'再造一個地球，可能嗎？全球科學家公認，改造火星是最好選擇和對象'

本文刊載於《三聯生活週刊》2019年第3期，原文標題《歐陽自遠：再造一個地球》

文/王珊

中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠（張北 攝 視覺中國供圖）

某種意義上說，地球是宇宙的驕子——46億年來，只有地球在漫長的演化過程中顯示出生命的奇蹟。這源於地球與太陽的恰當距離，在這個範圍內，地球上的水有固態、液態、氣態三種形態，地球上的物種得以延續生命。

然而，任何天體跟人一樣有誕生、有成長、有死亡。地球已經46億歲了，最終也會慢慢走向老年，這個時間可能是45億年。那個時候，地球上將沒有火山活動，沒有板塊運動，也沒有強烈的地震。地球會慢慢冷卻，最終變成一塊大石頭。

那麼，人類是否能尋找到第二個天體，並將其改造成我們的第二個棲息地？全球的科學家將目光聚焦於火星。中國亦是如此。中國探月工程的首任首席科學家歐陽自遠，今年84歲，因成功推動中國第一顆探月衛星“嫦娥一號”的發射升空，被稱為“嫦娥之父”。探月之外，他亦關注中國的火星探測計劃。在本刊記者對他的專訪中，他以一種深厚而樂觀的情感來看待人類對深空的探測，講述中國火星探測的故事。

三聯生活週刊：從1960年蘇聯發射首顆火星探測器至今，人類已經發射了近50顆火星探測器。為什麼人類這麼熱衷於去火星呢？如何看待各國關於火星的探測競賽？

歐陽自遠：深空探測是瞭解太陽系及其各層次天體形成與演化、生命溯源等一系列重大基礎科學問題的最有效手段，是人類進行空間資源開發利用和保護地球的重要途徑。火星因為其可能是地外生命探索的主要目標天體及其可宜居等獨特性質，成為各國在深空探測領域中的熱點和生長點。

太陽系中靠近太陽的4個行星——水星、金星、地球和火星，稱為類地行星，其中火星與地球的相似程度最高。火星是地球的近鄰，與地球的距離約6000萬～4億千米；火星的自轉軸傾角為25.2°，地球為23.5°，因而火星與地球在一年中都有春夏秋冬的季節變化；火星的自轉週期也就是一晝夜為24.66小時，地球為24小時；火星有一個極其稀薄的以二氧化碳為主的大氣層；在火星的早期歷史中，火星表面有過液態水的活動，發育過河流、湖泊和海洋；有證據表明，火星曾經繁衍過生命。

我們能不能為地球、為全人類找到另外一個安全的棲息地，讓人類有兩個棲息地，這是非常重要的一個設想。目前全世界的科學家公認，改造火星是達成這一設想的最好選擇和對象。要改造火星，科學家們已經經過幾十年的研究，提出了他們的步驟，我也與人合寫了一本科普書叫《再造一個地球——人類移民火星之路》。

地球與火星的外觀和大小對比

三聯生活週刊：到目前為止，人類實現了對火星的飛越探測、環繞探測、著陸與巡視探測，對於火星，科學家們最為關注的問題有哪些？

歐陽自遠：人們對火星最關注的一個問題就是，火星上到底有沒有生命？大家知道，地球出現生命，而隨著生命的演化，出現了高等智慧的人類，繼而建立了高度文明的社會。但是，人類在浩瀚宇宙中十分孤獨，沒有自己的同類，我們不知道別的星球上還有沒有生命；我們不知道自己來自何方，更不知道未來將走向何處。因此，大家會關注火星上有沒有生命，如果有，這種生命是什麼樣子的。這是人類自古以來的一種期盼。

迄今為止，人類進行了40多次火星探測，有繞火星飛行的衛星，也有降落在火星表面的著陸器，還有很多火星車。今後，還會有很多火星探測計劃。探測火星的第一個目的就是想搞清楚，火星現在有沒有生命活動？如果沒有，火星以前是否出現過生命？美國發射的“海盜一號”“海盜二號”，包括2007年發射的“鳳凰號”都是圍繞這個目的探測火星的。他們期望能發現火星上有生命活動，哪怕是最初級最原始的細菌，那都將是了不起的巨大發現。

