我們?yōu)槭裁窗V迷探索火星？

在今年9月初，作家莫言在全國青年作家創(chuàng)作會議中分享了自己的一個夢境，他說在夢里他報名了移居火星的志愿者，并且在火星上寫起了地球上的生活，這聽起來是不是有點魔幻現(xiàn)實主義的色彩呢？事實上在很多的科幻電影里，我們也能看到一些火星移民的場景。而近些年，包括我們的“天問一號”在內的多國探測器也先后探訪了這顆神秘星球。所以，無論是文藝作品，還是現(xiàn)代科技，在我們的目力所及的范圍之內，火星好像離我們越來越近了，那么人類為什么會如此癡迷于探索火星呢？

一、太陽系內最像地球的行星，是否有生命存在？

從距離上來看，離地球最近的行星是金星，理論上我們會先探測金星，但金星的環(huán)境非常惡劣，氣壓是地球的92倍，空氣中幾乎全是二氧化碳，并且布滿了硫酸云，地表平均溫度常年保持在460度左右，所以金星的環(huán)境過于惡劣，以至于我們現(xiàn)階段并不具備探測條件。其他行星也是如此，不是距離太遠，就是環(huán)境過于惡劣。而火星相對來說離地球比較近，地球到火星的距離略遠于地球到金星的距離，同時它太陽系中環(huán)境條件最接近地球的行星，基于這個原因，我們選擇先探測火星。

火星的體積約為地球的六分之一，但它自轉軸的傾斜角度、自轉周期和部分地貌都與地球比較相似，因此被稱為“袖珍地球”。地球的自轉軸傾斜角度大約為23.5度，火星的自轉軸傾斜角度大約為25.2度，這種相似的傾斜導致了火星和地球一樣，都會經歷相似的季節(jié)性氣候變化；火星自轉一周的時間大約為24.6小時，被稱為一個“火星日”，這個時間與地球上的一天也非常接近；火星的地貌形態(tài)，也是太陽系中與地球地貌最像的，別看它的表面被紅色所覆蓋，但它與地球一樣，有高山、平原和峽谷。要知道我們生活的地球是目前太陽系中唯一有生命存在的星球，那么火星與地球的這些相似性就引發(fā)了很多人的猜測：火星上是否有生命存在？

二、火星上曾經存在過生命的證據(jù)——液態(tài)水

由于火星和地球的諸多相似之處，很多人認為火星的今天，也許就是地球的明天，所以研究火星的演變過程對我們來說尤為重要。我們現(xiàn)在看到的火星地表大部分都是荒漠沙丘，但科學家推測，在幾十億年前，這顆紅色星球表面曾經流淌著水。

目前，大量證據(jù)都支持曾有水在火星表面流動的猜想。2003 年,歐洲發(fā)射了 “火星快車”空間探測器,獲得了火星上的很多數(shù)據(jù)和圖像,它發(fā)現(xiàn)火星的北半球有很多類似海岸線的線條，這些殘留的海岸線說明，火星的北半球很有可能曾經是一個巨大的海洋。

2021年，我國的“祝融號”在著陸在火星北部的烏托邦平原，通過探測，那里的巖土與火星表面常見的火山巖之間存在一些差異，它不像是由多年風沙沉積所形成的，反而具備了許多水流沖刷地貌的特點?？茖W家推測，這些巖石可能形成于北部烏托邦平原古海洋的海退過程，這一推論也很好地支持了火星北部曾經存在過海洋的假說。

如果說火星上曾經有過液態(tài)水，那么這些液態(tài)水去哪了？是蒸發(fā)到太空了，還是滲入到地下了？這顆曾經的濕潤星球是如何變成如今的“沙漠行星”的？

科學家們推測，在43億年之前，剛形成不久的火星可能也曾擁有過全球性的內稟磁場，而且其強度與地球磁場非常相似。不過，這個磁場存在了一段時間后便神秘地消失了。在解釋火星內稟磁場消失的各種觀點中，最主要的一種觀點認為，隨著火星內核的冷卻，其中液態(tài)金屬的對流逐漸減弱，最終導致了磁場的消失。沒有了磁場，也就失去了對火星的保護作用，于是火星被暴露在太陽風和輻射下，才導可能致它失去了地表水，大氣也變得非常稀薄。至于火星上的液態(tài)水到底去哪了，我們現(xiàn)在還不得而知，或許到天問三號采集到火星樣本返回地球那一天，這個謎團才有可能能被我們解開。

三、火星采樣為何如此困難？

火星取樣返回可以說是火星探測“皇冠上的明珠”， 目前還沒有國家做得到。那么問題來了，人類已經多次在月球進行了采樣，我們的嫦娥六號也成功的在月背進行了采樣，那么在火星進行采樣為什么如此困難呢？

從 1964 年“水手 4” 號火星探測器發(fā)射，1965 年回傳第一張火星表面照片開始，在這60年的時間里，人類已先后對火星開展了 50 多次的探測，但是整體上成功率也就一半左右。所以光探測就已經非常困難了，更別提采樣并返回地球了。

與月球采樣返回相比，火星取樣返回存在諸多難點，首先火星的“個頭”比月球大得多，它的質量大約是月球的9倍，所以火星的引力比月球要大很多，從火星上起飛返回需要更大的逃逸速度， 這就要求火箭有更強的動力; 火星表面也存在稀薄的大氣，所以從火星表面起飛需要一整套適應火星大氣環(huán)境的飛行產品及其控制系統(tǒng); 再加上往返火星路途遙遠，火星環(huán)境惡劣，都增加了取樣返回的難度。所以，如何將探測器安全送達火星、如何在火星表面進行有效探測、如何將樣本帶回地球，這些都是技術難題。

按計劃，我國將在 2028 年發(fā)射天問三號，完成火星采樣并返回地球的任務，這是一個前所未有的偉大目標?；鹦堑钠鹪词鞘裁? 它都經歷了哪些地質演化? 以及最重要的一個問題，火星現(xiàn)階段是否有液態(tài)水，以及火星上是否有生命存在過? 相信到那個時候，這些謎團將會一一解開。而我們在片頭提到的莫言的那個夢境，或許終有一天會成為現(xiàn)實。

作者：星眾成光

審核：中國科學院國家空間科學中心 研究員 劉勇

出品：中國科協(xié)科普部

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