火星:好奇与传奇

火星全景图(球体)

惠更斯为人类记录下了第一幅火星地貌素描图,画面上的主角就是他命名的“大流沙”——从地面望远镜望去最容易看见的标记。

洛厄尔当年绘制的一幅火星运河图。

向火星进发 (科学幻想画)
从前两年人类模拟登陆火星的“火星——500”试验,到最近几个月第三代火星车“好奇号”成功登陆火星并开始工作,人类又开启了火星探索的新征程。
从古到今,这颗红色的星球一直牵引着人类的视线。可以说,没有一颗行星能够赢得比火星更多的关注,没有一颗行星能够像火星那样激发起人们丰富的联想,并且在人类文化中占有如此重要的地位。
事实上,也正是有关火星的种种新奇美妙的幻想,以及对了解地球以外世界的渴望,才拉近了科学和大众的距离,并激励那些太空时代的先驱者们,坚持不懈地进行探索和思考。
重温人类火星寻梦的漫漫旅程,真可谓悬念叠出、趣味盎然。
太像地球了
随着望远镜性能的改善,天文学家得以进一步分辨火星的表面特征。在对火星的观测上,最早取得一些有价值的发现的,是荷兰物理学家和天文学家克利斯蒂安·惠更斯(1629~1695),是他第一个注意到火星表面上有不同的标志。
1659年,惠更斯在火星微红色的圆面上辨认出了一些白色斑点,它们规律地出现,并随着行星的转动而转动。他还看到了一块模糊的三角形黑斑,并称之为“大流沙”(今天人们管它叫色蒂斯大平原),这是人类第一次观测到火星的地表特征。
通过追踪观察“大流沙”这个明显的标志,惠更斯断定火星的自转周期与地球几乎一致,大约是24.5小时。意大利天文学家卡西尼也通过研究火星上的地表特征,在1666年测出了火星的自转周期:24小时37分钟——现代的有效计算已经证实:火星的一“日”为24.623小时,即24小时零37.5分钟。
1673年,火星对人类探测太阳系作出了另一项重要贡献——卡西尼测定了火星的视差,使人们第一次知道了行星之间的真实距离。接着,他又依据开普勒的行星轨道模型,第一次测出了地球与火星间的距离约为8000万千米。
将近100年过后,1781年,英国天文学家威廉·赫歇尔(1738~1822)通过观察、分析得出结论:火星上的标志移动的方向与火星自转的方向相同,火星自转轴的倾斜方式也跟地球非常相似。因此,火星和地球一样有四季的变化。3年后,赫歇尔又通过观察证实:火星的北极和南极都有冰冠,而且它们在一年过程中从增大到消融,跟地球冰雪极冠的变化一样。此外,赫歇尔还首先观察到了火星表面稀薄的大气。
这样看起来,火星比我们在天空中见到的其他任何一个天体都更像地球。正因为如此,当时的许多学者都热衷于研究火星。这种热情也鼓舞了更多的人以更大的热情去观测火星。火星,俨然成了天文学研究和天文观测的明星。
“水道”与“运河”
1887年8月,意大利天文学家乔万尼·斯基帕雷利(1835~1910)在用一架性能优良的望远镜观察火星,耐心地捕捉着火星表面的细节。随后,他绘制了一幅非常精致的火星表面图。
斯基帕雷利通过观察发现,这颗红色星球的表面散布了深色和浅色的斑点。依惯例他把深色的斑点称为“海洋”,把浅色的斑点称为“大陆”——当时所有的天文学家都认为火星上的暗区是水域,亮区是陆地,而极冠无疑是冰。他另外还注意到一个细节:火星表面有一系列非常规则、非常细的暗纹。如果用暗纹把一些较大的暗区连接起来,就好像是海峡连通着两片大海一样。
1893年,斯基帕雷利撰文指出:火星是一个变化着的星球,它不断融化着的极冠,好像形成了一个暂时的海洋环绕在北极周围,而那里的水通过“水道网络长距离地流散开去”,这些水道构成了“一个真正的水文系统”。
其实,早在1869年,另一位意大利天文学家彼得罗·安杰洛·塞奇(1818~1878)就已注意到了这种情形,并将那些暗纹称为“canali”,意思是“水道”——沟通两片大水域的一条细长水域的普通说法。
斯基帕雷利也同样使用了这个名称。应该指明一点:“canali”在意大利语里有“自然河道(水道)”与“运河”的双重含义,当年斯基帕雷利取的显然是前一个意思。而且,他发现的水道比塞奇报告发现的更细、更长,数量也更多。
