载《文景》杂志2004年8月号

 

荧荧如火:关于火星的科学、历史和幻想

钮卫星

 

1. 星占学符号

  公元534年初夏的某一天,70多岁高龄的南朝梁武帝光着双脚到金銮殿下去跑了一圈。梁武帝这古怪的举动是事出有因的,因为太史报告“荧惑入南斗”,即火星运行到了二十八宿之南斗宿中了,并且这次火星还正好在斗宿发生了“留”,前后共停留了两个月。当时谚语称:“荧惑入南斗,天子下殿走”,梁武帝以正统天子自居,就当仁不让地去祈禳了一番。梁武帝深信佛法,似乎是得了佛祖保佑,所以虽然偏安东南一隅,倒也享国太平,但仍然能居安思危,敬畏天命。
  而此时中国北方的元魏政权却呈风雨飘摇之势。丞相高欢权高震主,欲迁都于邺来挟持北魏孝武帝,结果两厢兵戎相见。534年7月孝武帝亲率十余万大军,以斛斯椿为前驱,准备与高欢决战。高欢日行八百多里赶来与魏帝隔河对阵。斛斯椿请以精骑二千渡河夜袭高欢。魏帝意欲答应,但黄门侍郎杨宽进言:“椿若渡河,万一有功,此灭一高欢,生一高欢矣。”斛斯椿不能进兵,长叹道:“顷荧惑入南斗,今上信左右间构,不用吾计,岂天道乎!”斛斯椿虽然出身夷族,但大概汉化已深,也深信“荧惑入南斗,天子下殿走”之类的童谣和“火犯斗,且有反臣,道路阻塞,丞相有事”之类的占辞,所以就听由天命、坐以待毙了。
  此时枭雄如宇文泰之流,见孝武帝以万乘之主不敢渡河进击疲惫之卒,只是分兵死守万里长河,知道北魏大势已去,于是分兵两路,一路袭高欢后路,一路迎魏帝入关中。该年闰十二月宇文泰用毒酒药死孝武帝,北魏从此裂为东、西魏,并很快分别被高齐和宇文周取代。当梁武帝听说孝武帝被高欢逼得西走关中时,很不好意思且又有点不服气地说:“虏亦应天象邪!”虽然“天子下殿走”不是什么好事,但是天象应在“北虏”身上,让以正统自居的梁武帝心有不甘。

荧惑入南斗之图:

  534年3月31日火星顺行进入斗宿范围,5月14日前后在斗宿10度留,后7月18日前后退行至箕宿8.7度又留,再顺行至9月24日出斗宿。图中为4月19日火星位于斗勺中的情形。

 





  古人相信天人感应,上天会用某种方式对人间作出示警。在上面南北朝时期演出的这场悲喜剧中,火星被当做了上天用来示警的信号。各古代文明大多都很早就发现了在相对固定不变的恒星背景下有五个亮点时常在移动,这就是对五大行星的认识。其中一颗在夜空中呈现红色,荧荧如火;它的运行令古人捉摸不定,其规律不如木星和土星的运行那样容易掌握;它的亮度也常发生变化,似是上天在迷惑人类。所以在中国古代这颗行星被命名为荧惑。阴阳五行学说兴起之后,把五大行星与五行相配,荧惑自然地被称作火星。
  在中国古代的星占体系中,火星的星占含意大多是很凶险的。除了上述的“荧惑入南斗”,“荧惑守心”――即火星停留在心宿――也是一例。李淳风《乙巳占》卷五载有“火守心,大人易政,主去其官。火逆行守心,泣哭吟吟,王命恶之,国有大丧,易政”的说法。宋景公时有一次荧惑守心。《吕氏春秋》和《史记·宋微子世家》都记载了宋景公和他的天文顾问子韦的一段对话:面对如此凶险的天象,宋景公询问子韦该怎么办?子韦依次建议将灾祸转嫁给宰相、百姓和岁收。宋景公都不肯,说了一番感人肺腑的话,并宁可独当其灾。于是子韦断言,天必有赏。宋景公因此延寿二十一年。
  荧惑守心而用丞相来塞责,这样的事在历史上还真发生过。《汉书·翟方进传》载汉成帝刘鷔绥和二年(7BC)春荧惑守心。时翟方进为丞相,成帝下诏责问:丞相登相位十年来,各地灾害并起,百姓挨饿,疾疫流行,怎么不想想办法挽救?这是辅助皇帝之道吗?翟方进见诏当天就自杀。其实翟方进当时号称“通明相”,身为一代儒宗,很有名望和地位;而且他“为相介洁,请托不行郡国,持法深刻”,也得罪了不少人。汉成帝在位25年中,外戚王氏诸舅迭任大司马、御史大夫之职,三公之中只有丞相之职不是王氏专任。所以翟方进的自杀,看来是权利斗争的牺牲品。
  事实上,现在不难计算得公元前七年春天4月21日前后火星由顺行转逆行而发生留守,但位置在轸宿1.4度而不在心宿。该年8月28日火星才运行到心宿,但不发生留守,其位置与火星春天留守的位置相差60度之多。所以导致翟方进自杀的荧惑守心竟然是一次伪造的天象。天意居然也能伪造,看来真正应该觉得迷惑的是上天――如果真有上天的话。

