在今年9月初，作家莫言在全国青年作家创作会议中分享了自己的一个梦境，他说在梦里他报名了移居火星的志愿者，并且在火星上写起了地球上的生活，这听起来是不是有点魔幻现实主义的色彩呢？事实上在很多的科幻电影里，我们也能看到一些火星移民的场景。而近些年，包括我们的“天问一号”在内的多国探测器也先后探访了这颗神秘星球。所以，无论是文艺作品，还是现代科技，在我们的目力所及的范围之内，火星好像离我们越来越近了，那么人类为什么会如此痴迷于探索火星呢？

一、太阳系内最像地球的行星，是否有生命存在？

从距离上来看，离地球最近的行星是金星，理论上我们会先探测金星，但金星的环境非常恶劣，气压是地球的92倍，空气中几乎全是二氧化碳，并且布满了硫酸云，地表平均温度常年保持在460度左右，所以金星的环境过于恶劣，以至于我们现阶段并不具备探测条件。其他行星也是如此，不是距离太远，就是环境过于恶劣。而火星相对来说离地球比较近，地球到火星的距离略远于地球到金星的距离，同时它太阳系中环境条件最接近地球的行星，基于这个原因，我们选择先探测火星。

火星的体积约为地球的六分之一，但它自转轴的倾斜角度、自转周期和部分地貌都与地球比较相似，因此被称为“袖珍地球”。地球的自转轴倾斜角度大约为23.5度，火星的自转轴倾斜角度大约为25.2度，这种相似的倾斜导致了火星和地球一样，都会经历相似的季节性气候变化；火星自转一周的时间大约为24.6小时，被称为一个“火星日”，这个时间与地球上的一天也非常接近；火星的地貌形态，也是太阳系中与地球地貌最像的，别看它的表面被红色所覆盖，但它与地球一样，有高山、平原和峡谷。要知道我们生活的地球是目前太阳系中唯一有生命存在的星球，那么火星与地球的这些相似性就引发了很多人的猜测：火星上是否有生命存在？

二、火星上曾经存在过生命的证据——液态水

由于火星和地球的诸多相似之处，很多人认为火星的今天，也许就是地球的明天，所以研究火星的演变过程对我们来说尤为重要。我们现在看到的火星地表大部分都是荒漠沙丘，但科学家推测，在几十亿年前，这颗红色星球表面曾经流淌着水。

目前，大量证据都支持曾有水在火星表面流动的猜想。2003 年,欧洲发射了 “火星快车”空间探测器,获得了火星上的很多数据和图像,它发现火星的北半球有很多类似海岸线的线条，这些残留的海岸线说明，火星的北半球很有可能曾经是一个巨大的海洋。

2021年，我国的“祝融号”在着陆在火星北部的乌托邦平原，通过探测，那里的岩土与火星表面常见的火山岩之间存在一些差异，它不像是由多年风沙沉积所形成的，反而具备了许多水流冲刷地貌的特点。科学家推测，这些岩石可能形成于北部乌托邦平原古海洋的海退过程，这一推论也很好地支持了火星北部曾经存在过海洋的假说。

如果说火星上曾经有过液态水，那么这些液态水去哪了？是蒸发到太空了，还是渗入到地下了？这颗曾经的湿润星球是如何变成如今的“沙漠行星”的？

科学家们推测，在43亿年之前，刚形成不久的火星可能也曾拥有过全球性的内禀磁场，而且其强度与地球磁场非常相似。不过，这个磁场存在了一段时间后便神秘地消失了。在解释火星内禀磁场消失的各种观点中，最主要的一种观点认为，随着火星内核的冷却，其中液态金属的对流逐渐减弱，最终导致了磁场的消失。没有了磁场，也就失去了对火星的保护作用，于是火星被暴露在太阳风和辐射下，才导可能致它失去了地表水，大气也变得非常稀薄。至于火星上的液态水到底去哪了，我们现在还不得而知，或许到天问三号采集到火星样本返回地球那一天，这个谜团才有可能能被我们解开。

三、火星采样为何如此困难？

火星取样返回可以说是火星探测“皇冠上的明珠”， 目前还没有国家做得到。那么问题来了，人类已经多次在月球进行了采样，我们的嫦娥六号也成功的在月背进行了采样，那么在火星进行采样为什么如此困难呢？

从 1964 年“水手 4” 号火星探测器发射，1965 年回传第一张火星表面照片开始，在这60年的时间里，人类已先后对火星开展了 50 多次的探测，但是整体上成功率也就一半左右。所以光探测就已经非常困难了，更别提采样并返回地球了。

与月球采样返回相比，火星取样返回存在诸多难点，首先火星的“个头”比月球大得多，它的质量大约是月球的9倍，所以火星的引力比月球要大很多，从火星上起飞返回需要更大的逃逸速度， 这就要求火箭有更强的动力; 火星表面也存在稀薄的大气，所以从火星表面起飞需要一整套适应火星大气环境的飞行产品及其控制系统; 再加上往返火星路途遥远，火星环境恶劣，都增加了取样返回的难度。所以，如何将探测器安全送达火星、如何在火星表面进行有效探测、如何将样本带回地球，这些都是技术难题。

按计划，我国将在 2028 年发射天问三号，完成火星采样并返回地球的任务，这是一个前所未有的伟大目标。火星的起源是什么? 它都经历了哪些地质演化? 以及最重要的一个问题，火星现阶段是否有液态水，以及火星上是否有生命存在过? 相信到那个时候，这些谜团将会一一解开。而我们在片头提到的莫言的那个梦境，或许终有一天会成为现实。

作者：星众成光

审核：中国科学院国家空间科学中心 研究员 刘勇

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 星空计划

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