美国毅力号成功降落！人类为何要探索火星？火星真不适合居住吗？

图文|自来水博士

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美国毅力号成功降落火星

2月18日美国毅力号成功降落火星，第一张降落现场照片传回来了。

近期，人类星际探测器进入火星探索的消息不断，前有2021年2月9日阿联酋希望号进入火星轨道，紧接着2月10日我国天问一号进入环绕火星的轨道。各个国家紧锣密鼓地进行火星探索，这与地球和火星每26个月才有一次最近距离的“亲密接触”有关系，一旦错过这个窗口就得再等26个月。

毅力号第一张降落现场照片传回来了

不少网友认为火星表面就是个贫瘠、荒无人烟的大沙漠，生存环境恶劣，根本不适合人类前往居住，火星探索估计不能为人类找到另一个生存家园、诺亚方舟。火星真的不适合人类居住吗？那人类为何还要费尽千辛万苦、耗费巨额资金去探索火星呢？小编也一直存在这样的疑问，所以就来探究一下。

火星

火星的命名和特征在夜晚的星空中，火星很容易辨别，是一颗穿越浩瀚苍穹的红色亮点。在世界各国古代文化中，火星都与战争有关。西方把火星称之为Mars，是罗马神话中的战神，这或许是由于它鲜红的颜色而得来的，所以也被称为“红色星球”。在我国古代，火星被称之为“荧惑”，是因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动让人无法捉摸，有“荧荧火光、离离乱惑”之意。火星的橘红色外表是因为它的地表被赤铁矿（氧化铁）覆盖。

火星是离太阳第四近的行星，是太阳系中第二小的行星，仅比水星大。火星是一颗类地行星，太阳系中类地行星包括水星、地球、火星、金星。它们距离太阳近，体积和质量都较小，平均密度较大，表面温度较高，大小与地球差不多，都是由岩石构成的。类地行星的成分主要以硅酸盐石为主，结构大致相同：一个主要是铁的金属中心，外层则被硅酸盐地幔所包围。它们的表面一般都有峡谷、陨石坑、山和火山。

火星在太阳系中的位置

人类为何要探索火星？火星是一个充满神秘的星球，对人类的吸引力自古有之，从未减少。人们一直坚信火星上曾有过智慧生命，或者也许现在就有生命藏匿在不为我们所知的地方。火星多样的地貌、季节性变化的极冠以及火红的颜色，无时无刻不引发人类对这个神秘星球的遐想。

正是出于这种不断的好奇，人类对火星展开了大量的探索，自20世纪60年代至今，包括中国在内的多个国家共向火星发射了 50 多个探测器，约一半都出了问题或部分成功，这也使得火星成为除地球之外人类了解最多的天体。

火星救援电影

人类对火星的好奇还出现在科幻小说和电影里，比如1990年的《宇宙威龙》、2000年的《火星任务》、2015年的《火星救援》。一部又一部电影，勾勒出了人类心目中、幻想里火星的样子，也表明人类对火星的无限向往。

当然，更重要的原因是火星与地球相对距离比较近，与地球同处于太阳系的“宜居带”中，能够支持生命的存在。科学家们认为火星曾经具备非常宜居的行星环境，也是太阳系内跟地球环境最相似的行星。火星实际上拥有支持生命所需的所有资源，未来人类有可能通过开发、改造与利用，形成新科技文明，让人类实现在另一个星球的繁衍，成为多星球、跨星际的物种。探索火星的目的不完全是为了科学，也是为了去探索新的土地和新的机遇。

火星表面

火星：一个荒凉、温度低、氧气少的星球火星的大小大约为地球的一半，表面重力约为地球的1/3。火星日和地球日的长度大致相同，其自转轴倾角类似地球，形成相似的四季变化。但是，火星表面是一个贫瘠、荒凉、寒冷、空气稀薄的世界。类似于科幻电影中的沙漠行星，火星地表沙丘、砾石遍布。

因为离太阳较远（与太阳的平均距离约是地球与太阳平均距离的 1.5倍），得到光照较少，表面温度低。大部分地区地表气温常年处于水的冰点之下，冬季最低气温可至零下125摄氏度，远低于二氧化碳的冰点，夏季最高22摄氏度，平均气温零下63摄氏度。所以，二氧化碳气体不仅存在于火星地面，还以干冰的形式存在。

火星表面凹凸不平

火星周围也笼罩着大气层，与地球大气层相似。火星大气层绝大部分是二氧化碳（95.3%），其次是氮（3%）、氩，此外还有极少氧气（0.15%）和水蒸气。火星大气的密度不到地球大气的百分之一，表面大气压500～700帕，而地球的标准大气压是101.325千帕。也就是说，火星稀薄大气压不足地球表面气压的1%。