三聯生活週刊：怎麼樣去尋找火星上的生命呢？

歐陽自遠：根據地球生命研究的成果，生命誕生的基本條件是：有液態水、能量和構成生命的基本元素，如碳、氫、氧、氮和磷等元素。

早期的火星生命探尋是直接探測火星的生命活動，探測結果表明，當今的火星表面沒有任何生命活動的跡象和科學證據。科學家轉變思路，尋找火星生命跡象關鍵要找到液態水。有液態水就可能有生命的孕育，所以第二步就是去尋找火星上的液態水。在火星上拍到的很多照片表明，火星曾經有過大量水體活動，如干枯的河床和湖泊，火星乾枯的鹽湖殘留的鹽類與地球死海的鹽類相似，表明火星湖泊的水體屬於高濃度的滷水。就像地球南北極一樣，火星南北極有大面積冰蓋，這些冰主要是乾冰，但是也有水冰。

拍到的照片證明，火星的北半球完全是一個典型的乾涸的海盆地，有很多河道流向這個海洋，還有很多湖泊的遺址。當然現在火星表面沒有液態水，但是既然古代有水，是不是那個時候有生命？人類抱著這個期望到處找水，結果有了一些新的發現。

比如，探測器在火星的同一個地方拍到的照片顯示，1999年8月，那裡是一個陡巖，但到了2005年9月，陡巖塌方了，且有像紅色水流的東西湧出來，並在下游形成了沖積扇。這表明，火星表面以下有水體埋藏。還有，當年“鳳凰號”降落的時候支撐腿上有水柱，後來慢慢消失，這表明大氣中可能有水。

中國將在2020年左右發射的火星探測器就有一個任務，要把火星地下水的分佈全部探清楚，包括究竟還有多少、是怎麼分佈的。科學家們通過模型計算出，曾有大約100米厚的水覆蓋了整個火星。既然有那麼多水，難道真的就不會有生命嗎？所以大家希望通過追蹤水的痕跡來發現生命。

三聯生活週刊：還有哪些證據，是火星上曾有生命的標誌呢？

歐陽自遠：火星大氣的主要成分是二氧化碳，科學家後來發現火星大氣裡有甲烷，也就是天然氣。一般甲烷有兩種來源：一是生命活動誕生的，二是非生命活動合成的。所以這也可能是生命存在過的線索。美國在“好奇號”上火星之前做了大量的準備工作，就是要測出甲烷到底是生命活動產生的還是非生命活動的化學合成產生的？但至今都沒有結論。

還有一個辦法，火星上有一些岩石會掉到地球上來。中國南極考察隊曾在南極找到1.23萬塊天上掉下來的石頭，有的來自月球，有的來自太陽系其他小天體，其中有兩塊就是從火星掉下來的。科學家們對火星隕石做了很多研究，特別是1984年在南極找到的ALH84001火星隕石，電子顯微鏡下看到這裡面有很多小蟲子的形狀，截面也有，非常漂亮。這是不是36億年以前火星上的細菌？

在地球上36億年前已經產生了最低級的生命，火星也許同時產生這樣的低級生命。但絕大部分科學家認為這可能是南極冰的汙染，是地球生物。另外很多自然界的成因也可以形成這種小蟲子一樣的東西，並不能說明它就是過去火星的生命，所以仍然沒有結論。

最近落在摩洛哥的一塊火星隕石是由中國科學家領銜研究的，就是Tissint隕石。這塊隕石裡發現了很多碳的顆粒，在電子顯微鏡下，科學家們對碳的顆粒做了碳同位素分析，結果令人振奮。因為碳的同位素組成非常像地球上的生命物質來源的碳的同位素，表明火星曾經出現過生命。

這件事情轟動了世界，緊接著半個月以後美國國家航空航天局的“好奇號”探測車在火星上鑽孔取樣也找到了這種碳顆粒，這一下子使大家非常振奮，這是目前為止關於火星曾經有過生命這一問題的最好結果。但是最終要證明火星曾經有過生命，一定要在火星過去的三十幾億年的沉積岩裡找到化石，才可以確證它以前真的有生命，所以征程還很遙遠，任務很艱鉅。但我相信，科學家們一定會堅持到底，一定要把這個問題搞清楚。

