【编者按】在党的十九大召开期间，十九大代表、中国航天科技集团公司八院院长代守仑透露，我国计划在2030年前后实施火星采样返回、小行星探测、木星系等探测方案。我国首次火星探测任务于2016年1月批准立项，预计在2020年左右，由“长征五号”运载火箭发射火星探测器，直接送入地火转移轨道，一次实现“环绕、着陆、巡视”3个工程目标，以及空间环境、形貌特征、表层结构等五大科学目标。一段时间以来，关于火星上有没有生命、人类能不能移民火星，一直是社会关注和热议的焦点。日前，中国科学院院士欧阳自远作客上海图书馆，为大家讲述了火星的秘密。

火星是我们人类生活在地球上非常关注的一个天体，最关心的问题是：它有没有生命？究竟能不能把它改造成我们人类的第二个栖息地？

【中国古代为何称火星为“荧惑”】

火星是在地球外围绕太阳运行的四个类地行星之一（除了地球、火星外，其他两个是水星、金星），也是地球的邻居。 自古以来人类对于火星都怀有一种特别恐惧而惊慌的心态。为什么呢？因为过去人们只用肉眼看火星，而火星运行轨道和它的亮度总是在变化，令人迷惑，正所谓“荧荧火光，离离乱惑”，所以中国古代给火星取名为“荧惑”。“荧惑”也包含赤星的含义，而红颜色代表着战争、血腥、残酷。当时人们对火星有很多的误解，比如把火星当作一种罚星，在天象学当中，火星代表着旱灾、疾疫、兵乱、死伤等各种的恶象。

过去，多个国家都把火星当成战争之神。比如，古罗马给火星编造出很多故事，它是战争之神；古希腊的神话把火星叫做“阿瑞斯”，也是战争之神；在北欧神话当中，火星被称作“提尔”，象征着勇气和英雄；在印度的神话当中，火星也是一个战争之星。在古代人看来，火星性格强暴好斗，是嗜杀、血腥、人类灾祸的一种化身。其实，这真是冤枉，人类一直误解了火星。

【地球上为什么有生命？】

人们对火星最关注的一个问题就是，火星上到底有没有生命？大家知道，地球出现生命，而随着生命的演化，出现了高等智慧的人类，继而建立了高度文明的社会。但是，人类在浩瀚宇宙当中十分孤独，没有自己的同类，我们不知道别的星球上还有没有生命；我们不知道自己来自何方，更不知道未来将走向何处。因此，大家会关注火星上有没有生命，如果有，这种生命是什么样子的。这是人类自古以来的一种期盼。

什么叫做生命？生命有很多定义，总的来说，生命就是具有遗传和复制自己并繁衍后代的能力，并且具有新陈代谢的功能。生命都是以碳氢化合物构成的，以蛋白质作为一种形式，以核酸作为遗传物质基础。当然也有很多不同意见，有人就提出，干什么非要碳氢化合物，为什么不能是别的？也许别的星球上根本就不是地球这种形态的生命。这种说法还有待论证，但至少到目前为止，所有的生命科学家和化学家从各个方面研究得出的结果就是，周期表上所有元素只有碳可以组成长链分子，也只有碳才能组成具有遗传功能的有机化合物。至于其他各种说法，目前并没有得到科学的证据。

为什么地球上有生命？我认为，地球上出现生命是宇宙的奇迹，甚至在一定意义上说，地球是宇宙的骄子。46亿年来，只有地球在漫长的演化过程当中显示出生命的奇迹。为什么？因为地球跟太阳的距离，是如此的天然巧合，离太阳不能远一点也不能近一点。远一点太冷，近一点太热，只有在这个距离里面，地球上的水有固态、液态、气态三种形态，稍微远一点就不可能。另外，地球的身躯恰如其分，不大也不小，大一点不行，小一点也不合适。地球的运行从容而稳定，地球的表面是一个岩石体的外壳，表面72%的面积被水体覆盖，为生命的生存和繁衍提供了广阔的空间。海洋潮汐将陆地养料带给海洋生命，又把海洋生命冲刷到潮间带，这就使大量的海洋生命往陆地迁徙，使地球变得到处生机勃勃。地球被磁层、电离层、臭氧层、大气层，一层一层的设计精巧包围着，可以抵御各种各样宇宙辐射，保护地球表面的万物生灵，所以地球太玄妙了。

地球大气最早是火山喷气，是有毒、酸性的，慢慢演化变成氮和氧的大气层。在远古时期，海水是很酸的，PH值大概在3-4，带壳的生命不能生存。但是随着地球慢慢演化，从强酸性变成弱酸性，再变成现在中性的水，表面水体非常有利于生命的栖息和进化。地球在漫长的46亿年的演化过程中，大气层、水体、生命之间呈现出一种完美的和谐，生命就是这么一步一步发展起来的。地球上各种各样的生物物种和智慧生命起源以及成长，是地球长期演化的产物，是天缘巧合所造就的，这真是宇宙的奇迹。

