火星探测再度升温

　　大洋网讯　　6月2日，“贝格尔2号”(Beagle2)“搭乘”欧洲空间局的“火星特快(Mars Express)”在哈萨克斯坦发射升空，计划于12月到达火星。

　　“贝格尔2号”的重量只有33公斤，而让人惊叹的是来自研究仪器的重量占了三分之一，这是所能达到的最大的科学有效载荷与系统集合的比率。

　　一旦“火星特快”进入轨道，“贝格尔2号”就会脱离卫星，用降落伞减慢落到火星上的速度。一到达火星地面，“贝格尔2号”就会像花瓣一样打开，伸出4个像唱片一样的太阳能仪板，为它提供180天工作所需的能量。

　　“贝格尔2号”将拍摄照片，它的环境传感器和分光仪将测量大气的组成成分，试验土壤样本是否存在有机物残留。

　　本月2日和10日，欧洲空间局和美国宇航局的两颗火星探测器相继升空，标志着新一轮火星探测计划开始启动。

　　1996年之前，没有人对火星上是否存在生命进行过认真研究。之后，情况发生了变化——人们在从火星掉落地球的陨石中发现了化石细菌的痕迹证据。以前的实验证明火星上曾存在过水，所以细菌是可以在那里存活的。如果能找到以微生物形式存在的生命迹象，就可以证明进化是能够而且已经在地球之外的行星上发生了。当我们再次凝视这颗红色星球的时候，会提出什么新的问题呢？

　　当我们探测宇宙或太阳系中其它星体时，我们首先都会问：太阳系中其它行星上是否也存在生命？形成生命物质所必须的最基本的条件是什么？

　　除地球外，火星是太阳系中气候最适宜的行星了。如此适宜的气候，表明火星曾经可能是原始的、类似于细菌类生物的栖息地。火星上地质特征等研究表明，火星表面曾存在过液态水。但现在的火星，由于其表面的温度及极稀薄的火星大气使得液态水无法保存下来，虽然液态水可能仍然存在于火星次表层。是什么引起火星气候变化？生命起源甚至存在于火星上所必须的条件是什么？目前火星上次表层是否有细菌类生物？这些谜一般的问题驱使我们去探测。

　　目前，火星探测是人类开展深空探测的关键性步骤，也必将是21世纪人类踏上的第一个行星。

　　探测历程

　　从1960年到1975年的16年是火星探测的第一个高潮：其中，前苏联于1960～1964年发射了“火星探测器”系列，1962～1974年间执行了“火星号”系列探测计划。而美国于1964～1970年发射了“水手号”系列探测器，其中1964年“水手4号”(Mariner-4)是人类首次成功的火星探测器；1964～1972年发射了“火星号”系列探测器和“宇宙号”系列，并于1975年实现了“海盗-1、2”探测器在火星表面成功软着陆的壮举。

　　20世纪80年代以后，美国和前苏联又陆续进行了一系列火星探测：1988年前苏联发射了两艘Phobos飞船，美国于1992年发射“火星观察者”探测器，但都未能成功。经过4年技术改进后，美国相继于1996年11月6日和12月4日分别发射了“火星全球勘测者”探测器和“火星探路者”探测器，其中“火星探路者”是继1976年“海盗”之后再次成功地着陆在火星表面的探测器，这次探测活动获取了高精度、高清晰度的火星照片，并向人们展示了火星上有大量类似于古河道的证据，大大激发了人类探测火星、寻找火星是否存在或曾经存在过生命物质的热潮。此后，美国又分别于1998年和1999年发射了“火星气候轨道探测器”(Mars Climate Orbiter)和“火星极地着陆器”(MarsPolar Lander)，试图解开火星生命物质之谜，遗憾的是都失败了；而作为新崛起的空间大国，日本于1998年7月首次发射了火星探测器——行星B(Planet-B)，欧洲空间局也于1999年发射了“深空2号”(Deep Space-2)，尽管都没有完全实现预期目标，但标志着日本和欧洲空间局火星探测计划的真正实施。

　　就在各国火星探测计划因失败而有所降温时，美国于2001年又成功地发射了“火星奥德赛”(Mars Odyssey)探测器，再次点燃了火星探测的热情之火，而2003年6月2日欧洲空间局发射的“火星快车”(Mars Express)和2003年6月10日美国发射的“火星漫游者A”(MER-A)可以说是21世纪国际火星探测新高潮的全面实施。

　　到目前为止，人类发射火星探测器或与探测火星有关的探测器共37个，其中成功16次。从这37次探测过程看，无论是探测方式、技术手段还是探测目标，都体现出循序渐进、逐步提高的轨迹。具体可表现为：

　　探测方式上，从飞越火星、环绕火星发展到在火星上软着陆和巡视探测活动；

　　探测的技术手段上，从单一用途、多用途发展到集火星轨道器、火星着陆器和火星车于一体的火星探测器；

　　探测目标上，一方面从早期以政治目的为主体发展到目前完全是以科学研究为目标，另一方面，从探测近火星空间环境、火星大气、火星表面环境发展到在火星表面上直接进行岩石、土壤的就位分析。

