人类移民火星的人到火星去

撰文/陆瑶 如果火星也曾长期处于温暖潮湿的环境，它是否也会像地球一样演化出生命与文明？如果火星曾经拥有纵贯整颗星球的河流，为什么今天会如此干燥和冰冷？今天，人类终于能够用双手遥远地探测火星，甚至考虑移民火星…… 瞥 向 火 星 的 第 一 眼 自1960年，苏联发射第一枚火星探测器以来，到2021年为止，人类共进行了47次火星探测任务（由于评判标准不同，数据也有分歧）。这其中隐藏了多少失败的苦涩，不言而喻。 1960年10月，苏联第一颗火星探测器“火星1A号”在进入地球轨道之前就宣告失败。4天后，第二个探测器“火星1B号”也以失败告终。一连串负面连锁反应爆发，其后的六次探测器发射都纷纷失败。直到1971年5月，“火星2号”发射成功，人类第一枚火星探测器进入了环火轨道（环绕火星的轨道）。 接下来的8个月内，“火星2号”不断向地球送回观测数据，展示了火星表面的山峰、大气层，火星表面的巨大温差、高达7千米的红色沙尘暴……遗憾的是，“火星2号”着陆时，着陆器和母体分离后直接坠落火星表面，刻有苏联国徽的金属片成了火星上第一个粉身碎骨的人造物体。同年12月，“火星3号”成功实现了软着陆，但仅仅发送了20秒的信号，便失去了联络，我们只接收到它拍摄的第一张火星地表的近距离模糊图像。 美国在发射火星探测器上比苏联晚了足足4年，1964年11月5日，美国第一次发射“水手3号”火星探测器，未能成功进入火星轨道。但三周后，“水手4号”成功脱离地球引力，开始了它长达7个半月的旅途。“水手4号”与火星擦肩而过，最近距离为10000千米，它发回了关于火星最关键的一手资料。这些资料证明，在过去的30亿年里，火星没有发生显著的地质运动，没有全球性磁场改变，甚至宇宙射线可以直达火星表面。 这些发现虽然打破了人们对于火星文明的浪漫幻想，但也将人类带入了更具科学性、逻辑性的火星畅想：火星上是否存在生命？又或曾经存在过生命？自此，科学家的目光聚焦在了火星微生物上。 火星真的曾被海洋覆盖吗？ 探测器们的老前辈“火星全球勘测者”，1997年便进入环火轨道，根据它提供的十年火星观测数据，不少学者判断“虽然火星表面或靠近地表的部分曾存在液态水，也无法证明液态水长期存在”。 比如洪水，在表面只停留几天，随后便被蒸发或冷冻或渗入地下了。火星的河谷网络的地表特征，与地球的河谷形态有多处不同。火星河谷完全可能是因“基蚀”（地下水在地热的作用下蒸发，侵蚀了上方的岩层）形成的。火星上的江河图景，或许只是我们一厢情愿的幻想。 为了反驳“基蚀”论，“2001火星奥德赛”探测卫星出场了，它的名字是根据电影《2001太空漫游》命名的。一直以来，“火星奥德赛”担任“勇气号”“机遇号”“好奇号”与地球通信的中继站，可以拍摄老前辈“火星全球勘测者”技术上不能提供的高精度照片，并且携带能够检测火星地表及浅地表下物质成分的专业设备。 “火星奥德赛”是一员健壮的“老将”，它完成了绕火星6万圈的使命，在服役的13年时间里，在可见光波段拍摄了近29万张照片，在红外波段拍摄了18.8万张照片。其中一些图片显示了新发现的火山河谷表现出降雨、融雪、地表径流的特征。这些河谷的长度和宽度从源头到末端呈递增趋势，河道源头分布于山脊的顶部，这是地形曾被降水或径流塑造过的证据。“火星曾经下过雨”，曾经的火星，气候与地球竟是相似的。 另一面，负责地面工作的“机遇号”早在降落之初，就在火星“本初子午线”平原（即经度0度之处，又称梅尼迪亚尼平原）获得了惊人的发现——成层于远古时期的沉积岩露头（地质术语，即露出地表的基岩）。这些岩石疏松、多孔，含有水合矿物和矿物盐。 “机遇号”对沉积岩露头做了初步研究，显示这种沉积岩一直向下延伸，厚度在几十米以上，液态水或曾长期在此地表流淌。“机遇号”用毫无诗意的语言描绘了一个陌生的火星世界。它所发现的含水岩石中，包含了大量包括黄钾铁矾在内的富硫矿物。露出地表的沉积岩含有硫、氯、溴，一些在水中高度活跃的元素，这或许在告诉我们，它们是一片远古海洋的遗民……当时，火星本初子午线平原上的许多池塘、溪流、河岸，逐步萎缩、干涸，只剩下这些沉积岩露头在述说往事。 