下一站，火星

本刊编辑部

20世纪，我们实现了载人登陆月球，人类第一次有能力登陆除地球外的另一个天体。21世纪上半叶，我们将实现载人登陆火星的梦想，这是人类航天史上最重要、最复杂的太空计划，将对人类的未来产生深远影响。

对星际空间的探索，从来都不能靠虚无缥缈的幻想，只能靠一步一步推进科技来累积资本。根据目前的探测成果，火星上可能存在过生命和液態水，这就为人类向火星移民，开辟新的生存空间提供了希望。人类梦想通过在火星上创造温室效应，经过一二百年的改造，使之成为太阳系中的另一颗宜居行星。

从令人畏惧的“荧惑”到解锁奥秘的“圣地”

“荧惑守心”的真相

《汉书》中有段记载：“（汉成帝）绥和二年春，荧惑守心。二月乙丑，丞相翟方进欲塞灾异自杀，三月丙戌，宫车晏驾。”以上这段文字今天看来或许显得稀松平常，然而背后其实隐藏着一起血淋淋的政治惨剧。

绥和二年（公元前7年），西汉王朝已摇摇欲坠、民不聊生，各地相继爆发农民起义，再加上外戚擅政，大权几乎全部为太后王氏一族掌握，这为王莽篡汉埋下了祸根。而此时的汉成帝却昏聩无能、沉迷酒色，甚至连个继位的皇子都没有。这时，有星象家告诉汉成帝，天空中出现了最为凶险的“荧惑守心”天象，这是帝王驾崩的噩兆。汉成帝十分害怕灾祸会降临到自己头上，于是下诏书将丞相翟方进斥责一通，说他办事不力，以致政事紊乱、天灾不断，皇帝的性命恐怕难保，逼令丞相“君其自思，强食慎职”。翟方进看罢诏书，只好尽忠自杀，以此来为皇帝挡住灾祸。尽管如此，不出一月，正值壮年的汉成帝还是暴毙而亡，十多年后西汉王朝也被王莽篡灭。

翟方进身为丞相却要因“荧惑守心”的天象自杀，背后必然有复杂的政治斗争。尽管如此，从中我们也可以看到，在天人感应思想的影响下，中国古代天文学紧密地与星占、术数相结合，带有浓厚的人文精神及非科学色彩，这一特点不仅仅表现在政治上，对当时古代社会的方方面面都有影响。不过，也正是由于官方对天文的重视，我国历代累积了非常丰富的天象记录，其中部分观测资料仍有助于现代的天文研究。

那么，“荧惑守心”究竟是怎样的一种天象呢？“荧惑”两字的本义是使人迷惑、炫惑的意思。肉眼可见的5颗行星中，火星的颜色红亮，亮度变化很大，运动轨迹最为复杂，时常令人感到迷惑，因此古人又将火星称作“荧惑”。而“心”是指古代二十八宿之一的心宿，心宿中最亮的星即是我们熟知的天蝎座中的心宿二，这是一颗红巨星，颜色鲜红明亮，似熊熊火焰，故又称“大火”。《史记》中有“荧惑为孛，外则理兵、内则理政……”的记载，意思是火星与灾祸相关联;而心宿是天上“明堂”之所在，心宿二是帝王的象征。在古人眼里，二者相遇自然对君王不是什么好的征兆。

行星本在轨道上运行，因为相对地球位置的变化，在星空背景上也就不断变换着位置。行星在天空的视运动有时顺行（由西向东运动），有时逆行（由东向西运动），顺行和逆行之间有一个时刻，行星看起来是停留不动的，叫做“留”。当火星在心宿内发生“留”现象，便称为“荧惑守心”。

其实，“荧惑守心”这一现象大约每50年左右会发生一次，最近的一次发生在2016年。有学者统计，中国史书中涉及“荧惑守心”的记载仅有23次，但其中包括汉成帝二年的这次在内的17次记录其实并未发生，因此推断这些记录是为附会时事相应而做的造假记录。中国古代天文学在皇权的束缚下扭曲发展的情况，由此可见一斑。

科幻的源泉

火星诡异的运动令古人感到疑惑，偏红的颜色又让人联想到“血”与“火”，所以中国古人视之为“荧惑”，古巴比伦人将它与死神内尔伽勒联系在一起，古希腊人则将它视为“战神”。这类联想一直延续到了近代和现代，并且影响到了科幻小说家乃至部分科学家，使他们作出了一厢情愿的“发现”，其中最著名的无疑是所谓的“火星运河”。

