2020年7月23日,中国的火星探测器“天问一号”从海南文昌成功发射升空。而之后,美国的“毅力号”火星探测器也将踏上旅途。加上之前阿联酋的“希望号”,似乎在2020年,人们又对火星产生了兴趣。
中国的火星探测器“天问一号”
事实上,对于火星这个老邻居,我们并不陌生。在上个世纪,美苏两国曾发射过多个火星探测器,从轨道拍摄到着陆探测。然而,这并没有揭开火星神秘的面纱,一些发现似乎让这个红色星球更加神秘。火星到底有没有生命?上面有没有古老的外星文明?那些奇特的结构和人脸又是真的吗?
对火星的幻想
科学界对火星上可能存在生命的兴趣可能始于1877年,当时意大利天文学家乔瓦尼·夏帕雷利宣布了一项惊人的发现:他在火星表面观察到了纵横交错的单双线网络,可能是巨大的运河。当时,夏帕雷利的发现被认为是发现外星文明的证据。
意大利天文学家乔瓦尼·夏帕雷利
这一发现吸引了美国人珀西瓦尔·洛厄尔,他毕业于哈佛大学,很富有,对天文学很感兴趣。他提出了一个假说:火星的运河把水从冰冻的极地冰帽带到一个外星的文明,而这个文明比任何人类文明都要古老。在这个星球上还存在广阔的热带地区和位于赤道的沙漠。他还提出,在火星表面可见的某些变化不定的黑色斑块很有可能是一些植被。
美国人珀西瓦尔·洛厄尔
洛厄尔当时使用了最先进的设备来进行他的研究,而他提出的假说也引起了19世纪末全世界的关注,人们都认为火星上可能存在生命。在1898年,H·G·威尔斯写了一个关于火星人入侵维多利亚时代的英国的故事《世界大战》,将这种幻想发挥到了极致。
《世界大战》
1902年,瑞士著名心理学家荣格发表了他关于所谓神秘现象的心理学博士论文。在这篇论文中,他对他的表妹海琳·普莱塞进行了详细的心理分析。海琳经常陷入一种精神恍惚的状态,而在这种状态下,她经常谈到火星之旅:
火星上早就有飞行机器了。整个火星被运河覆盖,这些运河是人工湖,用于灌溉。这些运河都是平坦的沟渠,上面的水很浅。运河上没有桥梁,但这并不妨碍交通,因为每个人都乘飞机旅行。
一个14岁,没有受过教育的瑞士女孩,在无意识的话语中,揭示了一个时代的关注点,这就是火星生命。
海琳·普莱塞
在1902年,也就是荣格论文发表的同一年,一个与外星生命接触的比赛开始了。第一个与外星人接触的人可以获胜。但这个奖项有一项规定:火星人不算。原因很简单,人们认为这太容易了。1911年,也就是这个比赛开始九年之后,《纽约时报》刊登了一篇文章,标题为“火星人在两年内建造了两条巨大的运河”。
直到二十世纪下半叶,外行和科学家都相信火星即使没有人居住,至少也可以居住。例如,在20世纪60年代初,著名的英国天文学家帕特里克·摩尔和微生物学家弗朗西斯·杰克逊博士还曾经模拟想象中的火星环境进行试验,他们的结果是:一些微生物在有少量水的情况下确实生长了。
但是,当20世纪60年代中期的太空探测器传回火星的图像时,任何对这一结果乐观的情绪很快就被粉碎了:火星就像一个贫瘠、冰冻、毫无生命的地狱。
太空竞赛让火星幻想破灭
在二战中发展的火箭技术在冷战阶段得到了大幅提升,不过庆幸的是,这种技术被用在了空间探索而不是战争。由沃纳·冯·布劳恩领导的美国火箭计划与谢尔盖·科洛夫领导的苏联火箭计划展开了一场智力和设计的角逐。大量的资金被投入到改进火箭推进系统中去。1957年10月4日,随着苏联将人类有史以来第一颗人造卫星送入轨道,太空竞赛开始了。
