“天问一号”登陆火星！中科院院士欧阳自远：为什么我们对探索火星如此执着？

今天清晨，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆！在飞行近10个月，经历了“恐怖9分钟”后，“祝融号”火星车成功着陆火星，完成了天问一号“绕、着、巡”的第二步，也是关键的一步。至此，中国成为世界上成功着陆火星的第二个国家。

傍晚，“天问一号祝融火星车”发出了第一条微博。其中写道：“目前全世界已进行的21次火星着陆任务中只有9次成功，难度系数极高！安全着陆火星，除了要选择地形平坦的着陆区，还要选择合适的天气状况，避免被火星的巨大沙尘暴所干扰。在经过三个多月的绕火飞行后，我终于找到了最佳着陆点。地质学家说，我的软着陆区很可能是一个古海洋所在地，有很高的科学价值，很可能会取得意想不到的科学成果。”

2021年3月4日，国家航天局发布3幅由我国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图，包括2幅全色图像和1幅彩色图像。这是国家航天局公布的高清火星影像图。 新华社发（国家航天局供图）

火星，是被科学家认为最有可能存在生命的星球。自1960年开始，人类已经对它进行了多次探索。

为什么人类对火星如此执着？中科院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远与青年科普作者王乔琦合著的《地外生命寻踪》为读者如此解答——

太阳系拥有（或可能拥有）适宜生命出现和发展的地点，按照距我们的远近排列依次是：火星、谷神星、木卫二、木卫三、土卫二、土卫六。就目前我们掌握的技术而言，除火星之外的5个天体距离地球都较远，探测难度大、成本极高，即便是以探测器飞掠这种成本相对较低的形式，面临的困难也极大。

这5个天体的生命奥秘，多半潜藏于地表之下的广大海洋（谷神星地表之下有没有海洋还不能完全确定）之中。这就意味着，要想真正了解它们的环境，就必须通过某种形式深入到冰盖之下，尽可能地获取更多第一手资料。当然，我们现在对地球南北极的探测，尤其是对南极冰盖下环境的探测可以算是一种很好的演练。然而，一旦把这种情景放在数亿千米之外的完全陌生的环境之下，情况究竟如何就很难说了。

至于以载人登陆的形式直接对上述5个天体展开探测，恐怕不是我们这一代人能够看得见的场面。因此，无论是从经济角度还是从可行性角度上说，火星无疑是未来相当长一段时间内，人类探索宇宙的重要地点。

《地外生命寻踪》插图 出版方提供

月球是一个极为重要的战略地点，原因有许多。首先是距离，月球与地球之间的距离仅为384400公里，相较之下，火星离我们虽近，但相距最近时也有5500万公里左右，与地球之间的最远距离甚至达到了4亿公里。

其次是经验，月球是迄今为止留有人类印记的唯一一个地外星球，我们的探月经验相当丰富，这显然能为后续探测提供极大助力。最后是环境条件，任何想要“走出去”的探测器，都必须摆脱所在星球的引力，而要达到这个目标，探测器就必须达到一定速度，这个速度就叫作逃逸速度，也叫作第二宇宙速度。

逃逸速度与想要摆脱的星球质量（引力）呈正相关关系，星球质量越大，探测器需要达到的逃逸速度就越高，对相应火箭推力的要求就越高，成本也呈几何级数增加。就地球来说，逃逸速度是11.2km/s，而月球的逃逸速度仅为2.4km/s，显然，探测器“逃离”月球所需的发射成本要远远小于地球。

此外，大气层也会对航天器的发射、着陆造成障碍，而月球没有大气，这点也会节省大量成本。另外，月球上战略资源丰富，硅、铝、稀土、贵金属等重要资源，在月球上均可就地取材。月球上还富含地球极为稀缺的氦-3，而氦-3可以充当可控核聚变的重要优质燃料。

因此，无论从技术上还是成本上说，月球都是地球人类步出摇篮，迈向广袤宇宙的第一步。那么我们要如何改造月球，才能让它满足我们对未来航天事业和深空探测的需要呢？

《地外生命寻踪》插图 出版方提供

我们首先要明确一点，因为月球自身质量、引力实在太小，根本留不住大气，所以要想把月球改造成类似地球这样生机盎然的蓝色星球是不切实际的想法，至少以我们目前掌握的技术条件还难以企及这样的宏伟目标。

比较现实的目标是，先在月球上建立小规模人类基地，基地内部实现生活物资基本自给自足（或定期从地球输送），将月球作为未来深空探测的发射基地和中转站。

与月球不同，火星具备成为下一个地球的客观条件。人类有希望在未来几个世纪中将火星改造成一个适宜人类生存与发展的绿色星球。

火星和地球有很多相似的条件：火星与地球同处太阳系宜居带中，火星的大小和质量与地球相仿，火星日与地球日时长相若，火星与地球的轨道倾角相似，四季变换类似……可以说，太阳系内再没有比火星更可能成为下一个地球的行星了。

当然，火星与地球之间仍然有很大差别，其中有不少区别直接导致了火星没能成为地球这样生机勃勃的星球。因此，改造火星的重点就是想方设法改善这些不利于生命的因素，其中包括低温（火星气温在-87~-5 ℃）、低引力（火星引力仅为地球的 1/3）、稀薄大气（火星大气压仅约为地球的1%）等。

《地外生命寻踪》插图 出版方提供

要想移民火星，对火星客观环境的改造只是一方面。另一方面是对登陆火星的主体——人类的身心改造。由于从地球奔赴火星的旅途漫长，一次载人登陆火星的往返任务耗时良久。这对长期居住在地球之上的人类来说，无疑是个巨大的挑战。

书中提出，登陆火星、改造火星的计划不是一两代人就能实现的，但地球人已经出发。通过几个世纪的努力，人类有可能将这颗暂时略显贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界，地球-火星也将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。

《地外生命寻踪》为上海科学教育出版社推出的“科学家之梦”丛书之一。从“天眼”望天、“蛟龙”探海、“北斗”再上层楼，到“嫦娥”五号着陆月球、“奋斗者”号深潜马里亚纳海沟，“天问一号”逐梦火星……我国在前沿科技领域不断取得突破。“科学家之梦”丛书聚集一批国内顶尖科学家，包括中科院院士欧阳自远、杨雄里等，为读者解答回答两大问题，一是目前科学最前沿的问题是什么，二是权威的科学家究竟“想知道”什么。目前出版的首批第一辑4册，涉及中微子、脑科学、地外生命、人类起源和迁徙等多个重大科学问题。