1877年，火星和地球运行到了它们相对轨道上最靠近的点，天文学家纷纷将望远镜对准火星展开详细的观测。意大利天文学家斯基帕雷利惊异地发现，在火星的圆面上布满了极细的由直线构成的复杂图样。他把这些线条叫作“Canali”，意思是“沟渠”，但被人误译成了英文“Ca -nal”（即“运河”），暗示它们是人工的构造，并由此推测火星上存在着智慧生命。这一“发现”被媒体大肆报道，轰动一时。

1894年，美国天文学家罗威尔出资在亚利桑那州一片海拔2000多米的高原上建立了一个天文台，其主要使命就是观测“火星运河”。截至1916年他去世时，罗威尔总共记录下了700多条“火星运河”。要知道那时候人们刚刚耗费巨资成功开掘了巴拿马运河，这是一项高科技的超大型工程。天文学家的这些“发现”极大地丰富了当时人们对火星人的想象。在人们的想象中，火星人精通数学、擅长发明，掌握了比人类更高超的技术。于是，关于火星人入侵地球的科幻小说或科幻影片风靡一时。

随着天文学的发展和航天时代的到来，火星上存在高等生命和运河的说法销声匿迹了。但人们探测火星生命的热情从未消减，火星依旧是除地球以外的其他太阳系行星中表面存在生命的最后希望，吸引着人们不断发射探测器，进行在轨或登陆探测。

火星迎来探测时代

人类进入太空时代，便迫不及待地开始对火星进行探测。最先到达火星，并成功开展探测的是美国发射的“水手4号”探测器。1965年7月14日，“水手4号”在火星表面9800千米的上空掠过，向地球发回了21张照片。它发回的数据表明，火星的大气密度远比此前人们认为的稀薄。1971年11月14日，“水手9号”到达火星，成为有史以来第一枚成功进入环绕火星轨道的探测器。它在火星轨道上工作了将近一年之久，发回了覆盖火星表面超过80%面积的7329张照片，同时还对火星的2颗卫星进行了探测，取得了空前的成功。

1976年6月20日和9月3日，美国的“海盗1号”和“海盗2号”着陆器分别在火星黄金平原西坡和乌托邦平原成功着陆，成为首个成功登陆火星的卫星。1997年7月4日，美国“火星探路者号”探测器在火星表面着陆，它携带的“索杰纳号”火星车，是人类送往火星的第一部火星车。

进入21世纪，人类对火星的探测更加频繁，美国、欧洲、俄罗斯、印度等国家或地区先后成功向火星发射了不同的轨道探测器、着陆器和火星车，探测研究的目标和内容更加广泛、全面和深入，人们对火星的认识也达到了前所未有的高度。

人类开展火星探测任务主要有两大科学目标：一是寻找火星生命;二是研究火星的形成与演化历史。

在寻找火星生命方面，主要聚焦在寻找水，尤其是液态水，以及有机物及其他生命活动迹象。目前，人们已经找到了火星次表层存在水冰的证据，并得到了可能的水冰分布情况;发现了风化盐类矿物和含水硫酸盐矿物等，表明火星曾经可能有水存在;发现火星表面广泛存在的类似河道的地貌特征，可反演出火星古海洋和古水系的水体运动过程;发现了火星南极高原冰盖深处的湖泊，表明火星表层深处可能存在更多稳定的液态水，拥有适合微生物等生命体生存的条件;发现火星上有古老的有机分子和季节性变化的甲烷。不过，科学家们迄今还未找到火星上存在过生命的直接证据。

在研究火星的形成与演化方面，人们也积累了大量关于火星大气和外围空间环境，以及火山、峡谷、岩石、土壤等火星表面地理特征的探测数据，并开展了对火星磁层、电离层、大气层，以及火星地形和物质组成演化过程等的研究。

