爱读书 探索 八大行星,耗时将近60年,中外科学家为何非要在火星上寻找生命?

八大行星,耗时将近60年,中外科学家为何非要在火星上寻找生命?

火星的名称由来

中国古人称火星为“荧惑”,因为它是红色,荧荧像火;亮度常有变化,而且不断移动,令人迷惑。古人视火星为灾祸之星,预示天下大乱。

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荧惑守心

我们知道,中国古代天文学异常发达,领先世界各国,在中国古代的星图中,东方苍龙七个星宿之心宿里,有一颗光芒赤红似火的一等星——心宿二,古人又称其为“大火星”,并将它视作皇帝的象征。当天象发生荧惑徘徊在心宿二的旁边时,预示着帝王将遇灾祸,古人称这种天象为“荧惑守心”,比如西汉末年,王莽篡位之时,就发生了荧惑守心的诡异天象。

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鲁本斯的代表作《战神马尔斯与瑞亚•西尔维亚》

在西方世界,火星依旧被看作灾星,火星的红色不可避免地唤起了古代人对战争流血的记忆,所以古代罗马人用战神玛尔斯的名字命名,英文是Mars。

人类为何对火星感兴趣?

人类为什么要探索火星呢?一开始,天文学家是把目光转向地球的卫星——月球。月球距离地球不过400千米。20世纪中叶至今的人类活动中,开发月球占据着显赫的一席。为什么不继续更有效地开发、利用这块“新大陆”,因为科学家们探测发现,尽管月球有丰富的资源和能源,但月球表面没有任何大气,是超高真空状态;月球上没有声音,也没有生命,是一个死寂的世界,这些导致月球完全不适合人类生存。

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太阳系的八大行星,火星和金星是地球的邻居

于是,人类需要再往远处看。在太阳系中,金星和火星是地球的近邻。金星上的环境条件过于严酷,表面温度超过450℃,异常浓密的大气中充盈着硫酸液滴,探测和开发的难度很大。只有火星,有望成为继月球之后人类的又一块“新大陆”,这是因为火星是地外七大行星里与地球环境最相似的。

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电脑模拟的火星照片

火星与地球最相似

很久以来,火星一直是人们最感兴趣的一颗行星,这是因为,经过科学家多年的观测和研究,发现太阳系里只有火星表面的自然条件与我们的母星地球比较接近,最有可能存在生命。

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火星全图,这是科学家用100张以上的照片合成出的图像。中间部分是长条形的水手峡谷

火星离太阳只比地球稍远一点, 地球是 15000 万千米, 火星是 22500 万千米。火星得到的太阳热量自然要比地球少一点,但是也不是少得不能维持生命。火星的体积比地球小,其直径为6794千米,只有地球直径的一半,它的体积只有地球的七分之一,表面引力是地球的三分之一。

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从左往右,水星、火星、金星、地球的大小对比图

火星上的一天跟地球差不多,其自转周期是24小时37分22.6秒。火星以与地球差不多同样的姿态绕太阳公转,有四季交替和变化的气候,只是,火星的公转周期比较长,有687天,火星的一年的天数快等于地球的两年了。

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火星的内部结构

每逢火星夏季的时候,火星两极的白色极冠明显地缩小,说明那里的温度显著上升, 固体的冰熔化成为液体的水, 相反,火星冬季时候,极冠又明显增大。 根据测量,火星赤道部分的温度最高可以达到摄氏10度以上。

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火星北极冰盖

火星为何发红,且跑来跑去呢?

火星是一颗行星,本身并不发光,它的光芒来自太阳光的反射。为何是红色的呢?这是因为火星表面极其干燥,比地球上的沙漠还要干燥100倍,火星的“沙漠”里铁的成分完全被氧化,形成了氧化铁,就是铁锈,所以火星的红色其实就是源自其表面的红色铁锈。

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火星表面是一片红色的“沙漠”

夜观星象,会发现火星时而向东运行,时而向西运行,令古人倍感困惑,故得名“荧惑”。其实这是因为地球和火星都在椭圆形轨道上绕日公转。地球绕太阳公转一周约365天,火星绕太阳公转一周则是687天。由于地球比火星转得快,当地球距离火星较远的时候,我们在地球上看火星好像在前进,而当地球追上火星时,“超车”的前后,我们看它就是“后退”的,当两颗行星距离再次拉远后,我们看火星又好像在前进一般。于是在我们的视角看来,火星就看起来跑来跑去了,仿佛黑夜里一只欢快的萤火虫。