火星在恒星背景下由西(左)向东(右)的顺行、留和短暂的逆行

2. 造物主的破绽

  在西方,关于火星的神话由来已久。大约公元前3000年左右,两河流域的主人苏美尔人发明了文字,后来他们又命名了天上的星座,把游荡于星座之间的5个亮点叫做“行星”――“游荡者”,他们把其中一颗微红色的行星与血、战争和其他危险的事物联系在一起,并用“奈格尔”(Nergal)――他们的战争、毁灭和死亡之神的名字来命名它。苏美尔人关于天空的知识传递给了各种侵入两河流域的和周边的文明。希腊人仿照苏美尔人对行星的命名,用他们自己的战神的名字“阿瑞斯”(Ares)来称呼这颗红色的行星。罗马人享受了希腊文明的遗产,并用他们的战神“马尔斯”(Mars)来命名这颗红色的行星,迄今这仍是国际上对火星的通行叫法。
  在从希腊人开始的西方历史上,行星尤其火星又开始扮演更为重要的角色。希腊人不象他们的东方邻居那样仅仅满足于从上天获得一点点的警示,他们很自信地“规定”上天应该如此这般:毕达哥拉斯约(570 BC—497 BC)说万物就是数,宇宙就是数的和谐,天体的运动应该体现出这种和谐和完美。柏拉图(427 BC-347 BC)说人们眼睛看到的行星的顺、留、逆等都是假象,行星真正的运动是一种完美的运动。圆是最完美的几何图形,所以行星最完美的运动是匀速圆周运动。亚里斯多德(384 BC-322 BC)进一步认为天体这种完美的匀速圆周运动是构成天体的完美元素――第五元素的本质属性所决定的。按照这一完美运动的要求,希腊的天文学家们天才地构建起了一套本轮、均轮体系,他们用匀速圆周运动和它们的组合相当成功地解释了行星在天空中看似杂乱无章的运动。

行星运动的本轮均轮模型:大圆是均轮,小圆是本轮,地球E位于均轮的中心,行星P在本轮上做匀速圆周运动,本轮中心A在均轮上做匀速圆周运动。这样在地球上看来,行星在天空背景下有时顺行,有时留,有时逆行。





