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NASA|火星：你过来啊！ 中国来了。( 三 )


火星的目视亮度 经常发生变化、忽明忽暗 ， 更为诡异的是 ， 它还会在夜空中突然逆行（Retrograde ， 令人难以捉摸 。
火星也因此得名“荧惑” 。如果逆行发生在心宿（天蝎座 ，占星术士们称之为“荧惑守心” ， 意味着皇帝驾崩或者宰相失位 ， 为大凶之兆 。2018年4月-11月发生的火星逆行轨迹 ， 摄影师@Tunc Tezel当天文学步入哥白尼时代 ，人们逐渐了解太阳系的组成 ， 火星原来是离太阳第四近的行星 ， 位于地球与木星之间 。火星在太阳系中的位置示意图 ， 行星间相对距离有所调整 ， 标注@郑伯容/星球研究所到了望远镜时代 ，1877年 ， 意大利天文学家斯基亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli发现火星地表有许多线条状的地貌 ， 他称这些线条为“沟渠” 。但是狂热的大众更愿意相信 ，这些线条正是外星智慧生命开凿出的运河 。延续100余年的“火星人”幻想 ， 就此拉开帷幕 。1996年蒂姆·波顿执导的电影《火星人玩转地球》剧照而到了航天时代 ，从1960年起 ， 人类的探测器开始在数千或上万千米处抵近观察 。一个更加真实的火星 ， 展现在世人面前 。它拥有太阳系最大最长的峡谷之一 ，水手峡谷（Valles Marineris 。 长约4000千米 ， 深达7千米 ， 横跨大半个火星 ， 如同被上帝之剑砍削而成 。由美国的海盗1号拍摄的水手峡谷 ， 图片颜色有作处理 ， 图片源自@NASA它拥有太阳系最高的山峰 ，奥林帕斯火山（Olympus Mons 。 高度超过2万米 ， 是珠峰海拔的2.5倍 。奥林帕斯火山 ， 由火星环球勘测者号测绘的假色地形图 ， 火星没有海拔的概念 ， 山峰高度根据人为设定的基准面计算 ， 图片源自@NASA更令人兴奋的是 ，它还拥有宽阔蜿蜒的河床 ， 流水曾在此奔腾而去 。欧空局火星快车号拍摄的赫伯斯峡谷Hebes Chasm ， 这里被认为是流水侵蚀而成 ， 图片源自@ESA/DLR/FU
这意味着 看似荒芜的火星 ， 曾经有过湿润的时光 。人们禁不住好奇 ，这些水流是否也曾经孕育出欣欣向荣的生命？海盗1号拍摄的形似人脸的火星丘陵 ， 曾被误传为火星人的形象 ， 实际是光影造成的错视 ， 图片源自@NASA一块在地球上偶然发现的火星陨石 ，更是将人们对于火星生命的幻想推向了高潮 。这块陨石上 类似细菌的棒状结构 ， 极有可能是36亿年前火星上的生命遗存 。ALH84001陨石上的结构 ， 被怀疑是微生物活动形成 ， 图片源自@NASA与地球极为相似的火星 直径约为地球的一半 ， 自转轴倾角、自转周期也与地球相当 ， 差不多的日长、规律的四季交替 ， 不由得让人们遐想：如果太阳系存在地外生命 ， 火星极有可能是其中之一 。地球与火星大小比较 ， 制图@郑伯容/星球研究所
但是 ，想要发现火星生命 ， 仅仅在地球上大海捞针捡拾陨石或者远远地围绕着火星拍照都是不够的 。我们必须拿到最直接的证据 ，最好的办法就是登陆火星 。02
出发 ， 火星！
1969年7月20日 ，宇航员阿姆斯特朗迈出了他的一小步 。人类仅仅用了4天时间 便从地球登上了约40万千米外的月球 。人类第一次登上月球留下的脚印 ， 图片源自@NASA然而火星远比月球更加遥远 。最近端相距约5600万千米 ， 是地月距离的140倍；最远端更是高达4亿千米 ， 是地月距离的1000倍 。如此巨大的距离变化 ，造成地球夜空中火星亮度差异显著 。 距离近则又大又亮 ， 距离远则又小又暗 。地球、火星公转与距离关系示意 ， 以及火星观测大小变化示意 ， 制图@郑伯容/星球研究所同样也是因为这种距离变化 ，会让火星“看起来”突然逆行 。太阳系其它行星也会产生逆行 ， 火星的逆行最明显 ， 制图@郑伯容/星球研究所在实际航行中 ， 人类还没有任何一个推进系统可以强大到直接沿着火星与地球的最短距离行驶 。