知乎-大咖来了 阅读原文 谢邀，我是中国科学院院士欧阳自远。这个问题，我在参加中央广播电视总台央广中国之声、央视频和中国科协青少年科技中心联合推出的大师课堂《科学家讲科学》中也讲过，在这个问题下也做一些延伸。现在跟广大网友分享下感兴趣的话题：火星既然有水，那到底有没有生命，以及我们人类正在进行的与火星相关的探测和研究。 火星在类地行星中与地球最像。太阳系有八大行星，就像太阳系家族的兄弟姐妹，距离太阳较近的 4 个（水星、金星、地球、火星）个儿都比较小，很像地球，所以叫类地行星；距离太阳更远的 4 个行星（木星、土星、天王星、海王星）个儿都特别大，表面都是气体，非常像木星，有很多卫星，所以叫类木行星。在类地行星中火星与地球最像，因为它是地球的近邻，所以它的表面环境是最接近地球的。火星和地球都会自转和公转，倾斜角度也差不太多，因此都会产生四季变化。 地球大气成分主要是氮气，大约 21%是氧气，还有其他一些气体；而火星大气的密度非常低，只有地球的 1%，因此表面的空气非常稀薄，大气中 95%是二氧化碳，人们是不能在火星上呼吸和生存的。 地球有一个卫星，就是月亮，火星却有两个小卫星。月亮是一个小天体撞地球，使地球的碎块汇集起来最后变成了月亮，所以月亮是地球的女儿。我们曾做过“基因”亲子鉴定，它们来源都是一样的，所以月球一直伴随着自己的母亲经历了 45 亿年的漫长日子，月球一直护卫着自己的母亲。它表面被小天体撞得坑坑洼洼的，以微弱的身躯抵御了太多小天体的撞击。 火星有两个小卫星，直径大一点的卫星约 54 公里，直径小一点的卫星只有 30 公里，而月球的直径是 2480 公里，比它大多了。火星的两个卫星是在太阳系里刚好走到火星附近，被火星“抓”起来，当成自己的“养子”。这跟月球的成因完全不一样。 在太阳系八大行星中，目前只有地球发育了生命，建立了文明社会，简直就是宇宙奇迹，别的天体上都没有发现生命。比如，金星上表面温度很高，大气密度很大，有 90 多个大气压，假如在金星表面人都会被压扁；再靠近太阳的水星，表面温度很高。地球因为有春夏秋冬四季变化，气候又比较温和，大气层也比较密集。科学家们经过众多比较，发现在类地行星中，最像地球的还是火星。 从 1877 年开始，许多天文学家利用天文望远镜观察火星，发现火星表面有许多直线，认为这些都是火星上的沟渠，是火星文明的证明。直到 1960 年，人类开始探测火星，寻找火星上的生命痕迹，至今，人类仍在尝试解开关于火星的更多奥秘。目前，中国准备 2030 年着陆火星并且从火星上取样返回。 火星表面真的有水吗？ 2022 年 5 月，我国天问一号任务火星车“祝融号”探测火星时发现了含水矿物，说明着陆区可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水。一般来说，含水矿物中水分子的含量是百万分之几，但是这没有实际的意义。比如石膏也是含水矿物，谁会用石膏熬水呢？这种水没有什么利用价值。 但是，这意味着火星表面可能曾经存在过完整的水体，和地球一样，可能有河流、湖泊、海洋,而现在只在火星南北极发现了一些干冰，那么火星的水都去哪了呢？首先，火星比地球离太阳更远，这导致它的年平均温度几乎都在零下，大部分时间很寒冷，所以火星南北极有一些冰，没有活动的流水。后来，有研究团队探测到火星可能存在地下水，据此推测火星的水都钻到地下去了。另外，火星的引力比地球小，可能导致火星的水发生“逃逸”迹象。 火星是否曾经孕育过生命？ 100 多年前的天文学家曾用望远镜观察火星，发现火星上有疑似灌溉用的运河，这使得人类展开了一系列对火星文明的幻想，这些都是对火星文明的误读。从 1960 年起，人类开始集中力量探测一个问题：火星到底有没有生命？或者说是否曾经孕育过生命？凭什么只有地球有生命？我们的地球不是孤独的，火星也会有生命的，那么生命到底是如何来的？它是如何演化的？ 在中国探索火星之前，人类一共向火星发射了 56 个探测器，其中发射成功的只有 40 次，大概成功率 71%。人类探索火星的任务主要有三个：第一，探测火星有没有生命；第二，研究火星有哪些基本的科学问题；第三，研究怎么能够改造火星,让它变成第二个地球。 既然火星这么像地球，而地球又存在着太多的潜在威胁，未来是不是改造火星像地球一样宜居。6500 万年以前，一个 10 公里大小的天体撞上了地球，在墨西哥半岛冲击出 180 公里巨大的撞击坑，引起全球大火，进而引发巨大的海啸。另外，撞击产生的尘埃飞溅到整个平流层，遮住了太阳，面积相当大，地球的表面因此变得特别寒冷，整个生态环境彻底崩溃，直接导致地球上以恐龙为代表的近 100 万个物种灭绝。 