如果将地球46亿年的历史换算成一天24小时，那么人类的出现是在最后的1分10秒左右。人类经过二三百万年进化才变成现代人，慢慢地有了各种各样的科学技术的发展，最终到今天成为一个高度文明的社会。但是放在地球的历史中，这都是在极其短暂的时间中完成的，几乎不到一秒钟。

虽然地球遭遇过很多劫难，但是从来没有一次全部灭绝。粗略统计一下，有一次大的灭绝，90%物种被灭绝了；还有四次中等灭绝，恐龙的灭绝就是最近一次灭绝事件，70%的物种在地球上被消灭了。但是生命的演化是最顽强的，各种物种还是越来越多，这就是地球，是一个顽强、美丽、幸福的星球。

【四个类地行星中为何火星最有可能有生命？】

回过头来，我们再来看看，太阳系的行星里面哪一个最有可能有生命。

前面我提到靠近太阳的四个类地行星，其中靠太阳最近的是水星，水星表面年平均温度是180摄氏度，而且变化范围很大，昼夜温差接近600摄氏度。水星就是一个火和冰之间的世界，生命是难以生存的。

与水星相比，离太阳稍远一点、靠地球近一点的是金星。金星体积约是地球的80%，半径接近地球的95%，但是因为离太阳还是比较近，其受到的太阳辐照大约是地球的1.9倍。金星也是一个美丽的星球，但很遗憾，它有一个很浓密的大气层，人站在金星表面会被压扁。而且，金星大气中95%是二氧化碳，所以产生明显的温室效应，温室效应加强致使金星表面温度达到478摄氏度，探测器降落在金星上几乎都不能工作，甚至有些要熔化掉。金星表面的环境非常恶劣，它的大气层里有几公里厚的由硫酸液体所组成的云层，下的雨都是强酸性的雨，生命怎么可能待得下去？金星还有1600多个火山正在活动，非常剧烈，有时候极限温度甚至达到500摄氏度，所以也不可能孕育生命。

那么，剩下的就只有火星了。火星真是地球的姐妹，太像地球了。因为火星离太阳比地球远一点，地球一年365天，它转一圈是686天。火星自转轴也是倾斜的，地球有春夏秋冬，火星也有。火星很小，其大气组成主要也是二氧化碳。因为离太阳比较远，又极其干燥，火星表面年平均温度大约是零下60摄氏度左右。总的来看，火星大气层非常稀薄，大概只有地球大气压的1%左右还不到，风速非常强，经常发生“全球性”的沙尘暴，环境还是比较恶劣的。但是不管怎么样， 跟金星、水星相比，火星是最靠近地球的一个行星，也是最像地球的一个行星。

通过比较太阳系这四个行星，火星可以说是最有可能存在生命的行星。那么，火星上是不是有火星人？1877年意大利米兰天文台台长、天文学家斯基帕雷利利用望远镜看火星，他发现火星上有很多沟渠，后来沟渠一词翻译为“运河”，有运河一定有农业，就一定有火星人。于是，在19世纪末20世纪初那段时间，广泛盛传火星有运河，火星有火星人，后来就出现了很多科幻小说和电影，如《火星叔叔马丁》《地球人大战火星人》等。火星人的形象也是奇形怪状，有蜘蛛状的，也有三只眼睛的，这完全是人们凭空想象。

【寻找火星生命迹象关键要找到水】

迄今为止，人类进行了44次火星探测，有绕火星飞行的卫星，也有降落在火星表面的着陆器，还有很多火星车。今后，还会有很多火星探测计划。探测火星的第一个目的就是想搞清楚，火星有没有生命的活动。当时美国发射的“海盗一号”、“海盗二号”，包括2007年“凤凰号”都是围绕这个目的探测火星的。他们期望能发现火星上有生命活动，哪怕是最初级最原始的细菌，那都将是了不起的巨大发现。