对火星生命的遐想

火星人的传说持续了近一个半世纪。

1877年,意大利天文学家斯基帕雷利发现火星上有许多像河渠一样的黑色线条,他于是宣布火星上存在运河以及火星人。加之,同一年美国人霍尔发现火星有两颗小卫星,它们离火星很近,仿佛是人造卫星,既然火星人可以发射卫星,那么,有高级文明便是确认无疑的。

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意大利天文学家斯基帕雷利绘制的火星沟渠图

尽管一些作家之前已经对火星上的生命作过种种猜测,斯基亚帕雷利拍摄的图像还是激发了人们的丰富想象,以火星人为主角的科幻作品风靡一时。

人类对火星最具想象力,也是其中最早之一的描述是英国科幻小说大师赫伯特·乔治·威尔斯的《世界大战》。他《世界大战》系列中的火星人在巨大的三脚架中穿行。外星人非常可怕,同时具有生机勃勃、强大、非人类、瘸腿和像怪物一般的特点。士兵发现火星人太强大了,根本无法抵抗他们。幸运的是,最后人类通过细菌拯战赢得了战争拯救了地球。

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英国科幻小说大师赫伯特·乔治·威尔斯

闹剧!火星人入侵地球

1938年10月30日,万圣节的前一日,当美国人像往常一样打开收音机,一个令人毛骨悚然的消息传出:火星人入侵纽约了!听到这则”“新闻”,妇女孩子们尖叫着从屋子中跑出来。 成千上万的人跪在街头不停地祷告。几分钟内,各地报社、广播电台和警局的电话被打爆。 许多人吓得昏死过去,有的人心脏病发作。

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画家笔下的《火星人入侵地区》

实际上没有危险。广播只是万圣节节目,是根据40年前出版的威尔斯的科幻小说《世界大战》改编的广播剧《火星人降临地球》。只不过,广播剧运用了逼真的音响效果,被播音剧组演绎得绘声绘色。

第二天,这个事件上了报纸头条新闻,据普林斯顿大学事后调查,整个美国当天约有600万人收听了广播,约有170万人相信这个节目是真是新闻,约有120万人产生了严重恐慌,要马上逃离。

虽然,后续也有报道称,这部广播剧其实在播出时毫无影响,听到的人也不多,只是报纸业为了对抗收音机制造出来的假负面新闻。但不可否认的是,从此以后,火星人成了大家耳熟能详的名词。

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科幻电影《火星人入侵地球》海报

番外篇:新观点——人类或起源于火星

一直以来,我们深信地球是人类的起源地,但近两年有科学家提出了新的假说。

地球化学家史蒂文·本纳提出大胆假说:生命很有可能通过火星陨石来到地球,而不是起源于这里。

史蒂文·本纳推理的依据是:生命起源依赖三个关键元素,即核糖核酸、脱氧核糖核酸和蛋白质,其中,核糖核酸是最早出现的遗传分子,但如果简单的给地球自产的原始有机物加热或光照,只会形成焦油,不可能是核糖核酸。另外,钼元素的氧化物是有机分子进化成为生物的关键催化剂,钼只有在高度氧化的状态下才能影响生命起源的过程,当时原始地球上并不存在这种钼的氧化物,因为30亿年前,地球上几乎没有氧气,火星上却有。最近有研究显示,火星上曾有硼,故科学家们推测,钼的氧化物也曾存在于火星。

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火星的怪脸。海盗号拍摄的火星的脸(下方照片)和火星全球探勘号20年后拍摄的同一地点(上方照片)

另外,美国和俄罗斯但科学家组成的研究团队最近发现了一些特殊的细菌。他们发现,这些细菌在几千倍于人体能够承受的辐射极限条件下仍旧可以成活,因为团队认为,这些稀有的特殊细菌内部已经形成了某种可以抵御超强辐射并且可以保持水分的功能,而且,任何起源于地球的生命不太可能演化成这样的特异功能,因为地球自诞生起就没有太大的辐射强度变化,故而,有可能这些超级细菌起源于火星,它们搭乘陨石飞船来到地球,并最终成为地球上最早的简单生命,这一成果发表在《星际生物学》杂志上。

相关科学家乐观地说:“看来,我们都是火星人。生命其实起源于火星,却搭乘着石头来到地球。最后我们幸运的到达这里,毕竟地球比火星更加适合生命繁衍。”

那么,火星上真有生命吗?