　　经过近40多年的探测与研究，大大丰富了人类对火星的认识。特别是在以下5个方面的探测与研究上取得了突破性进展：

　　火星磁层与电离层的基本特征；

　　火星大气成分及其结构特性；

　　火星表面的地形地貌，特别是所获取的大量火星表面类似古河网体系和水流侵蚀痕迹的探测数据与图片，对今后探测与研究火星是否存在或曾经存在过生命物质具有重要的意义；

　　区域性的火星土壤、岩石成分与性质；

　　火星内部结构的基本轮廓。

　　发展趋势

　　目前，美国、欧洲空间局、日本等国家或组织都已制定了各自长远的火星探测计划，将今后的二三十年内发射一系列火星探测器。其中最近几年的计划主要有：

　　美国即将在今年6月25日发射“火星漫游者B”(MER-B)、2005年发射“火星侦察轨道探测器”(Mars Reconnaisance Orbiter)、2007年发射“火星2007”(Mars-2007)探测器，法国航天航空局2007年将发射1个轨道探测器和4个小型的Netlander着陆器，意大利将于2007年发射“火星轨道”(Mars Orbiter)探测器，以及以美国为主体、由多国联合研制的将于2009年发射的“火星2009”(Mars-2009)探测器。

　　总之，在今后20年内，每两年将发射1～2个火星探测器，全方位地开展对火星环境、大气、岩石、水及内部结构构造等的探测与深入研究。而在这些计划中不难分析出，未来火星探测从探测方式与技术手段上将朝着以下几个方向发展：

　　一、进一步发展与完善一星多用火星探测器，即集轨道探测、登陆器探测、火星车巡视及就位分析、探头探测等于一体的探测方式和探测手段；

　　二、发展和建立火星表面观测网站；

　　三、从2009年开始为实施载人探测计划而全面攻关，即先发射3艘全自动飞船到达火星，形成具有核动力供应和火星资源利用能力的全自动工作站后，实施火星样品返回地球的探测计划，即在上述计划都取得成功的基础上，发射有6人乘坐的载人探测器前往火星工作500天，实现人类首次登上火星的愿望。其主要的科学目标有：(1)寻找火星生命存在或曾经存在过的证据；(2)火星表层或次表层水体存在的证据及其分布规律；(3)进一步探测近火星空间和火星表面的环境——火星磁层、电离层、磁场和重力场的特征；(4)检测火星大气层的结构、成分、气象和气候特征及其变化规律，寻找过去气候变化的证据，研究火星气象与气候的演化历史及未来变化趋势；(5)精细探测火星地形、地貌、地质构造、土壤与岩石的矿物与化学成分特征，特别是沉积岩的分布范围、年龄，冰物质的分布与变化特征，火星水体产生、演化与消失过程；(6)火星内部结构的探测及与地球的对比研究，探讨类地行星的演化史；(7)在火星上建立观察站和实验室，探测火星资源。

　　此外，在这些探测计划中，有一个非常突出的特点就是国际合作。由于火星探测工程是一项先进科学与技术的综合与创新，是一项长周期、大投资的重大工程，因此，集各国先进技术、一流科学与技术人才和资金将成为未来国际火星探测的必然趋势和特色。

　　探测的源动力

　　尽管探测火星的意义或动力可以归纳出以下5点：(1)探寻火星是否存在或曾经存在过生命；(2)探测火星表层或次表层水体存在的证据及其分布特征；(3)揭示太阳系各行星演化的共性和特性；(4)探测火星可能有开发前景的有用资源；(5)带动高新技术的发展；(6)探讨火星的长期改造与今后大量移民的前景。但从最近几次火星探测活动和今后几年火星探测计划看，探寻火星是否存在或曾经存在过生命是这些活动和计划真正的源动力。

　　目前，关于火星上可能存在或曾经存在过生命物质的证据主要有以下几点：

　　(1)火星陨石上发现了可能是低等微生物的化石。1984年在南极发现的一枚陨石(ALH84001)，经研究，证实了这个陨石是来自火星岩石，岩石本身形成于36亿年以前，在1600万年前，由于一个小星体撞击火星表面使这一岩石抛射而进入太空，并于13000年前落在地球上。20世纪90年代美国科学家宣布，在这块陨石中发现了低等微生物的化石引起了巨大反响，由此也激发了探测火星的热情。后来经过科学家进一步分析，特别是对这块陨石的矿物、岩石及微量元素及有机质等的研究，认为还不足以证实是化石。

　　(2)火星表面存在大量的古河道体系和水流动痕迹。火星上存在类似地球上的古河道及水流动的痕迹在很早就被望远镜观测到，但真正引起人们关注火星上存在或曾经存在过生命物质，是在1996年发射的“火星全球勘测者”和“火星探路者”所获取的高精度火星表面古河道体系和水流动痕迹照片后。我们知道，生命产生与演化的必要条件之一是必须有水的存在，而火星上曾经有过大量的水体无疑给火星上曾经有过生命物质的观点提供了有力的证据。

　　(3)火星表层或次表层可能存在水体。根据“火星全球勘测者”、“火星探路者”探测器、“深空2号”和“奥德赛”探测的资料分析，一些科学家认为在火星表层或次表层可能存在着水体。

　　(4)火星早期演化阶段存在过适宜生命产生、发育的条件。根据现代太阳系演化理论，火星的演化历史的确存在过气候适宜于生命产生与生存的环境，但目前对这一时期的长度还有待于进一步研究与探讨。

　　无论是最近发射的“火星快车”、“火星漫游者”，还是将在今后几年发射的其他火星探测器，其最主要的目标之一就是探测与火星生命物质研究课题相关的内容。