第一颗人造卫星Sputnik I
苏联在火星探测方面一开始走在前面。1962年11月1日,苏联发射了第一个火星探测器,并将其命名为火星1号。但1963年3月21日,在发回任何观测结果之前,它与地球失去了联系。
紧接着,1964年11月5日美国宇航局(NASA)的第一个火星探测器水手3号升空。和苏联一样,它也失败了,在任务初期就失去了控制。然而不久,11月28日,水手4号发射升空,并在距离火星1万公里的地方传回21张照片和重要的信息。美国人第一次获得了胜利。
水手4号
尽管水手4号传回的照片很模糊,但可以看到火星表面坑坑洼洼、死气沉沉。这是人类第一次近距离看见火星,粉碎了火星的很多神话。
水手4号拍摄的火星照片
随后在1969年2月24日和3月27日,美国宇航局又发射了两个新的火星探测器:水手6号和7号。水手6号飞行到距离火星3390公里处,拍摄了76张照片;水手7号飞行到距离火星3500公里处,拍摄了126张照片。
水手6号和7号拍摄的火星照片
而这期间苏联发射的探测器2号在1965年失去了一切联系,美国人取得了胜利。
与高调的月球任务相比,早期的火星任务令许多人失望。这些探测器传回的图像并不令人兴奋,火星上并没有传说的植被,那些暗斑被证明是红色表层土壤被风吹走后露出较暗的岩石。那里也没有运河,整个表面坑坑洼洼。
水手6号拍摄的照片
第一个成功的探测器,水手4号,揭示了火星的大气不是氮气,而是二氧化碳。火星表面的压力比之前所认为的要低得多,低于10毫巴。这些都证明火星并不适宜居住。正如美国宇航局发言人所说:
我们拍了很棒的照片。它们比我们几年前所希望的还要好——但是它们向我们展示了什么呢?像渡渡鸟一样死气沉沉的景色。没有什么要找的了。
美苏的火星竞赛
对于火星研究来说,20世纪60年代是一个具有开拓性但最终令人失望的时期,“水手号”拍摄的图片冲淡了人们最初的热情。然而在20世纪60年代末,随着登月竞赛的结束,两个超级大国得到了解脱。他们迅速恢复了对火星的热情,在1971年5月的22天内共发射了5个航天器。
水手8号
1971年5月8日,美国的水手8号升空,其任务是绘制火星地形特征,从高度倾斜的轨道上扫描火星约70%的表面。然而由于导航系统故障,这个探测器最终在波多黎各以北360公里处的大西洋海域沉入海底。
22天后,水手9号从肯尼迪角(后来的卡纳维拉尔角)成功升空。它的计划是定位在火星中间轨道,与赤道呈65度倾斜,最低高度为1350公里。
火星2号
在此期间,苏联发射了三颗火星探测器。除了一颗由于计算机系统中的一个愚蠢错误,未能离开地球轨道外,另外两个,火星2号和火星3号,都在5月底之前顺利升空。在1971年的夏天,两个超级大国一共有三艘星际飞船成功地挣脱了地球的束缚,飞向了火星。
与水手9号只是一个轨道探测器不同,苏联的火星2号和火星3号带有着陆器,它们是仿照20世纪60年代在金星表面部署的金星轨道着陆器建造的。如果它们成功了,将会战胜美国。然而意想不到的事情发生了。
火星3号模型
1971年11月27日,火星2号着陆器未能顺利降落,它撞击到火星表面。五天后,火星3号开始着陆。但在传输了20秒的空白帧后,它失去了联系:火星上的一场猛烈的沙尘暴将它摔成了碎片。