可问题在于,“canali”这个意大利语词汇被译成英语时却成了“canal”,而不是更确切的“channels”。这样,人们就按“运河”来理解了。运河是指人工挖成的可以通航的河,它隐含着人工设计的意思,跟自然形成的流水沟槽差别不小。
从水道到运河,这一误译迅速打开幻想之门,引发了人们对火星文明世界的丰富联想。在许多人眼里,地球以外存在智慧生命的证据终于找到了,火星很可能也是生命的栖居地。
人们还注意到这样一个有趣的现象:当火星的一个半球正逢夏天的时候,它的极冠缩小了,就好像融化了一样;而同时暗区变得更宽阔,好像被那些融化了的冰浇灌了似的。一个合乎逻辑的推测是:古老的、技术比我们先进的火星由于引力场太弱而使得气体很容易逸散,火星人正在逐渐失掉水分,面临着巨大的危险。因此,他们建造了一条条庞大的运河,以便从最后的行星蓄水池——极冠中取出所需的水。
于是,火星观测史上交织着种种幻想、臆测和争论,并且经久不息的一个“奇怪的时代”开始了。
既顺理成章又不可思议
斯基帕雷利宣布发现了火星水道的消息,令一个对火星情有独钟的名叫洛厄尔(1855~1916)的美国富翁激动不已。他积极加入到探测火星运河的行列中来,甚至比专业人士还要痴迷和投入。
1894年,火星又将到达大冲的位置。洛厄尔自掏腰包,在美国亚利桑纳州弗拉格斯塔夫附近的小山上,建造了一座装备精良的私人天文台。在那里,洛厄尔孜孜不倦地观察火星运动,拍摄火星照片,绘制火星详图。
洛厄尔用15年时间拍下了数以千计的火星照片,在他详细绘制的火星图上有超过500条的运河。他以自己丰富的想象力,描绘了一幅火星智慧生命面对干旱争取生存的悲壮画面。
这一年的8月,洛厄尔发表了他的第一篇关于火星的文章。在描述了他对火星运河而不是云层的观测之后,他写道:“运河的存在有这样一个理由,那就是在缺少雨水的春季,这样的灌溉系统是其广阔大陆上的生物生存的需要。”在1906年出版的《火星及其运河》一书中,洛厄尔甚至写道:“火星的居民是某种奇怪的生物,他们的样子对我们而言,既顺理成章又不可思议。”
洛厄尔的“学说”使许多人信以为真。但是,来自科学界的异议也不少。一些学者认为,洛厄尔的“学说”不过是一厢情愿的想象,有几位天文学家还对此提出质疑。如火星卫星的发现者霍尔和另一位美国天文学家、木星第5颗卫星的发现者巴纳德就宣称:自己虽然也仔细地观测过火星,但却根本看不到一条运河。巴纳德认为,洛厄尔看到的运河是在视力分辨极限条件下,对一系列小的地形特征和峡谷产生的错觉。
1907年,英国著名生物学家、自然选择进化论的提出者之一华莱士(1823~1913)撰文反驳洛厄尔的“学说”,他写道:“在任何解决缺水问题的计划中,如果想借助运河,令其穿过赤道进入另一半球,穿过那可怕的荒漠地区,而且又曝晒在洛厄尔先生所描述的那种炎炎晴空之下,那么这种计划就将是一群疯子的行为,而绝非智慧生命所为。完全可以断言:甚至流不出100英里,所有的水就会蒸发殆尽,或者渗入地下。”
英国天文学家蒙德(1851~1928)对发现火星运河也持错觉论,并在1913年做了一个实验:他先在几个圆圈内点上一些模糊的不规则的斑点,然后让一些小学生站在几乎很难看清圈内东西的地方,让其画下他们所看到的东西。结果,孩子们画出了与洛厄尔所绘火星运河极为相似的直线。
洛厄尔花费了后半生的大部分时间来观测火星、搜集运河存在的证据。他始终相信自己的仪器和眼力,相信自己有了重大发现。可洛厄尔终究还是错了。今天,人类发射的探测卫星已经进入环绕火星的轨道,“海盗号”也已在火星表面着陆,它们拍摄的火星照片比洛厄尔的观测结果要详尽得多,但是并没有发现被大肆渲染的运河网的任何支流和水闸。
特别是“水手9号”于1971年12月拍摄的照片,彻底证实了火星上真的没有什么运河。现代天文学家认为,洛厄尔等人的观测结果之所以引出了错误的结论,部分原因也许恰恰是由于他们先入为主地带着“火星上存在生命”的框框去思考问题。



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