一、探測火星與震驚的發現

地球人類渴望飛向火星的夢想由來已久，然而，從不且實際的幻想到明天去考察火星的具體技術方案的實施，經歷了許多個世紀。人類在探測火星的這一風風雨雨的艱難歷程中總算踉踉蹌蹌地走了過來……然而，科學家從火星探測器傳回的大量火星照片上有了更多的新發現——它們正是昔日的火星上存在高度發達文明的歷史見證。

（一）蘇俄火星探測屢屢受挫

繼月球之后，在探測金星的同時，蘇聯開始向火星發射行星際自動站，但是，猶豫不定的火星計劃似乎蒙上厄運的陰影，就連最大的懷疑論者們也不得不承認這樣一個不容置疑的事實：向火星發射的行星探測器有2/3是在極其怪異的情況下“葬身”于茫茫宇宙或神秘失蹤。前蘇聯宇航局和NASA對太陽系任何一顆行星花費的代價從來沒有像對火星探測投入的代價那么大。

1960年9月，前蘇聯設計師計劃向火星發射第一個“火星1”號自動站，因為當時正趕航天發射的最佳“天文窗口”。

亞·列別金斯基教授為“火星1”號準備了由電視傳真機和光譜反射計組成的一套儀器設備，制造這套儀器的專家認為，該儀器應能確定火星上是否存在生命。可是，當蘇聯航天設計大師科羅廖夫建議在拜科努爾航天發射場預先檢查一下這套儀器時，令儀器研制者們驚訝和沮喪的是，檢查結果顯示，這套儀器不適用，最終被放棄留在地上。

這只是一系列令人不快的受挫事件中的一例。

由于火星自動站和運載火箭的準備工作拖延，所以此次發射仍被推遲。最終，寄希望于“火星1”號能接近火星而繼續工作，發射仍繼續進行。

1960年10月10日，“閃電”號運載火箭運載著“火星1”號行星際自動站發射升空，但運氣不佳，發射失敗。原來，運載火箭第3級工作單元出現假遙控指令，從而導致運載火箭偏離預定軌道，這時，自控系統發出關閉發動機的指令，結果，運載火箭連同載荷在墜入東西伯利亞上空的大氣層時燒毀。

接下來，又進行第2艘火星模擬飛船發射的緊張準備，第2次發射于1960年10月14日進行。可是由于時間倉促，準備工作提襟見肘，這次發射也不走運，最終又以失敗告終。這次發射失敗的原因是，液氧供給系統的密封性受到破壞——液氧漏進第3級火箭的煤油閥中而凍結，從而導致第3級火箭發動機不能啟動工作，運載火箭連同載荷在西伯利亞上空再次墜入大氣層燒毀，宣告發射再次失敗。

蘇聯航天設計師力圖用兩年時間從以往的失敗中吸取有益的教訓。1962年，當向火星發射的天文時機到來時，設計師們同時準備3個自動站，而且準備一次發射兩個自動站，每一個自動站無論向火星發射還是向金星發射都取決于形勢。

然而，這兩個自動站遠未飛出多遠，實際上，1962年10月24日和11月4日兩天，兩個自動站只進入近地軌道，但是，這次理應把兩個自動站送入飛向火星的軌道的助推火箭還沒等發揮作用便連同自動站一起拖著熊熊火焰葬身于大氣層中。然而，這第3次發射，盡管助推火箭把自動站送上飛向火星的過度軌道，但也像過去的失敗一樣。

1962年11月1日，當助推火箭把其中一個自動站送上飛向火星的軌道時，它可以把以往的失敗一筆勾銷了。

地面同“火星1”號自動站保持4個多月穩定的無線電聯系。可是，當“火星1”號接近火星距其195000千米時，它突然“啞巴”了。“火星1”號究竟發生了什么誰也不知道。

1963年3月21日，“火星1”號自動站就這樣不體面地結束了首次近距離觀察火星的嘗試。

1964年11月30日，蘇聯專家在一系列探測火星的失敗發射的艱難道路上又邁出可惜的一步。按照專家們的設想，應當向火星發射“ЗМВ-4А”自動站，發射雖然成功，它順利進入近地軌道，可后來定向系統發生故障，該自動站卻進入去向不明的“自由逃逸”飛行狀態。