三聯生活週刊：中國的探測火星任務是如何安排的？為什麼會選在2020年發射？跟之前的探測有什麼區別？

歐陽自遠：中國在2020年左右有一個發射火星探測器的窗口，大概在年初將發射中國的第一個火星探測器，約在年末到達火星。火星探測受到限制，不是你想什麼時候去就能去的。火星是太陽附近的第四個行星，地球是第三個。大家共同繞著太陽轉，有時候地球在太陽這邊，火星在太陽那一頭，你根本沒有辦法到達火星。所以，科學家們算來算去有一個窗口，大概26個月有一次機會，錯過發射窗口，就必須26個月以後再來一次。“機遇號”軌道就是這樣選的。

我們現在的配置是發射一個火星衛星繞著火星飛，全面、系統、綜合性地探測火星。同時，我們還有一個火星車要著陸在火星上。我們第一次去，首先要對火星整體有個瞭解，人家做過的也得幹。比如做火星的地圖，要做得比別人好；探測火星表面土壤的類型、分佈、成分和成因，我們要測定火星表面各種類型的岩石是怎麼分佈的，不同成因的岩石分佈面積有多大，進一步研究火星的地質演化等。

火星大約在10億年前全球性的內稟偶極子磁場消失，形成了特殊的多極子磁場，我們要探測不同區域的磁場強度和特徵；我們更想做的是要探明火星地下水的分佈，估算火星地下水的總量，因為我們還是關注火星的生命，還是期望能夠找到火星的生命。地下水也牽扯到以後對火星的改造利用等，這些都是有關係的。

“好奇號”被稱為“火星車之王”，是把巨大的實驗室搬到火星上。大概誰也超不過它，很龐大、很重，我們沒有那麼重的火星車。從儀器的多少和儀器的精度、探測能力來說，恐怕別的國家很難做到“好奇號”這種程度，但是我們可以利用別的辦法，如火星軌道衛星和火星車相結合，天上、地上聯合起來探測，這也是我們設計的特色。

三聯生活週刊：火星的環境這麼惡劣，經過怎樣的改變才能適應人類的生存，變成另外一個地球呢？

歐陽自遠：在地球上，我們呼籲減排，不能釋放更多的二氧化碳，主要是因為溫室效應會讓溫度不斷升高，導致很多嚴重的後果，比如北極和南極冰蓋融化，海平面上升，一些地勢低窪地區甚至會被大水淹沒。

但是在火星上，卻是排放越多越好，這樣使它提高大氣層的濃度，增加大氣層的溫室效應，以提高火星表面溫度，讓火星冰蓋的乾冰昇華和水冰融化，乾冰昇華增加大氣層的二氧化碳濃度，製造溫室效應，然後慢慢出現液態水，再逐漸一步一步改造。

下一步改造大概需要經歷七八個步驟，這需要一個世紀到兩個世紀的努力。剛開始登陸火星後，必須居住在密閉的地下或地面的艙室裡，也許最好的方式是用機器人上去，發揮它們的智能作用進行火星改造。

隨著火星表面的溫度上升，有水流存在，人類就可以選擇培育能促進光合作用的菌類和苔蘚，在火星上逐步開展植樹造林計劃。光合作用使二氧化碳逐漸變成氧氣，進一步培育出能釋放更多氧氣的超級植物，加快火星上氧氣的增長速度，逐步改變火星大氣的組分。

大氣濃度和氧氣濃度提高後，未來的火星居民可能不用穿太空服，就可走出戶外，普通飛機也可以在火星上起降。這樣就將紅色的火星逐步改造成一個綠色的火星；大量水體的出現，則將其逐步改造成一個藍色的火星。通過人類的智慧和努力，火星完全可以改造成生機盎然的小地球，再現青山綠水，成為人類的第二家園。到那時，地球和火星都會處於太陽系的“宜居帶”裡。這顆貧瘠的行星將成為一個擁有蔚藍色天空、綠色平原、藍色湖泊和生態環境友好的新世界，地球－火星將成為人類社會持續發展的姐妹共同體。