火星与地球同属太阳系的类地行星，距太阳第四近。它是地球的近邻，距地球最近距离约为5500万千米，最远距离约为4亿千米。在太阳系八大行星中，火星的特征与地球有着惊人的相似之处，以至于人们把火星当成地球的“孪生兄弟”。

古代人看火星

火星在西方被称为“战神”，这或许是由它鲜红的颜色得来的，所以火星有时被称为“红色行星”。大约4000年前，古埃及人曾把火星称为哈·底契（意为“红色亮星”），作为农耕之神来供奉。后来希腊人把火星称为战神阿瑞斯。阿瑞斯是希腊奥林匹斯山的十二主神之一，是力量的象征，但他嗜杀、血腥，是人类祸灾的化身。古罗马人继承了希腊人的神话，将其称为战神玛尔斯（Mars）。玛尔斯是罗马军团崇拜的战神中极其重要的一位，随着罗马帝国的扩张，玛尔斯成为了战争的象征。从此以后，玛尔斯便作为火星的名称沿用至今。

火星图

在古代中国，由于火星“荧荧如火”，亮度常变，令人迷惑，因此我国古代先人将其取名为“荧惑”。在中国古代天文中，占星家往往根据“荧惑”的天文位置和可见度来为朝廷预测凶吉。当“荧惑”走过心宿后又回转（逆行），占星家把这种现象叫“荧惑守心”，认为这是最险恶的天象之一，也就是所谓的“大凶”之兆，预示着将会发生丧、乱、贼、兵等事件。比如在公元466年（南朝宋泰始二年），就出现了“荧惑逆行”的天象，据史料记载，当年四方叛乱，昭太后驾崩，大将殷孝祖为南贼所杀。当然，古代占星家以天象预测事应，是否符合科学原理暂且不论，但能够证明的是，我国古代已经开始了对火星的观测和认识。

近代人观火星

古代人们只能用肉眼观察火星，直到1609年，意大利科学家伽利略发明了人类历史上第一台天文望远镜，虽然口径只有2.5厘米，但 开创了人类用科学仪器研究火星的先河。那一年，德国天文学家开普勒计算出了火星轨道的形状。他在《新天文学》一书中宣布：火星沿着一个椭圆轨道环绕太阳运行，太阳位于该椭圆的一个焦点上。这一论断对其他行星也都适用，称为“行星运动第一定律”。开普勒还在《新天文学》中公布了他的“行星运动第二定律”：一颗行星和太阳的连线在相同的时间内扫过相同的面积。1619年，他又在《宇宙谐和论》一书中发表了“行星运动第三定律”：诸行星的公转周期的平方与它们到太阳的距离的立方成正比。

“行星运动第一定律”示意图

1659年，荷兰科学家惠更斯使用望远镜观察火星表面标记的消失和重现，发现火星每24小时40分钟旋转一周。1672年，惠更斯发现了火星的极冠。1784年，英国天文学家赫歇尔利用对火星自旋周期的测量，发现它的自转轴倾角是25.2°。观察火星的人越来越多，他们看到了许多令人遐想的图像： 一是火星上有些地方的颜色不断发生变化，于是有人猜想这是火星植物的生长随季节而变化； 二是火星极冠的白色区域在一年之内时而扩展时而收缩，人们便联想到地球两极冰层的季节变化。

不过，最令人浮想连翩的还是火星表面的细长暗线！1877年，意大利天文学家夏帕雷利绘制了详细的火星地图。他利用火星近日点与地球会合的机会，用24厘米口径的望远镜进行观察，看到火星表面有许多模糊不清的、颜色较深的线条。据估计，有的暗线宽达120千米、长4800千米，连接着一些较大的暗区，仿佛海峡连通着大海。他把那些暗线称为Canali，意大利语的意思是“水道”，然而，人们把它翻译成英语的时候写成了Canals，即“运河”。这两个词的意思接近，但运河更强调“人为”修建而成。同年，美国天文学家阿萨夫·霍尔发现了火星的两颗卫星——火卫一和火卫二，分别把它们命名为“福布斯”和“德莫斯”。