值得一提的是，人类迄今在地球上共找到了200多块火星陨石。通过对这些火星陨石样品进行研究，帮助人们了解了火星形成演化的历史，也有助于人们寻找火星生命。例如，人们在一块南极找到的火星陨石（ALH84001）中发现了大量疑似细菌形状的“化石”，并在陨石破裂表面发现了磁铁矿、黄铁矿颗粒及大量多环芳烃（PAHs）等可能与火星生命相关的线索。很多研究者都相信，火星在古代有着适合生命存在的合适条件，相信生命可能在火星上诞生并繁衍过。这些都值得未来科学家们去深入探索。

人类之所以对探测火星抱有极大热情还在于它是地球的近邻。火星和地球这2颗45亿年前在相仿的条件下形成的行星，有极为相似的特征。但是它们经历了截然不同的演进路径，因而对火星进行探测和研究对于认识我们居住的地球环境，特别是认识地球的长期演化过程，对推演人类未来命运都是十分重要的。

大约每26个月，会有一次火星冲日，届时地球与火星之间的距离大大缩短，这一时间点是实施火星探测的绝佳窗口期。最近一次的火星探测器“发射窗口”将在2020年7月。

2019年10月11日，中国航天科技集团首次公开了中国火星探测器的照片。11月14日，我国火星探测任务公布。我国首次火星探测任务计划于2020年7月择机实施，并计划在2021年之前让“火星一号”（暂定名）火星探测器降落在火星，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性综合探测，并对火星表面重点地区进行精细巡视勘查。

让我们期待我国火星探测任务能够圆满完成，并期待此次任务会有大量发现和惊喜。火星终将从古人畏惧的“荧惑”变成人类揭开宇宙奥秘的“圣地”！

人类探索火星之路

你可以拿起手机，在应用商店搜寻星空、星图、认星等关键词，选一个应用软件安装好。打开设置，把软件中的位置设置成自动定位或自己所在的城市。之后，把手机对准夜空，四处搜寻，找到火星的位置。然后，放下手机，静静地凝视。

或者如果有简易的望远镜，你还可以看到它若隐若现、或明或暗、略带一丝暗红色，那就是火星。当我们还在仰望星空，以为火星遥不可及的时候，火星探测已经走过了50多年的历史。

“索杰娜”：火星上的“探路先锋”

1960年，苏联发射了人类历史上第一个火星探测器——“火星1号”，但并不成功，接着连续5次都未能实现航天器脱离地球飞向火星。直到1965年，美国的“水手4号”首次成功飞越火星，传回了几张模糊的火星照片。

到目前为止，美国、蘇联（俄罗斯）、欧洲航天局（ESA，欧空局）、日本、印度等都曾经探测过火星。在40多次火星探测任务中，既有环绕火星的轨道器进行遥感探测，也有登陆火星表面的着陆器进行定点探测，还有4辆小车在火星表面巡视勘察，其中一辆目前还在正常工作。

在各种类型的火星探测任务中，登陆火星毫无疑问是其中难度最大的，代表了当今火星探测的最高水准。俄罗斯、欧洲接连失败，成功的只有美国。如今，中国正在挑战这一纪录，“天问一号”火星探测器中有一辆中国人自主研制的火星车，计划于2021年初登陆火星。

1996年发射升空、1997年7月4日成功登陆的火星车“索杰娜”（也有人翻译为“旅居者号”），这个女性化的名字是为了纪念一位在美国南北战争期间积极反对奴隶制度、争取妇女权利的女奴索杰娜·特鲁斯（Sojourner Truth）。

“索杰娜”是一辆小型火星车，仅10.6千克，是美国火星探路者号（Mars Pathfinder）计划的一部分。登陆火星前，它与着陆器合为一体。折叠之后的车身高度只有18厘米，也就一个足球直径那么高。登陆后，展开后的火星车长65厘米、宽48厘米、高30厘米。摇臂转向架可以检测到20厘米高的岩石，如果火星车有侧翻危险，坡度感应器会发出警报。因为个子太矮，它拍摄的照片总是仰视视角，火星上的石块看起来都很奇怪，特别高大。

“索杰娜”的设计寿命只有一星期。它的上甲板铺设了一层太阳能电池，所有的能量就来源于此。它走得很慢，最快时也只有1厘米/秒，毕竟是在荒凉而陌生的星球上独自行驶。但“索杰娜”的一个重要缺陷是，它离不开着陆器的通信，只能一直围绕着陆器打转。