  但是那颗红色的行星,似乎真地被赋予了战神暴躁的脾气和狂放不羁的性格,它的运动轨迹与完美运动模型的预言之间常常出现偏差。虽然托勒密(约100-170 AD)稍稍放弃了希腊人的完美原则构建了它的地心体系,哥白尼(1473-1543 AD)又为了恢复希腊人的完美原则而不得不大胆地把宇宙的中心从地球移到了太阳从而构建起一个日心体系,但要精确解释这颗红色行星的运动似乎一直比较困难。
  第谷(1546-1601 AD)是一位天才的实测天文学家,他用自己的观测证据否定了托勒密的体系,但又不相信地球会在动,所以他构建了一个折中的第谷体系。同时他看到了编造一份精确的行星历表的巨大实用价值,而用传统的(托勒密的和哥白尼的)几何方法编造星历表太费时费力,还达不到很高的精度,所以第谷希望建立一种推算行星位置的数值方法。为做到这一点,需要精确的和系统的行星观测资料。第谷选定了火星,坚持了长达20年的观测。但是他没有余力来完成这样一个行星运动的数值模型了,第谷在病榻上把这个任务和积累了20年的火星观测资料交给了他的助手开普勒。
  开普勒(1751-1630 AD)带着一种强烈的毕达哥拉斯主义倾向,他认为上帝按照某种先存的和谐创造世界,这种和谐的某些表现可以在行星轨道的数目与大小以及行星沿这些轨道的运动中追踪到。在遇见第谷之前开普勒已经构建了一个行星模型,在他的模型里行星还是沿着正圆轨道行走,但是对于火星来说,他的模型与第谷的观测数据之间有8角分(一角分是圆周角的二万一千六百分之一)的偏差。开普勒深信第谷的观测精度,所以他大胆地放弃了从希腊人到他的精神上的导师哥白尼都一直坚持的匀速圆周运动,他做了大量的计算和尝试,最终发现火星沿椭圆轨道绕太阳运行。在1609年出版的《建立于原因之上的新天文学,或者致力于阐释火星的运动的天体物理学》(简称《新天文学》)中,开普勒公布了从火星得来的行星运动第一和第二定律,并认为它们对所有行星都适用。在10年后的《宇宙和谐论》中开普勒又公布了行星运动的第三定律。
  牛顿(1643-1727 AD)说过:“如果我比别人看得远些,那是因为我站在巨人们的肩上。”开普勒显然就是巨人中的一位。正是在开普勒的行星运动定律基础上,牛顿得到了天体运动乃至物质相互作用的更简单更一致的规律――万有引力定律。在这个过程中,火星似乎是造物主故意留给人类的一个“破绽”,它的运行的不规则性固然迷惑了大部分人的眼睛和思想,但也引诱了几个天才的大脑去深入探究,并最终揭示造物主“创造”世界的规律。如果历史允许假设,我忍不住要设想:如果没有火星会怎样?翟方进大概仍旧不得不自杀,但是近代科学的进程是否会稍稍改变步伐?


3. 揭开战神的面具

  夜空中火星看似杂乱的步点终于被归笼到一条简单而深刻的规律中去了,但到那时火星还只是一个被驯服的发光点,战神还没有除下他那神秘的面具,人们还不清楚火星的真实面目――火星表面的物理状况。牛顿脚下的另一位巨人伽利略的一个发明给事情带来了转机。1609年底伽利略听说荷兰人发明了一种叫望远镜的玩具,他立刻想到可以用它来观测天体,并立刻动手制作了一架望远镜。伽利略把望远镜指向夜空,发现了木星有四颗卫星,金星有相位变化,月球上有山峰,等等等等。1610年伽利略完成了一本描述这些发现的《恒星的使者》,这书很快就到了开普勒手里。开普勒趁捎书来的大使在德国逗留的一个星期里很快地读完了书,并写了一封长长的回信让捎回去。在回信中开普勒称赞了伽利略的发现,并特别建议伽利略去观察火星,因为他相信火星应该有两颗卫星。
  开普勒的推测基于某种宇宙和谐和数字神秘主义的思想,现在看来是站不住脚的。但开普勒却蒙对了!火星确实有两颗卫星,只是要发现这两颗卫星却不是伽利略时代那种仍处于婴儿期的望远镜所能办到的。然而当时及以后口径慢慢大起来的望远镜已能够让人们去认识火星本身的物理状况。被称为“恒星天文学之父”的威廉·赫歇尔大概也顺便观测过火星这颗行星,1783年他说火星是跟地球最想像的行星。事实上早在17世纪中叶荷兰人惠更斯就测出了火星有与地球大致相同的自转周期。当时的天文学家们,无论是职业还是业余的,都对火星感起兴趣来了。他们观察火星的四季变化,他们命名火星上的大陆和海洋,他们仔细地绘制火星表面图――尽管绘制出来的火面图似乎是因人而异的。

  火星并不是总处在适宜被观测的位置上,火星作为一颗外行星,与地球一起绕太阳转,它与地球之间的距离时远时近,当火星、地球、太阳大致成一直线,火星处在“冲”的位置上,这时最适宜观测。1877年火星“冲”引起了一股观测火星的热潮。美国海军天文台的霍尔用一架66厘米折射望远镜试图在火星的周围寻找它的卫星,夜复一夜,都无功而返,他打算放弃了,他的太太劝他:“再试一个晚上吧!”就在这个晚上,霍尔发现了火星附近一个移动的微小亮点,熬过了接下来的五个阴雨天后,他再次观测终于确认这是一颗火星卫星,第二天晚上他又找到了另一颗更靠近火星的卫星。霍尔用希腊战神和希腊爱神偷情所生的两个儿子福伯斯(Phobos)和德莫斯(Deimos)来称呼这两颗火星卫星。100年后的精确测量显示这两颗火星卫星实在太小了,它们的形状也是不规则的,象两个土豆,平均直径分别只有22.6km和12.2km。福伯斯离火星还非常近,以至于它绕火星公转一圈的时间(“1个月”)是火星自转周期(“1火星天”)的三分之一还不到。如果开普勒泉下有知,是否会对这两颗火星卫星感到失望呢?
      近年的几次火星大冲