火星上到底有没有生命呢?这个问题至今充满争议。但不得不承认,我们发现的越多,留给我们的想象空间就越小。在过去,作家们想象出了各式各样的火星人,而如今我们不得不排除这些生命存在的可能性。

人类对火星的实地探测始于1960年10月10日苏联发射火星1960A 号火星掠飞探测器。近60年来,人类共开展了近50次火星探测活动。

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2016年2月,火星轨道勘察器拍摄到了这张著名的照片,被称为“火星莫尔斯电码”

1975年8月20日和9月9日 ,美国发射了海盗1号和海盗2号软着陆火星的探测器。海盗号是第—个成功着陆火星并对火星样品开展生命检测的探测器。基于对地球生命新陈代谢活动的认识而设计的气体交换实验、碳-14同位素示踪和碳同化实验等三项生物实验来检测火星是否存在生命 。海盗号着陆器生物实验是人类首次也是唯——次在地外天体上开展生命探测实验。三项生物实验均未获得火星存在生命的确凿证据,自然也没发现火星人。

一个世纪前,人们一直相信火星上有大量的人工挖掘的运河,探测器发来的照片证明“火星运河”是不存在的。所谓“运河”,看来不过是火星表面的巨大断层,以及和断层有关的一些离得很近的环形山。

火星表面除到处是沙漠外,布满着大大小小的环形山,大的环形山直径有好几百千米呢!火星上也发现了一些很大的火山,其中奥林帕斯山是火星表面最高的山,也是太阳系最大的火山。

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火星上的小蝌蚪。这张照片显示的是一个火山口。照片是火星上曾经存在大量水资源的有力

火星表面还经常出现巨大的风暴,它的规模比我们地球上的风暴要大多了。 有人认为, 我们看到的火星表面颜色不断有些变化, 就是由大量的飞砂走石的移动而产生的。

所有这些表明如今的火星环境下生命存在的可能性很低。

新发现让科学家们对未来充满期待

关于火星生命,一些21世纪后的新发现鼓舞人心。

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火星表面的河流痕迹,有人相信这是早期火星存在水的证据

2003年,《科学》杂志有论文指出:“勇气号”和“机遇号”火星车在火星表面找到水可能曾长时间存在的证据,这一发现引发了科学家们对火星极大的探索热情。

2013年,美国新墨西哥大学有科学家指出21 亿年前火星陨石曾饱含水分。

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火星陨石,编号GR 020090 , 由中国笫十九次南极科考内陆队采自格罗夫山。表面为黑色熔壳

2014年,《陨石学与行星科学》有文章指出火星陨石中发现了碳颗粒,并证明了这种碳颗粒是有机物质,可能是生物形成的。这一发现是迄今为止最令人鼓舞的科学证据。

2015年,NASA从火星勘测轨道飞行器获取的图像中指出,在火星陨石坑内和山坡上,均发现了有相当长度的“季节性斜坡纹线”,而其是盐水在火星表面流动形成的,表明火星表面可能存在生命。

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2017年火星轨道勘察器拍摄到了这个奇怪的圆形深洞。迄今为止,NASA并没有对此作出任何解释

尽管到目前为止,在火星表面没有发现任何生命活动的迹象,但是历届探测任务表明火星表面存在海洋盆地等接近地球表面环境的独特地形,科学家仍然相信火星表面以前存在过生命活动,因此火星表面有机物质探测和寻找生命迹象的任务一直是热点问题。

振奋人心,中国探测器将于2021年登陆火星

另外,分享一个振奋人心的好消息:

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中国火星探测器照片

中国目前正在制定火星探测计划,跟据媒体报道,我国自主设计建造的火星探测器“火星一号”将于2020年择机发射,并计划于2021年降落火星。

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