怎么去寻找火星的生命？有水就可能有生命的孕育，所以第二步就是去寻找火星上的水。在火星上拍到的很多照片表明，火星曾经有过大量水体的活动，如干枯的河床。另外火星南北极有很多冰，就像地球南北极一样，这些冰主要是干冰，但是也有水冰。另外，拍到的照片证明，火星的北半球完全是一个典型的干涸的海盆地，有很多河道流向这个海洋，还有很多湖泊的遗址。当然现在火星表面没有液态水，但是既然古代有水，是不是那个时候有生命？人类抱着这个期望到处找水，结果有一些新的发现。如在两个时间拍到的同一个地方照片，1999年8月，是一个陡岩；2005年9月发现这个陡岩塌方，塌方之后有一个像红色水流的东西涌出来，然后冲刷各种沙尘，在下游形成冲击扇。这表明火星表面以下有水体埋藏。还有，当年“凤凰号”降落的时候支撑腿上有水柱，后来慢慢消失，这表明大气中可能有水。此外，在火星上找到很多干枯的盐湖，跟西北地区干枯盐湖一模一样，水慢慢干，湖水里面的盐沉淀出来。对于盐湖的盐进行各种分析，结果显示，这是火星岩石里面的盐。火星上有很多赤铁矿，这也是盐湖干枯所形成的。

中国2020年左右将发射的火星探测器就有一个任务，要把火星的地下水全部探清楚，包括究竟还有多少、是怎么分布的。科学家们曾经通过模型计算出，大约曾经有100米厚的水覆盖了整个火星。既然有那么多水，难道真的就不会有生命吗？所以大家还是希望通过追踪水的痕迹来发现生命。

我之前说过，火星的大气成分主要是二氧化碳，后来发现火星大气里面有甲烷，就是天然气。甲烷有两种来源，一种是生命活动诞生的，一种是非生命活动合成的。人类活动会产生很多甲烷，稻田也会产生甲烷，这是一个生命线索，所以就追踪甲烷探测，看看到底是从生命来的还是非生命来的。我当时找了中国研制气体质谱仪的工厂，厂家告诉我，把样品拿来的话保证可以做出相关研究来。我说，拿不回来，因为我得在火星上测。最后没有办法，我只能扫兴而归。

还有一个办法，火星上有一些石头会掉到地球上来，在南极中央山脉1984年曾找到一块很有名的火星陨石，叫84001。这块石头的年龄是36亿年，结果在电子显微镜下看到，陨石里面有很多小虫子，这是不是36亿年以前火星上的细菌？地球36亿年的时候，已经产生了最低级的生命，也有大批的细菌。但到现在依然没有一个定论，绝大部分科学家认为这可能是南极冰的污染，另外有很多自然界的成因也可以形成这种小虫子一样的东西，不能说明它就是过去火星的生命。

现在火星没有生命活动，那么以前是不是有过？这需要找到确凿的证据。此前降落在摩洛哥的一块火星陨石，由中国科学家领衔来做研究。研究中发现，这块陨石里面发现很多碳的颗粒，在电子显微镜下，对碳的颗粒做了碳同位素分析，最后的结果令人振奋：碳同位素组成非常像我们地球上的生命物质来源的碳的同位素。

这件事情轰动了世界，中国科学家领衔日本、德国、瑞士科学家在北京完成全部测试工作，证明火星曾经有过生命。紧接着半个月以后美国NASA（美国国家航空航天局）“好奇号”探测车在火星上打钻孔取样也找到这种碳颗粒，也证明火星曾经有过生命，这一下子使大家感觉到非常振奋，这是目前为止关于火星有生命的问题最好的结果，跌宕起伏的火星生命探测已经展示出令人鼓舞的前景。但是最终要证明火星曾经有过生命，一定要在火星过去的30几亿年的沉积岩里面找到化石，你才可以确证它以前真的有生命，所以征程还是很遥远，任务很艰巨。但我相信，科学家们一定会坚持到底，一定要把这个问题搞清楚，火星生命的探测仍然鼓舞着人们持续探测火星。

任何天体跟人一样有诞生、有成长、有死亡。地球已经46亿年了，虽然活力还很强，但是假如这么耗损下去，估计还可以支持自己45亿年的活力，也就是说地球内部的能量是在衰减的。现在地球是壮年时代，然后发展到老年，最后就没有活力了，那个时候就没有火山活动，没有板块运动，也没有强烈的地震，地球慢慢冷却，最后就变成一块大石头，但是仍然自转、公转。当然，即使地球死亡，也不会影响地球表面全部生命。太阳也会有一天死亡，据天文学家们测算，太阳的寿命还有50亿年，最后要变成红巨星，也会死亡。但是不用过度担心，我们连50年以后科技怎么发达都不知道，何况50亿年？所以我坚信，人类未来仍然是美满、幸福的。