  

 

斯契亚巴勒里绘于1877年的火面图

  1877年火星观测中的另一位主角是意大利天文学家斯契亚巴勒里,他用一架性能优良的望远镜观察火星,极其耐心地绘制了一份火面图。攻读过古代史的斯契亚巴勒里用许多古代地中海区域的地理和神话中的名词来命名火星表面的明显特征。其他天文学家大多都重复观察到了斯契亚巴勒里绘制的火面特征,并采纳了他的命名。但有一个名称却带来了意外:斯契亚巴勒里看到火星表面上有一些暗线穿越明亮的区域(被当做陆地)把一些暗区(被认为是海洋)连接起来,很象连通海洋的海峡。于是斯契亚巴勒里把这些暗线叫做canali,在意大利语中是“天然的水道”的意思,然而这个词被翻译成英文的canals(运河),而不是更确切的channels(沟道)。“运河”一词暗示了火星上有能够修建大型水利工程的智慧生物!媒体沸腾了,幻想之门被打开了,从此开启了一个关于火星生命的经久不息的话题。
  天文学家们手头的望远镜性能并不一致,有些拥有大望远镜的天文学家能看见“运河”,有些则不能。火星上到底有没有运河?有没有智慧生物?在专业天文学家中间也争得不可开交。这时美国波士顿一个有财有势的洛韦尔家族中的一名洛韦尔对关于火星的争论感起兴趣来了。1894年火星又将到大冲的位置上,洛韦尔放下了手中的生意,到亚利桑纳州旗杆镇建立了一座装备精良的私人天文台,他用15年时间拍下了数以千计的火星照片,在他详细绘制的火面图上有超过500条的运河。最后他出版了《火星和它的运河》(1906)和《作为生命居所的火星》(1908)两本书来汇总他的观测成果。这两本书的名字很好地表达了洛韦尔的信念:火星上有智慧生物。英国科幻作家威尔斯还把洛威尔关于火星智慧生物的信念虚构成小说《大战火星人》,于是“火星人”可谓家喻户晓。


洛韦尔绘制的火面图


NASA航天器拍摄的火星表面,作为洛韦尔火面图的对比

  但是仍然有冷静的反对者,目力敏锐而又言辞谨慎的美国天文学家巴纳德就是其中一位。1892年巴纳德在伽利略之后280年终于又发现了木星的第五颗卫星,巴纳德甚至观测到了火星表面的环形山,但没有公开――70多年后被空间探测器证实。巴纳德坚持说他无论怎样仔细观测,也从来没有看见过火星运河。他直率地指出,洛韦尔的火星运河只是目力达到极限时产生的错觉。84岁高龄的著名进化论学者华莱士也著文批评洛韦尔的观点,认为火星不可能保持液态水,所谓的运河只是火星表面干裂造成的巨大裂缝。


4. 与战神“亲密接触”