由于重量限制，“索杰娜”的探测设备也很简单，只在火星车后部安装了一个简易的彩色摄像头和一台能谱仪。遇到要分析的岩石时，火星车必须调转头，让车尾的能谱仪接触石块进行分析。而且，分析过程往往需耗时数小时，才能识别出岩石中的化学元素。根据这些数据，科学家可以确定岩石中的矿物成分，并回答这些石头是在什么样的环境中形成的。

作为第一代火星车，“索杰娜”虽然个子小，功能简单，走得也不远，但它却为此后更复杂、功能更强大的火星车担当起了“探路先锋”的重任。

“勇气号”和“机遇号”：表现远超预期

“勇气号”和“机遇号”是美国的一对“双胞胎”火星车，不仅外形长得一模一样，连携带的探测设备也完全相同。这对小哥儿俩分别于2003年6月10日和7月7日前后脚发射，2004年1月4日和1月25日先后登陆火星。

作为第二代火星车，“勇气号”和“机遇号”各重170千克，是“索杰娜”的16倍。而且，它们的个子也要高得多，桅杆上的单色导航相机的视场更宽广，拍到的照片讓地球上的工作人员看起来就像身临其境，可以更方便地操控火星车。

车身重了，可以携带的仪器设备也就多了。作为机器人“地质学家”，“勇气号”和“机遇号”的主要目的是分析岩石的物理特性、化学成分和矿物组成。

因为沙尘暴的原因，几乎整个火星表面都覆盖了一层红色的沙尘，就像一位蒙着面纱的少女，给人以神秘的印象，如雾里看花。当年，“索杰娜”就被这层红色的细沙给蒙蔽了，它在着陆器周围分析来分析去，发现那些沙尘的成分都基本相似。“吃一堑，长一智”，为了揭开沙尘下面的火星岩石的神秘面纱，科学家专门给“勇气号”和“机遇号”配备了不锈钢刷头，以清除石块表面的灰尘。同时，还配备了一个钻头，可以在岩石上打磨出几厘米深的圆孔，然后用光谱仪分析岩石成分。

最令人惊喜的是，作为一款低成本航天器，“勇气号”和“机遇号”当初的设计寿命只有短短3个月，但是它们的表现远远超过了人们的预期。“勇气号”运行至2010年，工作了6年多，跑了7.7千米。“机遇号”一直运行至2018年，工作了整整15年（约相当于8个火星年），是设计寿命的近60倍。而且，“机遇号”还是宇宙“马拉松”比赛的冠军，它总计跑了45.16千米，超过一个全程马拉松的长度。

“好奇号”：把实验室搬到火星上

经常会有人问，为什么要做这么多次火星探测？这些任务都有什么不同？

的确，每一项火星探测任务都不相同——要么是技术的进步，要么是全新的探测目标。太阳系中值得探测的目标太多了，不允许把有限的经费投到一个没有足够创造性的项目中去。

美国的“好奇号”是第三代火星车，更重、更大，功能也更强大。“好奇号”是一位华裔小学生马天琪给它取的昵称，它真正的名字叫火星科学实验室。这个名字恰如其分地体现了它的功能和价值。它的外形大小与一辆私人轿车差不多，重约900千克，相当于“勇气号”或“机遇号”的5倍。因为太胖太重，所以不能像第二代火星车那样用安全气囊弹跳的方式登陆。

为此，“好奇号”研发了一种全新的登陆方式——空中吊车。空中吊车与“好奇号”合体进入火星大气。当离地面高度还有1600米时，空中吊车开始启动，与降落伞脱离，8台发动机点火反推进行减速。当离地面高度只有20米时，空中吊车在空中悬停，释放出一根缆绳，吊着火星车缓缓降落到火星表面。一旦感知火星车已经接触地面，空中吊车主动割断缆绳，飞到他处自杀式坠毁。这种登陆方式不仅可以把更重的设备运送到火星表面，还会使设备受到相比用气囊着陆时更缓和的冲击。

“好奇号”的设计寿命为两年，但自2012年8月登陆至今始终状态良好，是唯一仍在正常运行的火星车。虽然“好奇号”走得很慢，最快的时候也不到1厘米/秒。但经过长途跋涉，目前已经行驶了22千米。