火星微生物真的存在吗？ 火星微生物真的存在吗？为回答这个问题，“凤凰号”毅然降落在了火星北极，其目的就是为了证明火星地表下冰冻水的存在。在科学家最浪漫的幻想中，或许火星极地的地下冰融化，会创造出一个湿润温暖的“地下小世界”，而湿润温暖的空间意味着“生命”。 2008年5月25日，“凤凰号”初登陆火星北极，便发现了自身所在土壤颇为怪异。很快，它便在土壤中发现了两种令人惊喜的成分：碳酸钙和高氯酸盐。这两种化合物对于追踪火星生命痕迹起了重要作用。 在地球上，我们知道大气中的二氧化碳溶解在水中，会形成碳酸。碳酸与土壤中的钙离子结合，就形成了碳酸钙。碳酸钙固然是地球上司空见惯的矿物质，但在火星上就是鼓舞人心的新发现了。经测量，火星北极土壤的pH值为7.7，呈弱碱性，与地球上的海水一致——地球海水二氧化碳系统就是由碳酸钙来缓冲的。火星北极的土壤呈大颗粒状，正是因为碳酸钙起到了粘合剂的作用。这说明火星北极土壤竟是微微湿润的。 在火星上寻找大量碳酸钙，就如同海盗怀揣空白藏宝图，一片迷茫。科研工作者的自信建立在“火星”有水这个认知上。如果远古时期的火星是一颗多水的行星，那就必须证明过去的火星大气层是浓厚的。如此一来，无法逸出火星地表的二氧化碳，必定还藏在这颗行星的某个地方。 从低温期到长时间高温期，火星两极的太阳光强度骤变，夏季温度上升超过火星冰冠升华点（物质从固态不经过液态直接变成气态的相变过程）。冰于两极消失，并于赤道附近的巨型火山再次生成，形成大型冰川。两极变得温暖，碳酸钙便于这段时期生成。碳酸钙如果被证明是火星土壤的组成成分，距离“地下小世界”就不再遥远了。 可即便如此，火星的历史仍旧留下许多令人不解的空白部分。比如“机遇号”发现的富含硫酸盐化合物的酸性土壤，验证了火星长期“生命禁区”的模样。而“机遇号”的另一个发现——高氯酸盐，却显示出截然相反的可能。 高氯酸盐，这种化学物质在地球上，常常作为火箭固体燃料中的氧化剂。比如，把“凤凰号”送上天的“德尔塔2型运载火箭”，其中的9枚火箭都使用了此类固体燃料。在宇航员饮用水标准中，高氯酸盐浓度哪怕超过十亿分之二十五，也会对健康造成威胁，更不用说让未来的人类踏上这片有毒的土壤了。 但是，大胆抛开人类语境的话，毒性极强的高氯酸盐，或许正是火星微生物赖以生存的“宝藏食物”。火星的自然条件便足以产生少量高氯酸盐，在极其干燥的沙漠中，高氯酸盐会聚集起来把冰点降低至零下70摄氏度，即使天气转冷，微生物也可以在高氯酸盐里找到“有吃有喝”的藏身之所。这一点，是根据地球自然环境推演的。号称地球上最接近火星表面的智利阿塔卡马沙漠，因其降雨平均十年一次，不会将高氯酸盐冲刷到别处，沙漠里的细菌便依靠聚积的高氯酸盐和硝酸盐作为能量生存下来。但这又该如何验证呢？ 一个清晨，“凤凰号”通过激光雷达观测到了一片降落于火星地表的雪花。科研人员立刻反应过来，命令“凤凰号”开始一个微生物系统运转的观测实验。 雪花蒸发的瞬间，水汽吸附在了橙红色尘埃颗粒上，被吸附的水化为极薄的液体层。如果火星处于温暖期，这液体层会更厚，并足以与尘埃颗粒相连，微生物寄居其中，以高氯酸盐为食，形成一个可观测的微观海洋。但在火星冰川期，寒冷与干燥让微生物必须持续百万年的冬眠，才能迎来下一个万物滋生的“春天”。 另外，值得一提的是，高氯酸盐的发现解决了科研工作者多年的谜团。20世纪70年代的两台“海盗号”用微型加热器“糟蹋”火星土壤样本的时候，曾经探测到氯甲烷气体的存在。当时，没有人能理解这些化学物质如何在火星上生成，于是任务团队一致认为是发射前清洁剂污染了检测装置。以20世纪70年代的技术水平，大多科研工作者都没能察觉到以过氧化氢为生命基础的活性微生物。 或许我们比人类以往任何时候，都更加接近火星生命的真相。但代替人类前往荒凉火星的探测器们只能发回数据，无法带给我们理论与真知。科研工作者也不得不承认，狭小的视野即便在研究“太阳系中仅次于水星的第二小的行星”上也是致命的，地球上的科研工作与火星表面的地表探测器，同样需要拥抱未知、扫除偏见，独立而谨慎地工作。 本文节选自《文明》2022.04月刊 来源：文明杂志