  人们装备了精良的望远镜,原本指望能揭开战神的神秘面具,结果面具似乎越揭越神秘。火星的真面目到底是什么样的?在几百公里的高空能不能看见地面上的长城,已经让人们争论得热火朝天了,要看清最近时也在五千六百万公里、远时上亿公里之外的火星表面的细节,难度确实大了点。但地球上的这种智慧生物似乎比它的邻居“火星人”更着急了解对方,“火星人”还没有进攻地球,地球人已经在想办法怎么去火星了。
  就在洛韦尔在他的私人天文台里废寝忘食地远望火星的时候,俄罗斯科学家齐奥科夫斯基已经从理论上来探索如何飞去火星的技术――火箭技术了。1898年他写了一篇叫做《用于空间研究的反作用飞行器》的论文,提出了计算火箭速度的齐奥科夫斯基公式,并建议使用液体推进剂和多级火箭。为了宣传他的理论,齐奥科夫斯基在1929年出版了他的著名科幻小说《在地球之外》,描写了在2017年以后几年里,一群来自不同国家的科学家和工程师们乘坐火箭驱动的飞船到太空旅行,他们先绕地球飞行,然后降落在月球上,随后继续飞行到火星附近,最后返回地球。“地球是人类的摇篮,但是人不能永远生活在摇篮里。”1935去世的齐奥科夫斯基的墓碑上刻着他的这句名言。齐奥科夫斯基的部分幻想已经成为现实,人类已经实现登月,按照现在的进度,到齐奥科夫斯基预言的年代里,人类或许真的能够拜访火星。
  人类喜欢冒险,但并不等于冒失。在登陆火星之前一定需要先了解火星的真实物理状况,其实了解火星本身就可以是一个探索的目的,因此从二十世纪60年代开始前苏联和美国纷纷向火星发射探测器。迄今人类总共向火星进行了38次发射任务,其中前苏联和俄罗斯共19次,美国17次,日本一次,欧共体一次。这些发射任务中的大部分是失败的或部分失败的,成功地到达火星或者达到发射目的大约占三分之一。1962年11月1日发射的前苏联“火星1号”首次飞掠火星附近。1964年11月28日发射的美国“水手4号”也成功飞掠火星。1971年5月28日发射的前苏联“火星3号”成功登陆火星。1971年5月30日发射的美国“水手9号”环绕火星成功,传回大量火星表面的数据。“水手9号”拍摄的火星表面照片清楚地表明火星上没有运河――洛韦尔错了!1975年8月20日和9月9日美国先后发射的“海盗1号”和“海盗2号”火星轨道器和着陆器都获得成功。“海盗”1号和2号的着陆器拍摄的火星表明照片表明,火星是一个干旱荒芜的不毛之地。

“海盗1号”着陆器拍摄的火星表面

  洛韦尔在世的话,他应该会认错,但是人类的幻想并不愿意轻易屈服。一些人认为火星上现在没有智慧生物,不等于曾经也没有过。他们从海盗号轨道器上的照相机拍摄的照片中剪出一块图片,其中的图形酷似一张躺在地面上仰望苍天的脸,他们把它释读成是远古火星文明留下的遗迹,或者是在向他们的地球邻居传达什么信息――这就是曾经闹得沸沸扬扬的“火星人脸事件”。一些人指责政府没有公布这张照片的真相,小说家和电视编剧也适时地把这张“火星人脸”的故事编进了《X档案》。但其实这跟洛韦尔被自己眼睛的错觉欺骗一样,这次人们是被照相机的分辨率欺骗了。后来的探测器对“火星人脸”所在的同一地区进行了精度更高的拍摄,证明所谓的“火星人脸”纯属子虚乌有,它只是一座火星小山峰和它投出的阴影而已。人类常常犯这种“自作多情”的错误,其实即使火星上有过智慧生物,它们为什么要长一张人脸呢?
  “火星人脸”


次不同精度的对“火星人脸”的拍摄


一幅关于“火星人脸”的漫画

“海盗号”之后成功登陆火星的是1996年12月4日美国发射的“探路者”着陆器。“探路者”携带了一辆28厘米高、63厘米长、48厘米宽、10.5千克重的6轮漫游车“索杰纳”,着陆器安全着陆后释放“索杰纳”, 由地面人员控制“索杰纳”在火星表面漫游探索。这是NASA首次尝试这种漫游车的探索方式,并获得很大的成功。在1998和1999年经历了三次发射失败之后,NASA在2001年成功发射了“奥德塞”火星轨道器。然后就迎来了2003年的发射高潮,这年火星到了5.7万年来距离地球最近的大冲位置上。为了节省发射成本,一般都选择在这种难得的发射窗口发射火星探测器。为了确保不错失探测机会,一般都会执行双发射计划,如美国的“海盗号”就是孪生的两个。2003年6月2日欧洲空间局发射了“火星快车”轨道器和着陆器,轨道器成功地进入了绕火星飞行的轨道,但着陆器着陆后失去了联系。2003年6月10日和7月7日美国发射了孪生的“勇气号”和“机遇号”火星漫游车,到目前为止这两辆漫游车虽然超出了设计的使用寿命,但仍然成功地在工作着。
  被列入近期发射计划的还有2005年美国的“侦查号”火星轨道器、2007年美国的“凤凰号”火星小型侦测漫游车、2007年芬兰的火星着陆器、2009年美国的科学实验室漫游车和2011年美国的火星侦测任务。2004年1月14日美国总统布什在美国航空航天局华盛顿总部发表讲话,提议争取最早在2015年、最晚不超过2020年让美国宇航员重返月球,并在月球上建立科研基地,为下一步将人送上火星甚至更远的星球作准备。布什的这项宣布带来了“几家欢乐几家愁”,因为太空探索需要很大的花费,把人送入太空尤其需要更大的花费,一些原定的项目就得让道或下马。所以物理学家温伯格在2004年4月8日的《纽约书评》上著文,从成本和安全的角度论述不必急于把人送入太空,因为现在的几乎所有的太空任务都可以用机器人来完成。温伯格的观点当然是冷静和务实的,但是把人送上火星,这样的事想想就令人激动,人类或许正需要这样的激动。