在火星的冬季，大气中的二氧化碳在火星两极凝固成干冰，覆盖在极冠的表面。局部气压也随之降低，引发全球性、持续性的强烈风暴。火星有一个巨大的臭氧洞，阳光不受遮挡，直接照射到火星表面。没有浓厚的大气和强大的地磁场保护，火星表面的宇宙射线辐射强度远超地球表面，被太阳风肆意侵袭。目前，人类没有在这个星球上发现生命。

总而言之就是，极低的低温、空气和水的缺乏、强烈的辐射环境，意味着火星表面环境对于生命异常严苛。

NASA“洞察号”在火星表面拍摄了第一张照片

火星真的不适合人类居住吗？火星表明生存环境恶劣就代表不适合人类居住了吗？火星与地球极其相似：都有多样的地形，有高山、平原、峡谷、盆地、陨石坑等；都有冰封千里的南极、北极；都有一年四季；火星自转周期与地球相当，一昼夜仅比地球多39分钟。在很多方面，火星和地球是一对姐妹星球。

最重要的是，大量证据表明火星表面含有水，地表以下可能存在孕育生命的环境。在火星四十多亿年的历史中，生命也许曾经出现，甚至仍然存在。这些条件，虽然不能让人类立即前往居住，但是可以为人类以后移民火星带来启示和帮助。

火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长

火星上有生命之源：水1975年，美国国家航空航天局NASA发射了海盗一号和海盗二号（Viking）火星探测器，第一次拍摄到了火星表面的照片，揭示了大量被液态水冲刷过的地貌特征。

2001年，NASA发射的火星奥德赛号（Mars Odyssey) 携带的中子探测器，在火星高纬度地表以下1米内的土壤中，探测到超过60%的水冰。它携带的温度传感器观测到在干冰覆盖之下，火星极冠中水冰的特征温度变化。

2008年，NASA发射专门用于寻找水冰的凤凰号探测器（Phoenix)，登陆火星表面，从地表以下十多厘米处直接挖出了水冰。

火星南极和海拉斯盆地

2018年，美国科学家在火星中纬度地区发现有8处陡坡存在冰蓝色的崖面，都是因侵蚀而露出的地下冰层，这些纯净的地下冰最浅不过地下1到2米，厚度超过100米。

近十年来，NASA发射的火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter，MR0)及其他探测器不断在火星的一些坡地上观测到随季节周期性变化的条纹，被认为是液态水在夏季流动的证据。

2018年6月，NASA好奇号火星车（Curiosity)在火星表面获取的沉积物样品中，发现了可能是35亿年前的生命留下的有机分子。之后的一个月，欧洲航天局研制的火星快车（Mars Express)携带的雷达又探测到了一个直径约20千米的可能的地下湖。

欧洲航天局的火星快车探测器利用雷达探测到了火星上的液态湖

据分析，火星南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球。火星南极附近的冰层下存在一个有液态水的湖，湖绵延约 20千米，水量极大。其北半球乌托邦平原的地下存在一个冰冻水储藏区，冰层厚 80~170米，水量与地球上面积最大淡水湖苏必利尔湖的水量差不多。

这些研究和探索表明，火星上的冰（水）不是一星半点，储存量惊人，据研究1/3的火星地表下蕴藏着冰和水。因而有科学家认为过去的火星曾经有一个时期是个温暖湿润的星球，地表不仅有湖泊与河流还有海洋，有液态水和充足的大气维持气候，是一个适宜居住的星球。

《易经》认为“大一生水”即“天生一，一生水，水生万物” ，“大一藏于水”，即天地宇宙间的物质、能量和信息均可储藏在水中。水是生命之源，有水就有养育生命的希望，有水一切就有可能。

火星上沼气的浓度

火星上还有沼气释放，由于沼气不能在大气中长期停留，释放必定是近期的行为。沼气释放随季节变化很可能与地下的冰层有关，这些都说明火星是一个活跃的星球，不是生物学上的活性就是地质学上活性，或两者兼备。

虽然和地球相比，火星表面生存环境恶劣，但是和太阳系其他行星相比，火星则是最合适的一个星球。目前火星不适合人类居住，不代表在不久的将来人类不会在火星上建立宜居的基地。正如不少科幻电影刻画的那样，人类可以在火星表面建立对火星大气封闭的空间，也或者是在火星地下开挖隧道，在集中供暖和供氧的情况下，为人类提供舒适的生存环境。

参考资料

李荐扬. 火星适合人类居住吗? 科学世界, 2019, 1.

沈叶华. 移居火星可能吗? 少儿科技, 2019, 5.

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