“好奇号”上配备了9台科学仪器和一个火星环境探测包，光是相机就有3台。它的机械臂功能强大，能抓、能铲、能钻探，还能研磨、筛选，把研磨后的样品转移到测试盒，添加化学试剂，进行加热，测量光谱数据，得到显微图像。地球上普通岩矿实验室能完成的常规分析任务，“好奇号”都能独立完成，就像把一个功能完整的实验室搬到了火星上。

在第40个火星日，“好奇号”发现了一片鹅卵石。在考察过程中，“好奇号”还发现盖尔环形山内曾经的湖泊是一个淡水湖，而酸碱度为中性的淡水環境显然更适合生命的诞生。另一项与生命有关的发现是“好奇号”检测到了大气中的甲烷，虽然含量不算高，但这可能意味着生命活动的迹象，不过还需要更多的证据。

“好奇号”，这辆充满好奇的核动力“航母”仍然在执着向前，它的探索使命仍未终结。

2020年，中国来了

2020年夏天是每隔26个月一次的火星发射窗口，有多个探测器奔赴火星。美国人自然不会错过，他们计划启用另一台空中吊车，携带另一辆火星车登陆火星。在航天任务中，欧空局既跟美国合作，也跟中国和俄罗斯合作。不过，欧空局和俄罗斯宇航局3月12日突然宣布，因为新冠肺炎疫情，任务推迟两年。

2020年4月24日，第5个中国航天日之际，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国行星探测工程被命名为“天问（Tianwen）”系列，首次火星探测任务命名为“天问一号”，后续行星探测任务依次编号。“天问”这一名称源于2300多年前爱国诗人屈原写的长诗，表达了中华民族追求真理，探索宇宙的文化传承。

“天问一号”是中国继探月工程之后首次开启行星探测的大幕，踏出自主探测火星的第一步。中国是火星探测的后来者，但后来不代表落后，在汉语中还有后起之秀、后来居上的成语典故。

在首次火星探测中，中国科学家和航天工程师既要慎之又慎、确保任务成功，又要有创新和突破，回应公众对科技进步的期待。根据计划，我国首次火星探测任务将综合采用环绕、着陆、巡视探测3种方式。既有轨道器环绕火星，又有着陆器登陆火星，还有火星车巡视火星表面。在其他国家要通过2～3次任务才能实现的目标，我们要一次实现。这种组合探测的技术更复杂、任务难度更大。

有了醋酸作为原材料，我们可以生产丁醇，丁醇可在液体管道中实现高效运输，所以被称为未来可以替代石油的新型燃料;此外，利用醋酸，我们还可以通过聚合反应合成高分子材料，以及青蒿素等药物中间体。

这些都将是人类未来在火星上生存下来所必不可少的化学品。此外，火星上的气体中含有4%的氮气，若能利用人工光合作用系统将氮气合成氨化和物，即可为移民者提供足够的肥料种植各类农作物，不必像《火星救援》的男主角那样窘迫。

只要在火星上成功打开人工光合作用这一潘多拉宝盒，将有越来越多化学必需品被源源不断生产出来，充分满足人类的生存需求，助力移民先驱们开疆拓土，创造一个全新的人类宜居世界！

寻找人类的第二家园

15-16世纪之交，新航路的开辟和“新大陆”的地理发现是影响人类历史发展进程的重大事件。如今，当人们用新的目光瞄向古老的星空时，寻找适合人类生存的第二家园就成了全人类的期待。

在太阳系的8颗行星中，土星、木星、天王星和海王星是气态行星，且距离地球比较远;水星、金星和火星是固态行星，属于类地行星，距离地球比较近。从人类自身的需求考虑，固体行星更利于人类开发利用，因此也更受科学家们的青睐。

在所有的太陽系天体中，乍看起来，火星很像地球。它是紧靠地球外侧运行的行星。火星与太阳之间的平均距离为1. 52A1f（天文单位），公转周期为687地球日（1. 88地球年），自转周期为24小时37分22.6秒，平均火星日为24小时39分35.244秒。火星与地球相近，也是歪著身子绕太阳旋转，自转轴倾角为25. 19度，因此也有四季，只是季节长度约是地球的2倍。火星表面也可划分出热带、南北温带、南北寒带5个气候带。火星的内部结构也和地球一样，从内而外是火星的地核、地幔和地壳，并且表面也拥有一层大气层。火星上还有平原、火山、峡谷、高原等各种地貌，甚至还有大量的河床、海床和沉积物等地貌，表明这颗红色星球曾经有大量的液态水存在……所有这一切都在暗示它与地球可能像兄弟一般相似。难怪人们把火星比作是“天空中的小地球”，在火星这个奇妙的舞台上，寄托着我们的希望和幻想！

