欧阳自远谈探测火星：人类总要离开摇篮

■袁以学，本报见习记者

俄罗斯“火箭之父”齐奥尔科夫斯基曾经说过:“地球是人类的摇篮，但人类不能永远生活在摇篮中。他们继续向外探索生活空间:首先他们小心地穿透大气层，然后征服整个太阳系。”中国第一位月球探测项目首席科学家、中国科学院院士欧阳自远在接受《中国科学日报》采访时提到了这句名言，他说，探测过程需要循序渐进，不能一蹴而就。人类仍然远离火星，一次只能到达一步。

中国科学新闻:火星探测和月球探测有什么区别？

欧阳自远:人类在探索太阳系的行星时有几个步骤要走。首先，当人类进入太空时代时，是最早进行地球探索的时候，包括人造地球卫星和人造卫星的应用，载人航天飞行等。第二步是走出地球。人类选择月球作为他的第一站。这一步并不容易，因为月球和地球之间的平均距离约为38万公里，现在人类发射的同步卫星约为3.6万公里，而地球到月球的距离是这个距离的10倍。一方面是遥远的距离，另一方面是如何摆脱地球主导的引力场的束缚。飞机的速度不仅要达到“第二宇宙速度”，还要有精确的测量、控制和通信系统。

首先，我们将利用空间科学技术的能力探测地球，进一步跳出地球探测月球，进一步探测地球最近的邻居——金星和火星，并进一步扩展到探测天体、太阳和太阳系的各个层次的太阳系空间。从近到远，从容易到困难。

就火星探索而言，与月球探索相比，最困难的事情是太遥远了。太长的距离肯定会对运载火箭和探测器的功能和结构提出更高的要求。测控系统的能力和精度应大大提高。解决由于远距离数据接收导致的信噪比降低和误码率增加的困难；在编程方面，我们应该有效地解决通信延迟等问题。TT&C和通信在探索地球的过程中，从地球发送到飞行器的命令的执行和反馈几乎是同步的。然而，指令到达月球的时间延迟接近1.3秒。火星的时间延迟大约是10~20分钟。

另一方面，如果载人飞船发射到火星，以目前的飞行速度到达火星大约需要8~10个月。宇航员长期在黑暗狭小的空间里面临生命支持系统的问题，包括呼吸、饮食、排泄物处理、身心健康等。

然而，火星表面的生活环境“优于”月球。月球上有一个超高真空。昼夜温差接近300摄氏度。宇宙辐射和太阳活动的影响很大。此外，一天相当于地球的29.5天，而白天和黑夜相当于地球的半个月。火星上的一天与地球上的一天相似。重要的是，火星的大气非常稀薄，昼夜温差比月球上的小得多，生活环境也相对好得多。

中国科学新闻:中国将从哪里开始火星探索研究？

欧阳自远:任何研究火星的国家都无法回避三个主要问题:

首先是寻找火星上的生命信息。在太阳系的所有天体中，火星最有可能有生命和繁殖。关于火星生命活动的信息一直是火星探索的首要话题。近十年来，火星探测器在大气中发现了甲烷。在我看来，这不可能是火星上有生命的证据。因为甲烷可以在生物之外提供，如果环境允许，也可以由碳和氢自然合成，所以必须提供足够的证据来确定甲烷的来源和来源。经过近40年的努力，没有发现任何有关火星上原始生命活动的信息。

现在探索的焦点已经转移到火星上是否有生命。在火星陨石ALH84001中，一些类似细菌的“化石”可能是36亿年前在火星上形成的，但仍难以确认。也许直到人们登陆火星并在火星的沉积岩中寻找化石来确定火星上是否存在生命。

目前，火星生命探索的焦点已经转移到火星是否适合生命的繁衍。火星表面干燥的海洋盆地、湖泊和河床表明火星表面有大量的水活动，水是生命的源泉。然而，火星表面没有一滴水，火星的水已经移动到地面。火星的古代气候温暖潮湿，有利于生物繁殖。

第二个问题是研究火星本身的结构和活动，包括其磁层、电离层、高层大气和低层大气。火星的地形特征、分区和形成历史；火星表面化学成分、矿物成分和岩石类型的特征和分布；火星的地质形成和结构；火星的内部物理场和结构；火星的起源和演化等。对火星和地球的比较研究，对类地行星相似性和各自特征的深刻理解，以及对太阳系行星起源和演化的研究。

第三个问题是人类能否通过2~3个世纪的努力将火星变成一个适合居住的星球。因为只有太阳系中的火星才能转变成下一个地球。我曾经写过一本科普书，名为《重建地球》。人类不仅要保护地球，还要拓展生存和发展的空间。成立了一个国际委员会，每年举行会议和讨论。火星是否能转变成适合人类居住的天体，有许多具体的计划和建议。

中国科学新闻:相对而言，人类关注火星。有哪个国家探索过火星卫星吗？

欧阳自远:火星有两颗卫星，都很小。月球的直径是3400公里。月球形成于大约35亿年前，自形成以来经历了全球岩浆海洋事件。大约39亿年前，大量小天体撞击地球，挖出了巨大的盆地，在这些盆地中，玄武岩多次喷发形成了广阔的平原。月球有一个固有的偶极磁场。31亿年前，月球的内部能量耗尽，内部几乎凝固。月球磁场消失，岩浆活动停止。月球有14亿年的历史。火星卫星自形成以来，由于内部能量较小，没有经历过任何岩浆活动或地质运动。太阳系形成时，它们一直保持着原始状态。人类可能只能在10亿年前从火星获取样本，但在火星卫星上，45亿至46亿年前的样本可以任意获取。2011年，俄罗斯推出了富博土壤探测器，从火卫一采集样本，但失败了。

《中国科学新闻》:根据人类条件推测火星是否有生命是不是有点狭隘？

欧阳自远:生命具有基因复制的能力。大量的科学研究和实验证明，只有基于碳的有机化合物才能形成长链大分子有机化合物，甚至具有遗传复制能力的大分子有机化合物，如脱氧核糖核酸(DNA)和脱氧核糖核酸(RNA)，也能具有生命的特征。有些人想象地外生命可能不是基于碳-氢-氧-氮等生命元素，而是硅或其他元素的化合物。这都是猜测，还没有得到证实。

《中国科学报》(2014-07-11，第14版)