二十世纪二十年代末，科学家们才确定火星是一个干燥的星球，同时大气压很低，并不适合地球意义上的生命的形成。然而对于火星生命的猜想从未真正停止，有无数的科幻作品以此为基调，例如1938年由奥逊·威尔斯（Orson Welles）播出的科幻有声书作品《世界大战》（The War of the Worlds）。尽管在节目开始已作出说明，但这部作品播报新闻一般的语气还是造成了很大的恐慌，许多人真以为火星人正在入侵地球，据说还有两人因此而自杀。

探索火星，神话不死

2014年1月24日，NASA报告说火星探测车好奇号和机遇号接下来的任务将是探索古代生命的证据，其中包括基于自养光能或化学能自养微生物的生态圈，或者与古代湖河有关的平原，这些沉积平原也许可为生命提供合适环境。换言之，寻找化石、有机物等能为生命的存在提供可能性的证据目前是NASA的首要目标。

NASA设定的这个目标并不是无端空想，早在2000年，NASA利用火星卫星“环球探测者”号拍摄到了沉积岩的照片。这种与地球上因水流形成的沉积岩十分类似的证据令有关专家判断，数十亿年前火星上曾有湖泊存在。

次年，NASA又宣布，科学家们对一块在南极发现的火星陨石进行了检测，发现这块陨石内部存在呈长链状排列的磁晶体。链中的每个磁晶体都是一粒很小的磁铁，而这样的排列必须在微生物作用下才会形成，否则就会因磁力而崩塌。

除了这些证据，科学家们还希望在火星上找到液态水的存在。火星上的水几乎全部以冰的形式存在于两极，只有非常少量的以气态存在于大气层中。虽然火星上的确没有前人设想的运河，但是1971年Mariner 9传回的图像表示，火星上有巨大的河谷。这颠覆了许多人的观点。回传的图像显示，曾经有大洪水冲破天然屏障，冲击出深深的河谷，延绵数千公里。在南半球还发现了一些支流，这就表示这个星球曾经有过降雨。随着研究进一步展开，截止2010年已经发现了超过四万条大大小小的河谷，遍布火星表面。

此外，火星上还发现了湖泊盆地，有些甚至可与地球上最大的湖相媲美，面积接近黑海，但要知道，火星的半径仅仅是地球的一半。如果火星上曾经存在液态水，或现在仍有液态水的存在，那么，火星表面是否生长过微生物？这个星球过去是否存在生命？如果有，那么如今这些生命是否依旧存在。试想，如果答案是肯定的，这是多么令人振奋的事啊！

在过去的四十多年间，NASA已将许多机械探测器送上火星，NASA的下一步目标是将宇航员在本世纪三十年代送上火星。人类火星探测计划还处在近地轨道空间站的初始阶段。空间站上的宇航员将帮助NASA进一步提升深空探索所需的通讯系统，也将在宇航员在太空中的身体健康方面提供指导和支持。

人类从古代开始就仰望这颗行星，记录下它不规则的运行，设想出各种各样的宇宙理论模型；十六世纪，从计算这颗星球的轨道开始，开普勒为牛顿物理学奠定了基石；十九世纪，人们畅想这颗与地球相似的星球上也许也存在生命和智慧；直到今天，人类对火星的幻想与好奇仍未停歇。