隨著時間的推移，蘇聯的火星計劃再次進入危機期：分別于1969年3月27日和4月14日又進行兩次火星發射，但由于“質子K”號運載火箭發生爆炸，兩次發射再度受挫。

蘇聯為了挽回其在空間研究領域的威望，航天設計師制定了“M71”計劃，該計劃提出，在1971年內向火星發射3個自動站，其中一個自動站應先于美國火星探測器提前進入火星的人造衛星軌道，另外兩個自動站應在火星表面著陸，以便對火星土壤進行分析研究。

計劃讓第一個自動站在火星表面進行軟著陸，但由于自動站進入火星大氣層的角度出現一點計算上的錯誤，這次火星表面軟著陸未能成功：自動站或與火星擦肩而過，或與火星相撞而“斃命”，下落不明。

然而，1971年5月5日向火星發射的“宇宙419”號自動站由于助推火箭啟動時出錯，沒能進入飛向火星的運行軌道而告失敗。

又分別于1971年5月19日和21日向飛往火星的行星際軌道發射了“火星2”號和“火星3”號自動站，這兩次發射終于完美無缺。

1971年11月21日，蘇聯“火星2”號著陸器進入火星大氣層因出現故障而墜毀。

1971年12月2日，“火星3”號探測器試圖飛抵火星表面，它在著陸時向地球傳回15秒鐘的火星上肆虐的沙塵暴鏡頭后，同地面的無線電聯絡突然中斷。專家們推斷，探測器著陸制動傘有可能被風速達140米/秒的火星沙塵暴扯碎，探測器未必能安然無恙……

由于火星沙塵暴繼續肆虐，前蘇聯的火星軌道器在拍攝火星表面時白白耗費電能，在拍攝中一無所獲，甚至連27千米高的火星上的奧林波斯峰都看不見。結果，該研究計劃宣告失敗。

1973年，連續向火星發射了4個探測器，都未能完成探測任務：“火星4”號飛臨火星，但未能成功進入火星軌道；“火星5”號則在進入繞火星軌道不久失蹤；“火星6”號著陸器成功進入火星大氣層并打開制動傘，后來便神秘失蹤；而“火星7”號甚至還沒有進入繞火星軌道就失蹤了。

1988年，共發射兩個探測器：“火衛一”號在飛往火星的途中失去聯系；“火衛二”號在進入繞火星軌道后不久與地面失去聯系，它攜帶的著陸器也未能在火星上著陸。

1966年，發射了“火星96”號探測器，探測器進入地球軌道后未能成功點火進入前往火星的軌道，不久墜入太平洋而宣告失敗。

（二）美國火星發射成敗參半

人所共知，盡管1964年11月5日，NASA發射的第一個行星際自動站“水手”號成功地踏上飛往火星的征途，但是，以往的兩次發射卻未獲成功。

然而，在第3次發射試驗中，火星探測器雖然進入飛向火星的預定軌道，它卻不知不覺地“逃離”了航天控制中心的監控。據說，“水手3”號自動站未能解決在大氣層中的熱防護問題，為此它需要增加很大附加重量，因此該自動站由于未能保持在預定軌道上的正常飛行而“石沉大海”，去向不明。

這時，NASA陷入一片混亂，但時間不長。3周后的1964年11月28日，“水手4”號發射升空。這次發射使NASA的專家們的臉上露出成功的笑容：該自動站不僅成功發射，而且飛抵目的地，它歷經艱難的長途“跋涉”終于飛臨火星，向地球傳回21張火星表面照片——人們第一次近距離看到火星表面那沒有生命的高低不平的環形山。

就在NASA尚未等到火星的第一批探測結果出來之時的1969年2月24日和3月27日，又分別成功地向火星發射了“水手6”號和“水手7”號兩個行星際探測器：前一個探測器在距火星3390千米時對其進行了詳細考察并向地球傳回76張火星照片。后一個探測器又向火星接近了3500千米并傳回126張照片。

毋庸置疑，在火星上，等待人們的是一個最不好客的世界，在那里，很少有機會遇見火星河渠的建設者們——NASA的一位官方代表證實了這一點，他聲稱：“我們得到極佳的火星照片，可是，這些火星照片能向我們展示些什么呢？——一些令人凄涼而沒有希望的死寂景觀！”