美国人成了这个阶段的胜利者。事实上,在2月份,他们就曾预测过在火星的夏末可能会有一场沙尘暴。11月10日,水手9号到达了距离火星80万公里的范围。但由于火星表面被一场猛烈的沙尘暴完全遮蔽了,它关掉了摄像头,等待着以节省能源。
水手9号拍摄的火星地图
1971年12月,风暴平息后,水手9号的系统重新启动。当它达到接近火星表面1370公里处时,开始绘制南半球从25度到65度的地图。到1972年10月27日燃料耗尽时,它一共拍摄了7239张令人惊叹的火星照片,其分辨率足以揭示足球场大小的地表特征。
神秘的金字塔
水手9号揭开了一个地质学家梦寐以求的火星景观。三倍于珠穆朗玛峰高度的奥林匹斯山,深达7公里的水手号谷,巨大的海拉斯盆地、伊西迪斯盆地和菱形盆地。还有一些像干涸的河床、山谷。很多地质特征表明这里曾经存在大量的地表水。然而这并不是最神秘的。
水手号谷
1972年2月8日,在执行任务两个月后,水手9号飞越了被称为埃律西昂的区域并拍摄了照片。照片显示,在北纬15度和西经198度,有一群四面体金字塔形状的结构。8月7日,这个区域被再次探测,而得到的照片显示了同样的金字塔形状的结构。
水手9号拍摄到的金字塔结构
在1974年的伊卡洛斯Icarus会议上,一篇题为“火星的金字塔结构”的文章引起了科学家的注意。文章的作者指出,这些结构不是由地表土壤颜色反射率变化引起的错觉而是实际存在的实体结构。根据推算,这些巨大的金字塔,高出周围的地面约一公里,其中最大的金字塔的高度是埃及大金字塔的10倍,体积则是1000倍。
科学家们曾试图将其解释为风蚀或土壤累积的结果。然而在20世纪70年代中期,美国宇航局的工程师在洛杉矶进行了风洞测试,模拟形成类似水手9号所拍摄到的构造。所有这些实验证明,土壤积累或风蚀不能形成埃律西昂地区的这种结构。
那么,这些神秘的构造是什么呢?或许它们不是自然产生的,而是来自某个外星文明?
神秘的人脸
火星探测的下一个阶段是在1975年,当时美国宇航局发射了两颗探测器:海盗1号和海盗2号,它们都是轨道登陆器。海盗1在1976年7月20日成功降落在火星克里斯平原,同时在轨探测器也拍摄了很多高分辨率的照片。
克里斯平原
1976年7月25日,海盗号成像小组成员托比亚斯·欧文正在检查塞东尼亚地区的照片,为海盗2号寻找可能的着陆点。然而这时有人听到他低声说:“天哪,看看这个!”
35A72
一张编号35A72的照片显示了火星表面的两个地质区域。一边是广阔的平原,有点坑坑洼洼,有几个隆起的台地。另一边是由巨大的石块组成的岩石区域,而中央躺着一张巨大的人形脸,好像在茫然地凝视着宇宙。
几个小时后,“海盗号”项目发言人格里·索芬向媒体简要介绍了美国宇航局寻找火星生命的进展情况。他把这张有人脸的照片展示给记者:“光和影的作用难道不奇怪吗?”他说,“几个小时后,当我们再次拍摄这个地区时,一切都消失了。这只是一个骗局,是光线照射的效果。”
此后不久,喷气推进实验室发布了一份新闻稿,在关于人脸的问题上发表了基本相同的观点: 是光影错觉。
然而接下来,NASA做了一个决定:海盗2号不会在出现人脸的塞东尼亚平原着陆,而选择了一个布满岩石的乌托邦平原作为着陆点。假如这张脸只是个光影玩笑,那为什么要放弃这个比乌托邦平原好的多的着陆地点呢?