5. 寻找生命的证据

  一说起地外生命,人们很自然地想到乘坐飞碟光临地球的外星来客,它们的科学发达,技术先进。就是美国人正儿八经地在执行的SETI(搜寻地外智能生物)计划,也默认他们搜寻的地外生命起码拥有了无线电通讯的能力。一些科幻小说和电影也纷纷幻想火星上存在一种对人类或友好或敌意的智慧生物。然而科学家越了解火星,就越确信火星上不可能有这样的高级生命。
  火星虽然被称作小型的地球,但是毕竟与地球有很大的不同。它由于比地球离开太阳远,所以接受更少的光照。它的质量小,所以只能保持很稀薄的大气,火星表面的大气压只有地球上的1%。由于大气稀薄,发自太阳的大量紫外线和其他宇宙高能射线毫无阻拦地倾泻到火星表明,使得火星表明的土壤高度氧化,难以维持有机物质的存在,而一般认为碳基的有机物质是生命的基础。我们称火星是小型的地球,还因为火星的赤道面与公转的轨道面之间的夹角几乎与地球的黄赤交角一样,所以火星上也与地球上一样四季分明。但这只是太阳系演化史上在此时的一个巧合而已。从牛顿万有引力定律发展起来的天体力学理论使得科学家能够研究火星自转的长期行为,结果表明在长时间尺度上,火星在空间剧烈地摆动着――正如好动的战神的脾气。在过去的1000万年里,火星的黄赤交角在13°到47°之间变化。在更长时间尺度上,科学家相信这个数值在0°到60°之间。黄赤交角的这种变化使得火星的气候在长时间尺度上很不稳定。虽然稳定的气候对生命的出现来说不一定是必需的,但对维持稳定进步的文明来说还是必要的。在这点上地球就比较幸运,因为我们的地球拥有一个质量足够大的月亮。地球和月亮组成的地月系形成了一个相当稳定的动力学系统,使得地球的自转轴指向在长时间尺度上是稳定的,地球的黄赤交角不象火星的那样作剧烈的变化。

火星的黄赤交角在过去50万年里的变化

  没有高等生命,人们便指望能在火星上找到某种低等生命。两个海盗号的轨道器和着陆器都设计了探索火星生命的实验:用摄像机拍摄火星上可能的文明标志,用红外仪器寻找异常的热源,用水汽敏感仪探测从水成洞穴或地下冰源释放出来的湿气,灵敏的地震仪可以测出如大象大小的火星动物的行走,但结果都是否定的。尤其是一对摄像机在两个火星年里的所有白天和一些夜晚拍摄地形的微小变动和颜色变化,结果毫无生命迹象。用气相色谱-质谱仪分析了火星大气、火星地表和地下样品,没有发现任何有机分子。海盗号着陆器还做了三个微生物实验来寻找可能的生命迹象。一个叫做“鸡汤实验”,把鸡汤营养液滴在采集到的火星土壤样品上,测定可能的微生物活动产生的气体。结果测到了氧的产生,但这不是生物活动的结果,而是土样与湿气的化学反应产物。另外两个利用放射性碳-14作为追踪剂的实验也没有检测出火星土壤中的任何生命迹象。

  难以在火星上找到生命存在的直接证据,科学家们转而设法寻找生命的间接证据。2004年1月成功登陆火星表面的美国“勇气号”和“机遇号”着陆器都是为了一个主要的目的――寻找火星存在过水的证据而飞向火星的。它们的工作基于这样一个原理:一些特别种类的化合物的形成必定需要水的存在,如果能找到这样的化合物,就是找到了存在过水的证据。到现在为止,“勇气号”和“机遇号”的工作还在继续,但是可以说它们已经取得了令人鼓舞的成就。它们在火星表面漫游,寻找合适的岩石在上面打洞,分析岩石的成份。根据获得的证据,NASA已经宣布:火星表面曾经存在过大量的水。    