然而，接下來的10年表明，甚至一些高官認為，他們看錯了火星，他們不想在探測火星的道路上走得太快。

不久，美蘇的火星角逐進入“休戰”期，兩國的航天專家們都開始冷靜下來——他們在等待航天發射的天文時機的同時，各自都在努力尋找航天技術上的解決方案，力爭不僅能提高發射的可靠性，而且還能獲得有關火星的全新信息，因為誰也不想拿巨額投資“打水漂”。因此，美蘇兩國都為火星計劃大幅削減開支。美國國會對制造新一代空間站“旅行者”號的計劃也進行部分削減。

美國計劃借助“土星5”號大推力運載火箭把重1090千克的“旅行者”號探測器送上火星軌道，讓它成為火星的一顆人造衛星，同時向火星表面釋放載有生物學儀器的探測器，以便尋找那里的有機生命。可是，由于“旅行者”計劃被削減開支而降至第二位，與此同時，在1969年至1973年計劃進行5次發射，總耗資12.5億美元，加上越戰的開支不斷增大，“旅行者”計劃被迫暫停。最終決定在1971年僅一年內發射“水手8”號和“水手9”號自動站。1971年5月8日發射的“水手8”號自動站發射不久，因運載火箭第二級停止工作而墜入大西洋。

1971年2月，美國天文學家查·凱賓預報：在火星的夏末秋初之交，很可能出現沙塵暴，火星不同于地球，那里的沙塵暴要持續長達幾個月時間。

1971年9月20日，蘇聯兩個自動站和美國一個自動站幾乎同時出現在火星近旁。

1971年11月10日，美國“水手9”號自動站早于蘇聯自動站提前打開了攝像機，這時，全球性沙塵暴席卷整個火星。為安全起見，“水手9”號自動站關閉了攝像機，轉入近火星軌道開始等待天氣轉好。

只是到了1971年12月，沙塵暴才停息下來，“水手9”號自動站開始進入工作狀態，它向地球傳回火星表面的高清圖像。

到1972年10月27日“水手9”號自動站上的電能全部耗盡時止，它共向地球傳回7239張照片。行星學家從傳回的部分照片中驚異地發現，火星上綿延數百千米的“河床”，給人的印象是，火星上某個時候這些“河床”是被湍急的水流沖刷而成的。

這一發現從根本上改變了關于火星的地理概念。此外，火星上有水（或曾經有過水）——這意味著那里可能有生命！可見，NASA掌握著充分證據以便準備對火星作進一步考察。

20世紀90年代，人類共向火星發射8個探測器，只有兩次成功，其中，1997年的“火星探路者”號是人類首次在火星上可以自由運行的火星探測器。

2003年，美國向火星發射了“勇氣”號和“機遇”號火星探測器，向地球傳回有關火星巖石成分的數據，與此同時，它還傳回第一張火星的彩色三維圖像照片。“機遇”號在“勇氣”號著陸后兩周時也在火星上成功著陸。

美國于2007年8月4日發射的“鳳凰”號火星探測器2008年5月25日在火星著陸，該探測器的本次使命是在極地附近尋找水或冰，以探索火星上是否存在生命。這次火星探測是地球人類12次火星著陸探測中的第6次成功探測。

經歷了半個世紀的火星探測，只是人類整個火星探索、考察和開發宏偉計劃中的一個開端，還有更艱難、更漫長和更復雜的征服火星之旅在等待著人類！

（三）火星上發現生命跡象

美國NASA“好奇”號火星車在火星上一個叫“黃刀灣”的地方采集的土樣顯示，那里的某個時候曾經有過水。哪里有水那里就意味著有生命跡象。火星上這一轟動的新發現幾天來在美國舉行的地球物理學聯合會學術會議上引起強烈反響。專家們相信，2014年在火星蓋拉環形山著陸的美國“好奇”號火星車目前正沿著干涸的湖底行進。根據對在當地采集的土樣的礦物成分分析，有望在這里的地下發現湖泊和河流。