火星档案

不过真正的火星是一个残酷的世界，它的真实面目远比我们一厢情愿的认识要复杂得多。

火星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的1.5倍，所以火星接收到太阳的光和热只有地球的43%，火星上的平均温度大约为55℃，但四季温差巨大，从冬天的133℃到夏日白天的将近27℃。火星的赤道半径为3395千米，约是地球的一半。而其体积还不到地球的1/6，质量仅是地球的1/10，重力加速度是地球的1/3多一点，这意味着在火星上被我们大力踢出的足球，足足可以飞到800米开外。火星表面的平均大气压强大约为7毫巴，还不到地球（760毫巴）的1%，相当于地球海拔32千米处的大气压，人体在没有防护的情况下置身其中，人会因血液迅速汽化而死亡。火星的大气成分与地球大为不同，稀薄的大气主要是由遗留下来的二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）以及水汽（0.03%）组成。稀薄而干燥的大气层无法阻挡太阳紫外线的辐射，更无法有效防御频繁的小行星撞击。

尽管火星的大气很稀薄，但是火星表面的风速却不含糊，可高达180米/秒多，每年都要刮起含有大量尘粒的风暴，像巨大的黄龙一般横扫大地，将火星搅得天昏地暗。大风暴有时会席卷整个星球，火星上空70～80千米都被尘埃所笼罩。干燥异常的大气加上沙尘暴，使得火星表面大部分成为遍布岩石和砂砾的荒芜之地。火星的土壤中含有大量的氧化铁，由于长期受紫外线的照射，就生成了一层红色和黄色的氧化物。大气中的微尘也使天空呈现为橙红色，整个火星看上去就像是一个生了锈的世界，分外荒凉。

火星荒芜的真相

目前，所有的科学研究均清晰地表明，火星是一颗“死”行星，火星上没有生命，也不适合人类直接在上面居住。但是另一方面，在火星上搜集到的大量证据表明，在远古的火星上，海洋、河流、足够的大气、雷暴等等都是常见的，与今天的地球有着极高的相似度，火星过去很可能拥有生命。那么，是什么原因造就了今天地球是太阳系中唯一拥有生命的行星，而火星却是一颗生命荒芜的“死”行星呢？

火星的荒芜受多种因素影响，但最重要的一点是个头，这早在出生时刻就已经注定了。现代理论认为，太阳系是从气体和尘埃组成的原太阳星云收缩演化而来的。在太阳系演化早期，太阳星云的核心形成了太阳，周围的物质逐渐落入环绕太阳的原行星盘中，原行星盘内物质吸聚成为小星子，小星子相互碰撞结合又组成了行星胚胎，行星胚胎继续吸积轨道周围的物质，最终生长成为行星。理论上，在木星轨道内越远离太阳，行星轨道周长越大，能够吸积的物质越多，最终形成的行星质量就越大。在4颗类地行星当中，居内侧运行的3颗行星——水星、金星和地球均符合这一规律。但是火星的质量却大幅减小，只有地球的1/10。造成这一结果的“罪魁祸首”就是今天行星中的巨无霸——木星。在太阳系演化早期，由于木星快速演化，周围物质被大量吞噬，木星引力影响的范围越来越广，导致了火星轨道处的物质越发贫瘠，火星的个头也因“营养不良”长不大。其实最悲催的还不是火星：找到一张太阳系等比例的地图，你就会发现，这火星和木星轨道间的缝隙怎么看都有点大。如果加上主带小行星的轨道，图片立刻显得和谐很多。其实小行星带那里原本应该存在一颗大行星，但是那里的大部分物质都被木星所吸积了，所剩的“残羹冷炙”太少，使得行星胚胎无法继续生长而保持了小行星的状态，那颗“胎死腹中”的行星才是最大的受害者。看来弱肉强食的规则在行星之间也是成立的。