在某种程度上,发言人索芬说这张脸在几小时内消失是完全正确的,因为夜幕降临了。但是事实是,黑夜之后,这张脸又出现了。两名洛克希德公司的科学家发现了另一张带有“人脸”的编号为70A13的照片,而与35A72相比,这张照片是在35天后拍摄的。由于拍摄时,太阳的温度比35A72高得多,那张脸更加清晰。
70A13
尽管随着时间的流逝,这张人脸似乎慢慢消失。但它带给火星的神秘却丝毫未减。而之后NASA的一些行为似乎也无法解释。
殉难的观察者
美国的“观察者”号火星探测器于1992年9月25日发射,其任务是重新绘制火星表面的地图,基本上复制海盗号卫星的照相工作,但分辨率要高得多。它所携带的相机可以以每像素1.4米的精度拍摄图像,相比于海盗号所能达到的每像素50米,这是一个巨大的进步。
“观察者”号
但是观察者在进入轨道之前就失败了,美国宇航局的一份新闻稿描述了当时的情况:
1993年8月21日星期六晚上,火星观察者号飞船在接近火星的三天时间内失去了联系......工程师和任务控制人员发出了一系列备用指令,启动了飞船的发射器,并将飞船的天线指向地球。截止到上午11点,世界各地的跟踪站没有收到来自飞船的信号。
观察者探测器到底发生了什么?尽管几乎没有具体的证据来做出判断,NASA还是成立了一个独立的审查委员会来回答这个问题。最终委员会认为,在燃料箱增压启动过程中,推进系统的一条管路破裂,导致飞船与基地的通信中断。
然而几天后,事情的真相浮出水面:真正发生的是,在燃料箱增压期间,控制台故意切断了观察者号与地球的无线电联系。这是不可思议和前所未有的,因为控制人员应该知道在任何时候保持航天器和地面之间的通讯是多么重要,一旦失去往往就很难恢复。
但这正是发生在观察者身上的事情:通讯被切断后,再也没有恢复。为什么会在如此关键的时刻进行这么冒险的程序?除非NASA真的想失去这艘飞船,而这是很有可能的。
塞东尼亚地区
在1992年9月发射前,公众曾大声疾呼,要求观察者探测器重新拍摄塞东尼亚地区的照片,因为那个地区曾出现了神秘的人脸以及一些神秘结构。是否是观察者号在拍摄过程中拍摄到了一些“不好”的东西?或许正是这些照片让NASA决定终止这个计划,不希望这些信息引起大众的不安?
不能说的秘密
寻找火星是否存在生命,一直是火星探测的目的之一,起码对公众来说是这样的。那火星到底有没有生命存在呢?迄今为止,对这个问题最有发言权的NASA早在1976年当“海盗号”火星探测器传回图像时就做了回答:“我们还不知道火星上是否有生命。”
然而经过几十年的研究,甚至是在好奇号登陆后,似乎这个回答并没有改变。在花费了几十亿美元后,我们已经了解了很多关于火星过去和现在的地质情况,包括上面的冰的数量以及它的大气和气候。然而,NASA一系列的火星探测似乎对生命并不好奇。
1976年的海盗号任务是一项天体生物学任务。接着是探路者号、勇气号、机遇号和凤凰号,它们都是被派去探索地质任务:航天器着陆的地点是否曾在几百万年前存在过水。
好奇号
耗资25亿美元的“好奇号”于2012年8月在火星上成功着陆。好奇号被誉为当时在火星着陆的最复杂的航天器,并配备了最先进的科学实验设备来探索火星表面,它到底能做什么呢?它是去寻找生命吗?
事实上,好奇号执行的又是一项“地质学”任务:击碎岩石,采集土壤,以进行近距离的观察,仅此而已。正如好奇号项目科学家约翰·格罗辛格在NASA的视频中所说,“好奇号从来都不是为了寻找生命而设计的,尽管全世界数百万人都认为这就是它的目的。”
对火星岩石的研究可以帮助我们了解火星是如何形成和发展成为一颗行星的,但与发现和确认火星上是否存在生命的重大意义相比,它的价值并不值得付出巨大的成本。
美国计划在2020年启动一个火星探测任务。毅力号火星漫游车将于2020年7月30日发射,并于2021年2月18日在杰泽罗陨石坑着陆。而其目的是在岩石和土壤中寻找古代微生物(化石)生命的迹象,并储存任何有希望的核心样本。他们的想法是,在未来的某一天,这些样本将被收集并带回地球进行分析。
毅力号
同样的,这似乎与大众期望的在火星大范围内寻找文明存在的痕迹大相径庭。似乎NASA正有意绕开某些探测领域。看来,火星的一些秘密也许只有在NASA之外的探测器抵达火星后才有可能揭晓了。
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