那么火星呢？上海科技教育出版社出版的《火星科学概论》系统地介绍了火星的历史。

大概是在30亿年以前，火星很年轻，活动性很强。后来越来越弱，到现在已经老态龙钟了，活力减少了，以后慢慢地也会固化，内部的磁场也会消失。

火星为什么是歪着的？这个可以从月亮的成因中找到答案。近30年来，有一种理论越来越得到证明：大概在45亿年以前，太阳系形成不久，其中有大大小小的天体。一天，有个火星大小的天体撞上了地球，撞出了很多碎块。这些碎块就在地球边上慢慢汇集起来，最后形成了月亮。45亿年前的这一撞，还给地球留下一个“残疾”。此前，太阳系的八大行星都是直着围绕太阳自转，它们的自转是逆时针方向的，围绕太阳的公转也为逆时针方向，且都在一个平面上，规规矩矩的。但地球被这一撞就被撞歪了，歪了23.5度。但是这个“残疾”简直是天缘巧合，如果是直着自转，绕着太阳公转，地球上每一个地方永远是一个季节，歪了才有了春夏秋冬，所以地球表面丰富多彩。火星在那个时候也被撞歪了，跟地球歪得差不多；金星很惨，撞翻了，因而其他行星都是逆时针方向转的，只有金星顺时针方向转；天王星更惨，被撞“躺”下了。

【再造一个地球，有可能吗？】

我们能不能为地球、为全人类找到另外一个安全的栖息地，让人类有两个栖息地，这是非常重要的一个设想。目前全世界科学家公认，只有改造火星是最好的选择和对象。要改造火星，科学家们已经经过几十年的研究，提出了他们的步骤，我也与人合写了一本科普书叫《再造一个地球》。

首先要提高表面温度，让火星的冰盖融化，让它的表面能够保持液态水，在火星上自造温室效应。在地球上，我们现在呼吁减排，不能释放更多二氧化碳，这主要是因为温室效应会让温度不断提高，导致很多严重的后果，比如北极和南极冰盖融化，海平面上升，一些地势低洼地区甚至会被大水淹没。但是在火星上，却是排放越多越好，这样使它增加大气层温室效应，提高表面温度，让火星表面冰盖融化，然后慢慢出现液态水，再逐渐一步一步改造。

下一步改造大概需要经历七八个步骤，要花一个世纪到两个世纪努力。刚开始登陆火星后，必须居住在密闭的地下或地面的舱室里，也许最好是用机器人上去，发挥它们的智能作用进行改造。随着火星温度上升，有水流存在，再引种地球可以产生氧气的植物，逐步提高氧气浓度，使火星居民逐渐可以不穿宇航服，走向火星的表面，这样就将红色的火星逐步改造成为一个蓝色的火星。通过人类的智慧和努力，火星完全可以改造成生机盎然的小地球，再现青山绿水，成为人类第二家园。到那时，地球和火星都会处于太阳系的“宜居带”里。

在火星探测领域，中国是后来者，现在已经进行过各种类型探测，但是人还没有上去。

火星探测受到限制，不是你想什么时候去就能去的，因为地球是在太阳附近第三个行星，火星是第四个，大家共同绕着太阳转，有时候地球在太阳这边，火星在太阳那一头，你根本没有办法到达火星。所以，科学家们算来算去有一个窗口，大概26个月有一次机会。从地球发射探测器，大概经过8个月的飞行到达火星。错过发射窗口，就必须26个月以后再来一次。“机遇号”轨道就是这样选的，但它只用了6个多月就降落在火星上。

在2021年前，我们国家要实现的深空探测任务主要有三项。第一，今年“嫦娥五号”要飞到月球上，把样品采回地球；第二，2018年中国将发射“嫦娥四号”，将首次实现人类探测器月球背面软着陆，首次实现人类航天器在地月L2点对地对月中继通信；第三，在2020年左右有一个发射火星探测器的窗口，大概在年初将发射中国的第一个火星探测器飞向火星，约在年末到达火星。我们现在的配置是有一个卫星绕着火星飞，全面、系统、综合性探测火星。同时，我们还有一个火星车要着陆在火星上。“嫦娥三号”已经着陆过月球，利用“嫦娥三号”反推的办法让它降落在火星上，我们已经选好了地方。天上地上联合探测火星，这里面有很多新的任务，包括要探测火星地下水的分布，因为我们还是关注于火星的生命，还是期望能够找到火星的生命。地下水也牵扯到以后对火星的改造利用等，这些都是有关系的。

欧阳自远中国科学院院士、中国科学院地球化学研究所研究员、国家天文台高级顾问、发展中国家科学院院士和国际宇航科学院院士。1993年以来，主要从事中国月球与深空探测的近期目标与长远规划制订，设计我国首次月球探测的科学目标、载荷配置以及第二三期月球探测的方案和科学目标，是中国月球探测工程首任首席科学家。为弘扬欧阳自远的学术贡献和科学精神，一颗由国家天文台于1996年发现并获得国际永久编号第8919号的小行星，被命名为“欧阳自远星”。（作者照片由上海图书馆提供）

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