我们必须沿着一条椭圆形的轨道 ，借助地球的公转速度 ， 以最少的燃料损耗将飞船“甩”到火星 ， 这便是著名的霍曼转移轨道 。霍曼转移轨道 ， 由德国数学家沃尔特·霍曼发现并命名；地球到火星的转移轨道每隔约27个月才有1-2个月的发射窗口期 ， 今年恰好是7-8月 ， 制图@郑伯容/星球研究所而通过霍曼转移轨道去往火星 ，仅单程最少需要约7个月 ， 这可比登月的4天长太多了 。以20世纪人类尚显稚嫩的航天技术 ，苏联和美国都不约而同地选择了机器人 。1971年5月19日、28日 ，苏联接连发射两艘去往火星的探测器——火星2号（Mars 2、火星3号（Mars 3 ， 分别携带着陆器 。火星3号探测器 ， 上方为着陆器 ， 图片源自@NASA以及两辆只有4.5千克的机器人 Prop-M火星车 。 如果着陆成功 ， 它将成为漫游火星的第一“人” 。Prop-M火星车的双腿由两个滑板构成 ， 可以通过无线电信号远程操控 ， 正前方的金属条可以探测障碍物 ， 图片源自@NASA1971年11月27日 ，在经历半年多的星际航行后 ， 火星2号成功进入火星轨道 。但不幸的是 ，此时的火星上 ， 一场行星级的沙尘暴正在肆虐 。 风速高达26米/秒 ， 火星2号着陆器以每秒6千米的速度一头扎入风暴中 。它是第一个到达火星地表的人造物 ，虽然是以粉身碎骨的方式 。2001年一场全球性的火星沙尘暴前后对比 ， 整个星球都被蒙上一层“沙雾” ， 由哈勃望远镜拍摄 ， 图片源自@NASA火星3号的情况也不乐观 。1971年12月2日 ， 它成功在火星实现软着陆 。 十几秒后 ， 沙尘暴便摧毁了它的通讯系统 ， 从此与地球失去联系 ， 任务失败 。然而就在这十几秒中 ，它向地球传回了来自火星地表的第一张照片 ， 照片中似乎是火星的地表与天空 ， 但没有任何东西可以清楚辨认 。图片源自@Soviet Academy of Sciences人类早期登陆火星地表的任务 几乎全军覆没 ， 但失败的阴霾并没有浇灭科学家对于火星的热情 ， 反而激励着、鼓舞着他们攻克一个又一个科学难题 。1975年8月20日、9月9日 ，美国的两艘探测器海盗1号（Viking 1、海盗2号（Viking 2满载着各种仪器向火星再次进发 。海盗号探测器 ， 上方为着陆器 ， 图片源自@NASA10个月后 ，海盗1号着陆器开始进入火星大气层 ， 地球上的NASA喷气推进实验室里一片焦灼 ， 没有人知道它的命运如何 。20多分钟后 ，一张高清照片被传至科学家面前 。 海盗1号“恶作剧”般地对着自己的脚垫区域来了一张局部“自拍” ， 自拍显示它已经安全抵达且成像系统工作良好 。原图为宽幅照片 ， 下图有做裁剪 ， 图片源自@NASA随后 越来越多的图像数据以光速飞向地球 ， 伴随着地球人的兴奋、喜悦、惊讶 ， 火星地表的真实面貌被展现出来 。这是一个空旷、贫瘠、乱石遍布的世界 ，富含铁元素的土壤因为氧化而显得一片橙红 ， 连天空也被浮尘渲染 ， 这就是地球人仰望了成千上万年的红色星球——火星 。海盗1号拍摄的火星地表的第一张彩色照片 ， 图片源自@NASA海盗1号着陆之后 便开始分析火星的土壤 ， 竟然真的检测到了疑似生命活动的迹象！但随后的分析又表明 ，火星土壤中并没有任何有机物 。矛盾 ，太矛盾了 。海盗1号采样后在土壤中留下的沟槽 ， 图片源自@NASA与此同时 ，已安全着陆的海盗2号也得到了同样的矛盾结果 ， 对火星生命的勘察陷入困局 。海盗2号工作的乌托邦平原Utopia Planitia ， 图片源自@NASA之后海盗1号、2号着陆器 则继续其他方面的研究 ， 直到1980年4月11日 ， 2号着陆器因电池故障失联 。1982年11月13日 一次软件更新错误 ，， 让1号着陆器也陷入了沉寂 。 彼时的它已经工作超过六年 。在很长一段时间内 ，它都是火星地表存活最久的机器人 。 这一纪录直到约30年后才被一位新的巡游者打破 。海盗1号着陆器拍摄的火星日落 ， 图片源自@NASA/Roe van der Hoorn03


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