科學家們認為，火星昔日的湖泊中可能存在過生命，因為他們在這里發現了碳、氫、氧、氮、磷和硫，要知道，微生物可借助這些物質補充能量而生存下去。美國加利福尼亞理工學院地質學教授仲·格羅京蓋爾相信，定居火星湖中的地下微生物會自我感覺非常舒服。他的同行對此說：“人可以飲用火星上的水了！”

（四）干涸河床密布暗示昔日波濤洶涌

1976年，NASA向火星發射了“海盜1”號和“海盜2”號行星際自動站，自動站在火星表面實現了軟著陸，并首次傳回火星表面的電視傳真圖像，科學家們根據這些傳真照片堅信，今天的火星是一顆多沙塵而干燥的行星，其表面留下的這些縱橫交錯干涸的古老河床和水流沖刷形成的峽谷表明，火星上某個時候曾經有過水，而且水量充沛。從獲得第一批火星照片的幾十年來，隨著對火星的深入考察，不僅在火星的大氣中發現水的痕跡，而且在火星兩極發現由冰和固態二氧化碳組成的極冠。那么，昔日火星峽谷中和大流河川中曾經波濤洶涌的水跑到哪里去了？

今天，科學家們發現，在火星地表鐵銹色沙層的下方隱藏著科學上真正的意外發現——在火星最寒冷地區一米多深的紅巖和紅沙的地下埋藏著豐富的冰凍水。

2002年2月，運行在火星軌道上的美國“火星俄底修斯”號探測器的γ分光計和其他儀器啟動工作，它們的火星使命就是尋找火星上的水。這些儀器剛剛開始工作就使天文學家和宇宙地質學家欣喜若狂——這些儀器傳回的信號證明，在火星的地下蘊藏著數量極大的氫——這只說明一點：那里有水！

NASA科學家從2002年2月就開始根據“火星俄底修斯”號探測器傳回的數據繪制出氫（即水分子氫）在火星南北半球的分布圖。據初步估算，在火星地表土層的下方蘊藏著巨大的冰層，這個冰層的一半是由冰凍水組成，而另一半則是由二氧化碳組成。

美國天文學家拜爾專門從事“火星是否存在水”的問題研究，他認為，“火星俄底修斯”號探測器上的儀器傳回火星上的冰凍水不在地表而在地下的信號，是一個非常出人意料的極其重要的事實，問題在于，借助照相機不可能發現火星地表以下的水，要想搞清在火星地下蘊藏著冰還是水，必需借助γ分光計和中子分光計，正巧在“火星俄底修斯”號探測器上安裝有這兩種儀器。

（五）火星上發現古老河床

科學家從NASA“好奇”號火星車傳回的最新火星地表照片中首次發現火星上富含礫石的古老河床。該地點位于火星赤道蓋爾撞擊坑北部。“好奇”號拍到的礫石聚積層與地球流水作用下的礫石進行比對，兩者驚人地相似。

科學家通過火星古老河床與地球河床礫石形態的比對推測，在遠古時期，撞擊坑中曾存在水量充沛的河水。這一發現是火星早期存在液態水的有力證據。目前，科學家們正在對礫巖層地貌進行詳盡研究，礫石的大小和形態為這一研究提供了關于火星遠古時期河水的流速和流距的線索。

這是在火星蓋爾撞擊坑坡地的夏普山底部發現的礫巖層。美國加州大學研究人員威迪特里希通過對火星新發現的古老河床礫巖層照片的分析和研究認為，火星遠古時代河水的流速可達0.91米/秒，河水深度可至人的裸關節與臀部之間。這一古老河床的發現使科學家們首次看到火星上存在液態水流沖刷留下的痕跡。

較早之前由火星軌道探測器拍攝的該地區的照片中顯示出這里存在許多顯明的條紋狀溝渠，液態水自上而下流動形成了扇形沖積地貌。有些礫石的形狀呈圓形，這表明該地區曾存在湍急的水流沖刷并使礫石做遠距離移動。在扇形沖積地貌中還發現數量較多的溝渠，這說明遠古時期的某個時候火星上存在長時間的液態水流動。科學家通過地球上溪流礫石受液態水的侵蝕形態與“好奇”號所拍攝的礫石外貌進行詳盡的比較性研究。