“天問一號”登陸火星！中科院院士歐陽自遠：爲什麼我們對探索火星如此執着？

今天清晨，我國首次火星探測任務天問一號探測器在火星烏托邦平原南部預選着陸區着陸！在飛行近10個月，經歷了“恐怖9分鐘”後，“祝融號”火星車成功着陸火星，完成了天問一號“繞、着、巡”的第二步，也是關鍵的一步。至此，中國成爲世界上成功着陸火星的第二個國家。

傍晚，“天問一號祝融火星車”發出了第一條微博。其中寫道：“目前全世界已進行的21次火星着陸任務中只有9次成功，難度係數極高！安全着陸火星，除了要選擇地形平坦的着陸區，還要選擇合適的天氣狀況，避免被火星的巨大沙塵暴所幹擾。在經過三個多月的繞火飛行後，我終於找到了最佳着陸點。地質學家說，我的軟着陸區很可能是一個古海洋所在地，有很高的科學價值，很可能會取得意想不到的科學成果。”

火星，是被科學家認爲最有可能存在生命的星球。自1960年開始，人類已經對它進行了多次探索。

爲什麼人類對火星如此執着？中科院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠與青年科普作者王喬琦合著的《地外生命尋蹤》爲讀者如此解答——

太陽系擁有（或可能擁有）適宜生命出現和發展的地點，按照距我們的遠近排列依次是：火星、穀神星、木衛二、木衛三、土衛二、土衛六。就目前我們掌握的技術而言，除火星之外的5個天體距離地球都較遠，探測難度大、成本極高，即便是以探測器飛掠這種成本相對較低的形式，面臨的困難也極大。

這5個天體的生命奧秘，多半潛藏於地表之下的廣大海洋（穀神星地表之下有沒有海洋還不能完全確定）之中。這就意味着，要想真正瞭解它們的環境，就必須通過某種形式深入到冰蓋之下，儘可能地獲取更多第一手資料。當然，我們現在對地球南北極的探測，尤其是對南極冰蓋下環境的探測可以算是一種很好的演練。然而，一旦把這種情景放在數億千米之外的完全陌生的環境之下，情況究竟如何就很難說了。

至於以載人登陸的形式直接對上述5個天體展開探測，恐怕不是我們這一代人能夠看得見的場面。因此，無論是從經濟角度還是從可行性角度上說，火星無疑是未來相當長一段時間內，人類探索宇宙的重要地點。

月球是一個極爲重要的戰略地點，原因有許多。首先是距離，月球與地球之間的距離僅爲384400公里，相較之下，火星離我們雖近，但相距最近時也有5500萬公里左右，與地球之間的最遠距離甚至達到了4億公里。

其次是經驗，月球是迄今爲止留有人類印記的唯一一個地外星球，我們的探月經驗相當豐富，這顯然能爲後續探測提供極大助力。最後是環境條件，任何想要“走出去”的探測器，都必須擺脫所在星球的引力，而要達到這個目標，探測器就必須達到一定速度，這個速度就叫作逃逸速度，也叫作第二宇宙速度。

逃逸速度與想要擺脫的星球質量（引力）呈正相關關係，星球質量越大，探測器需要達到的逃逸速度就越高，對相應火箭推力的要求就越高，成本也呈幾何級數增加。就地球來說，逃逸速度是11.2km/s，而月球的逃逸速度僅爲2.4km/s，顯然，探測器“逃離”月球所需的發射成本要遠遠小於地球。

此外，大氣層也會對航天器的發射、着陸造成障礙，而月球沒有大氣，這點也會節省大量成本。另外，月球上戰略資源豐富，硅、鋁、稀土、貴金屬等重要資源，在月球上均可就地取材。月球上還富含地球極爲稀缺的氦-3，而氦-3可以充當可控核聚變的重要優質燃料。

因此，無論從技術上還是成本上說，月球都是地球人類步出搖籃，邁向廣袤宇宙的第一步。那麼我們要如何改造月球，才能讓它滿足我們對未來航天事業和深空探測的需要呢？

我們首先要明確一點，因爲月球自身質量、引力實在太小，根本留不住大氣，所以要想把月球改造成類似地球這樣生機盎然的藍色星球是不切實際的想法，至少以我們目前掌握的技術條件還難以企及這樣的宏偉目標。

比較現實的目標是，先在月球上建立小規模人類基地，基地內部實現生活物資基本自給自足（或定期從地球輸送），將月球作爲未來深空探測的發射基地和中轉站。

與月球不同，火星具備成爲下一個地球的客觀條件。人類有希望在未來幾個世紀中將火星改造成一個適宜人類生存與發展的綠色星球。

火星和地球有很多相似的條件：火星與地球同處太陽系宜居帶中，火星的大小和質量與地球相仿，火星日與地球日時長相若，火星與地球的軌道傾角相似，四季變換類似……可以說，太陽系內再沒有比火星更可能成爲下一個地球的行星了。

當然，火星與地球之間仍然有很大差別，其中有不少區別直接導致了火星沒能成爲地球這樣生機勃勃的星球。因此，改造火星的重點就是想方設法改善這些不利於生命的因素，其中包括低溫（火星氣溫在-87~-5 ℃）、低引力（火星引力僅爲地球的 1/3）、稀薄大氣（火星大氣壓僅約爲地球的1%）等。

要想移民火星，對火星客觀環境的改造只是一方面。另一方面是對登陸火星的主體——人類的身心改造。由於從地球奔赴火星的旅途漫長，一次載人登陸火星的往返任務耗時良久。這對長期居住在地球之上的人類來說，無疑是個巨大的挑戰。

書中提出，登陸火星、改造火星的計劃不是一兩代人就能實現的，但地球人已經出發。通過幾個世紀的努力，人類有可能將這顆暫時略顯貧瘠的行星改造成一個擁有蔚藍色天空、綠色平原、藍色湖泊和生態環境友好的新世界，地球-火星也將成爲人類社會持續發展的姐妹共同體。

《地外生命尋蹤》爲上海科學教育出版社推出的“科學家之夢”叢書之一。從“天眼”望天、“蛟龍”探海、“北斗”再上層樓，到“嫦娥”五號着陸月球、“奮鬥者”號深潛馬裡亞納海溝，“天問一號”逐夢火星……我國在前沿科技領域不斷取得突破。“科學家之夢”叢書聚集一批國內頂尖科學家，包括中科院院士歐陽自遠、楊雄裡等，爲讀者解答回答兩大問題，一是目前科學最前沿的問題是什麼，二是權威的科學家究竟“想知道”什麼。目前出版的首批第一輯4冊，涉及中微子、腦科學、地外生命、人類起源和遷徙等多個重大科學問題。

欄目主編：施晨露 本文作者：施晨露 文字編輯：施晨露 題圖：5月15日，航天科研人員在北京航天飛行控制中心指揮大廳慶祝我國首次火星探測任務着陸火星成功。 新華社記者 金立旺 攝