火星的化学组成与地球类似，并且有着与地球相似的形成和早期演化过程，甚至也有过湿润而适合生命演化的环境。但它的个头天生比地球小，注定了它后期的悲凉命运。个头小这就意味着火星的引力更弱，因此火星大气中的气体分子，包括水分子，都从轻而易举地从火星表面逃逸。同时，较小的引力也意味着火星上的山可以更高，谷可以更深而不会受自身重量崩塌。火星本身较小的尺寸也使得核心放射性元素衰变产生的热量更容易散失，内部早早地冷却，从而使得火星上的火山活动停止，全球磁场也跟着消失。火星缺少了火山活动，大气层得不到行星内部气体的补充，而磁场的消失，使得太阳风粒子可以从行星表面直接吹过，加速大气的逃离，表面的海洋也跟着蒸发了，因而使它成为一个干燥而荒芜的星球。

当然，人类在火星探索中也获得了令人欣喜的消息：火星表层和深处可能存在大量稳定的液态水。水，尤其是液态水被认为是生命存在的必要条件，更是人类未来想要在火星上长期生存所需要开发利用的重要资源。火星的两极存在巨大的白色极冠，极冠主要由大约2000米厚的水冰层和数米厚的干冰层组成。若把极冠中的冰全部融化成水，可在火星表面形成10米深的大海。由于火星气候寒冷，两极极冠都是永久的，但是会随着季节的变化消长，火星地表以下以及南极高原冰盖深处还存在湖泊。此外，表层也发现了液态水存在的证据。

尽管火星不适合人类直接居住，但是放眼整个太阳系，在火星上“就地取材、因地制宜”建造航天基地却有着众多的便利，火星仍然是人类征服太空的理想跳板。

人类的下一个栖息地

让我们把目光投向更远处的星空，银河系中存在上千亿颗恒星，宇宙中又有数百亿个星系，太阳系之外的恒星周围是否会有类似地球环境的行星存在？那里能否成为人类生存的第二个家园？

这个问题并不是从现代才开始思考的。早在公元前4世纪，亚里士多德就曾提出过一个哲学命题——“我们在宇宙中是否孤独？”。问题的答案，随着人类文明和科学的发展逐渐清晰起来。自1995年第一颗围绕主序星的系外行星被天文学家发现，到今天，人们已经有多种探测手段来发现系外行星。目前，天文学家在银河系中发现并确认的系外行星已超过4000多颗，特别是开普勒太空望远镜发现了超过2300多颗行星。这些行星大小不一、形态各异，包括热木星、亚海王星、类地行星、超级地球等类型。在这些行星当中，那些位于类太阳型恒星的宜居带、与地球类似的所谓宜居行星是人类追寻系外行星探测的终极目标。这类行星直径大约在地球的0. 5～1.5倍之间，可以拥有岩质的表面和大气。轨道在寄主恒星的“宜居带”内，即根据中央恒星的类型和辐射强度，与中央恒星相隔一段合适的距离，使得此处的行星表面平均温度能够使液态水稳定存在。此外，我们也希望它能同时拥有与地球一樣的磁场和大气，可以保护生命免受星际辐射和其他小天体撞击的危害。尽管目前天文学家已发现数十颗宜居行星，但是它们的宜居条件与地球相比还是相距甚远。

近几年，我们经常从媒体上听到“地球2.O”的天文发现，但是要发现真正的“地球2.O”，依然是長路漫漫。比如迄今发现“最接近地球”的系外宜居行星开普勒452b，虽然它与恒星之间的距离接近日地距离，不过它的直径是地球的1.6倍，质量是地球的5倍，与地球的差异依然巨大。

此外，我们对系外行星的搜寻仍然受关键技术的限制：首先，我们很难获取较小的系外行星的光谱，因此对行星本身的了解就非常受限，这一状况甚至在未来几十年中都很难改变;其次，现有的方法尚不能有效地探测出距离最近的恒星周围的潜在宜居行星。即使有一天，我们真的找到了和地球一样宜居的行星，遥远的星际距离和没有堪当大任的宇航技术恐怕也会成为抵达这个宜居行星难以逾越的鸿沟。

正如2019年诺贝尔物理学奖得主、致力于系外行星探测的天文学家迪迪埃·奎洛兹和米歇尔·麦耶指出的那样：“所谓星际移民是既不负责任又徒劳的想法。好好保护我们唯一赖以生存的家园——地球才是王道。”