“勇气号”的手臂伸向一块岩石

“机遇号”给一块火星岩石打洞前后的照片

想像中的远古火星水世界

  尽管火星表面是曾经沧海的,但从用光谱分析法找到的水存在过的证据到一个能与我们进行交流的“火星人”之间,还存在着巨大的差距,人们对火星生命的幻想空间已经被压缩得非常之小了。但是科学家一直在寻找火星生命的证据,哪怕只找到一些细菌,也是寻找地外生命零的突破,就足够能证明我们人类在宇宙中不是孤独的。在另一颗行星上能独立形成生命的雏形,那么就大大增加了宇宙中其他行星系中存在生命的可能性。
  寻找火星上的生命,也有利于了解地球上生命的起源。我们地球的年龄――火星的也一样,有46亿年了。大约40亿年前,地球上就出现了地球生命的共同祖先,此后一直到10亿年前,地球看起来象一块不毛之地,海洋里没有海藻,陆地上没有树木,但那时的地球是充满生命的――它们是微生物:细菌和太古菌。在微生物的参预下,某些沉积岩形成独特的“叠层”结构。科学家们相信,岩石中的“叠层”结构就是生命存在过的证据。但是我们的地球本身就象是活的,它的岩石圈经历了多次更替,保留在地球表面的35亿年以上的岩石非常稀罕。迄今在澳大利亚、格陵兰找到的35亿年以上的古老岩石中都找到了这样的“叠层”结构。而科学家们相信火星表面仍旧布满着35亿到40亿年前形成的岩石,火星太古生命的证据就在这些火星岩石中。
  1996年8月6日美国航空航天局(NASA)局长宣布:NASA经过对一块来自火星的陨石的研究,证明30多亿年前火星上曾经存在过一种原始形态的微生物。这块编号为ALH84001的火星陨石重1.9千克,于1984年在南极艾伦山地区被发现,1993年被鉴定为来自火星的陨石,它的年龄测定为45亿年。45亿年前ALH84001与火星的外壳一起冷却为固体岩石;大约18亿到36亿年前由于温热水的作用,在其中沉淀了硅酸盐物质;大约1600万年前一颗陨星撞击火星,这块岩石和其他一些火星物质被抛入太空;经历了1600万年的太空漫游后,大约在13000年前ALH84001与地球相遇,掉入在冰封的南极洲。
  NASA的结论虽然不是决定性的,科学家对此也有争议。但人们越来越相信,生命起源于行星形成的非常早的时期,那时火星也好,地球也好,还在遭受频繁的陨星撞击。有时一次巨大的撞击释放的能量能把地球表面的岩石全部汽化,使地球大气充满岩石的蒸气。那时形成的早期生命很可能被这样的大撞击灭绝过许多次。所以对早期的火星和地球来说,形成生命的环境是类似的,只是维持生命的环境在它们以后各自的演化史上才显示出差别。因此科学家热切希望从火星寻找在我们地球上已经难以找到的早期生命的证据。

  一些科学家还越来越相信,生命起源于碰撞。我们人类的出现也得益于一次巨大的陨星撞击,那次撞击灭绝了恐龙,使得地球上的小型哺乳动物得到繁衍的机会。形成我们生命的种子――有机分子,就乘坐着彗星在太空中穿梭着。彗星对早期行星的不停撞击,带来了水和有机分子,在行星上造成适宜生命繁衍的环境。陨星的撞击还可能在行星间形成生命的传播和交换,象ALH84001从火星到地球的旅途就能进行这种传播和交换。所以我们的生命祖先本来就可能来自太空,还可能就来自火星。现在我们向火星去寻找早期生命的证据,就象一场宇宙级的至少也是行星际的寻根运动。

  满足对生命起源的好奇心、满足对未知行星的探索欲望之外,人类对火星的探索当然也还有很多实用的目的。有朝一日,人类为了缓解地球上的人口和资源的压力,就将不得不向火星移民。“他们不断地争取着生存世界和空间,起初小心翼翼地穿出大气层,然后就是征服整个太阳系。”这是刻在齐奥科夫斯基墓碑上的名言的后半句。

幻想中的地球科学家在火星表面工作


 

2004年6月11日加入