我们找到了全部的证据，就在西藏拉萨附近。因为 6500 万年以前，拉萨一带还没有出现喜马拉雅山脉，而是一片海洋，以后再慢慢地抬升起来，海洋消失，山地隆起。而 6500 万年以前降下来的尘埃和撞击产生的玻璃物质，都沈降到海底，最后积累了一层大概一公分厚的撞击产物。中国在修建青藏公路时发现了这些撞击产物，我们找到了全部的证据，证明当时的年平均温度下降了 16 度，这是一场巨大的灾难。 长期以来，科学家们研究火星，比较一致的意见就是各个流派的假说，火星曾经有海洋上，水深可达 100 米或者接近 100 米，但是现在都没有了。 后来又发现火星有甲烷，我们人类生活会释放甲烷，一定是有生命释放的甲烷。美国好奇号在火星发现大气中甲烷的浓度是变化的，但是没有得出结论是生命物质来源的甲烷，还是非生命物质来源来源的甲烷。我们可以做甲烷的碳同位素，可以分出几类来。假如我们发现了有生物成因的碳的话，可能火星上曾经有过生命，这是很重要的一个办法。 科学发现要讲究证据，我们都做过这些工作，后来还是不敢确定，但是有一件事情激发了科学家的兴趣，就是火星陨石。人类现在一共找到大约 400 块来自火星的陨石。 我也收集了很多火星上掉下来的陨石，通过观察许多火星的陨石截面，可以看到有如细菌、病毒形状的轮廓，但是它们早死了，只有一个形状，也就没有了证据。由于没有检测到这些初级生命的遗传物质，所以这并不能证明火星曾孕育过生命。 直到 2011 年，一颗火星陨石坠落到摩洛哥的沙漠里，我国科学家将这块陨石买回国做研究。经分析发现，这块火星陨石内有星星点点的纯碳颗粒，通过对这些纯碳颗粒的同位素分析，证明了这些纯碳来源于生命。这些来源于生命的纯碳确凿地证明了火星曾经有过生命，这是一个重大的发现，它为我国科学家带来极大的鼓舞。 最后我们要发表文章，但是因为美国好奇号也在干同样的活，他们在火星上我们是在地球上做火星的石头，美国人不允许中国发表。后来我们只能在欧洲发表了这篇文章，证明火星早期它有过生命形成的碳，这是个重大的问题。火星可能曾经有过生命，这个证据是铁证如山。火星最多可能是最早有初等的原始生命，但是绝对没有火星人，生命没有发展到那么高级，以后也就再也没有生命活动了，昙花一现，后来就消失了。 登陆火星有哪些困难？ 全世界的科学家开过几次会，大家下决心要把火星改造成第二个地球，使我们人类有两个地球可以栖息。后来，召开了火星探索国际会议，大家提出了初步方案。首先要提高火星表面的温度，再增加大气的浓度，慢慢建立火星的表面生态环境，然后让火星的产生农业和林木业，解决粮食自给，逐步地搞一些工业建设，最后实现地球人可以移民到火星，让火星变成另外一个地球，这是科学家梦寐以求的事情。 相比于载人登月，载人登火星的困难主要在两个方面，一是距离问题，二是周期问题。地球距离月球 38 万公里，登月耗时 5 天，而地球距离火星最近的时候也有 4000 多万公里，至少要飞 7 个月。 在登陆火星周期方面，为了选择登陆火星的最佳距离，火星与地球之间呈现一个锐角，探测器和火星沿着各自的轨道运行（如下图）。由于火星与地球都是围绕太阳公转，大约需要 26 个月才有一次发射机会。也就是说，假如错过了这次去火星的机会，就必须再等 26 个月才能有下一趟登火星旅途。 因此，登陆火星会出现一系列的困难，比如物资运输问题、供氧供水问题以及人的心理问题。你会比较孤单，要两年零两个月才有一次机会迎来新的人到来。 我们现在正在想一个办法，循环产生氧气和水，这已经有比较好的技术方案，以后建设月球基地就可以长期的供应，也可以从月球出发，因为月球的引力只有地球的 1/6，也就是发射火箭所用的能量也只需要从地球出发耗能的 1/6，这既省劲又方便。 人类未来向星辰大海挺进 与太阳相距最近的恒星名叫比邻星，所谓“天涯若比邻”，但以人类现今的技术，到比邻星需要 3 万年以上，换言之，现在的人类飞不出太阳系。因此，一定要把太阳系的问题彻底搞清楚。由于人类至今尚且没有能力进行“星际穿越”，所以人类未来的主要方向和任务是向太阳系的星辰大海挺进，排除、规避地球面临的一些威胁、危害，让地球永远幸福安康地生存发展下去。 人类也许要通过几个世纪的努力，将这个贫瘠的行星改造成为一个拥有蔚蓝色的天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的一个新世界。这样地球和火星共同成为人类社会持续发展的姐妹共同体。这是人类科学家们的梦想。 对于火星探测和改造将是个漫长且温和的过程。在另辟人类栖息地之余，还需要保护好当下的栖息地，但也不要过于杞人忧天，太阳寿命尚且还有 50 亿年，消耗完地球资源也要很长一段时间，那个时候，人类一定有办法。 阅读原文