火星西半球图像

到了1896年，美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔用60厘米口径的望远镜观察，再次证明了这些暗线的存在，并认为那就是运河。这进一步激发了人们的幻想：如果火星上有运河，那就有智慧生命的存在，没有比这更容易也更有说服力的证据了！于是，火星文明狂热的鼓吹者——帕西瓦尔·罗威尔，在他的新书《火星——生命的栖息地》（Mars as the Abode for Life）中，认为火星是具有智慧的人类居住的星球，因为火星表面空气非常稀薄而导致缺水，“火星人”修建了500多条运河构成了巨大的运河网，利用运河把水从极冠处引到干旱的赤道区域。既然火星上有人工运河，毫无疑问，火星上也有广阔的农场、繁荣的城市，街道上的人熙熙攘攘，运河上的帆船来来往往……多么令人激动啊！

然而，很快人类躁动的心被浇了两盆冷水。1924年，美国天文学家爱迪生·佩蒂特和瑟思·尼可尔森使用望远镜观察火星表面，估测出火星赤道附近的温度为7℃，极点附近为零下68℃，并得出风和温度是季节性变化的结论。1948年，美国天文学家杰拉德·柯伊伯发现火星稀薄的大气层的主要成分是二氧化碳，而不是氧气。这与之前很多猜想大相径庭，如果火星表面温度这么低，干旱从何而来？如果有“火星人”居住，缺氧怎么生存？

现代人探火星

在那些富有崇高探索精神的探险家眼里，20世纪的地球已经几无秘密可言，所有的陆地和海洋都已有了人类的身影。1912年，挪威人阿蒙森成为世界首个到达地球南极极点的人，1953年，新西兰人埃德蒙·希拉里成为世界首个登顶珠穆朗玛峰的人……人类探索的志向在于不断寻找新的目的地，随着航海、航空、航天技术的进步，“下五洋捉鳖、上九天揽月”都已然成为现实，1969年，美国人尼尔·阿姆斯特朗成为世界首个登上月球的人。那么，谁将成为世界首个登陆火星的人呢？登陆火星，将是对全人类探索精神和科技创新精神的最高激励，是多么值得人类骄傲和自豪的“宏图伟业”！

火星是地球的近邻，它的很多特征都与地球极为相似。科学家们相信，火星的现在就是地球的未来。因此，对火星进行探测和研究，对于认识地球环境，尤其是地球的长期演化过程，是极其重要的。 首先，要寻找火星生命存在的痕迹。已知的探测表明，火星表面并没有海洋，大气的密度和成分也不适合生命的存在，气候极为恶劣，在这样的环境下，火星上是否存在着生命？ 其次，要研究火星上的水、大气和固有磁场的长期演化。科学家们认为，在远古时期，火星表面大部分地区覆盖着水，火星大气层也可以保护生命存在，还存在着很强的固有磁场，那么地球表面的水会不会在若干年后也消失殆尽呢？地球的大气和磁场经过长期的演变会不会像火星现在一样？这些问题都需要通过火星探测来证明。

通过天文望远镜观察，人类对火星的认识越来越多，也越来越深入，但毕竟观测距离太过于遥远，火星上还有很多很多未知的东西，亟待人类去发现、去解释。1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星由苏联发射成功，开启了人类探索太空的新纪元。3年后，苏联便将人类第一个无人火星探测器送上了太空，开启了用航天器探索火星的大幕。美国的水手4号第一个成功到达火星，苏联的火星3号第一个着陆火星，美国的索杰纳火星车成为人类第一辆火星车……从飞越到环绕，从着陆到巡视，越来越多的火星车开始在火星的平原上驰骋、高山上攀爬，越来越多的国家加入火星探测“俱乐部”。60年来，人类火星探测取得了长足进展，产生了许多重大发现，但那也只是冰山一角，神秘的火星正等待人类进行更多新的探索。 2020年，科学家们已经吹响了向火星进军的新号角，让我们拭目以待。

来源/《国际太空》2020年第8期

作者/刘豪