我们能在火星上建基地吗？

2022-03-01钱航张新龙

知识就是力量 2022年2期

钱航张新龙

寻找地外生命，永远是人类的终极追求之一。1975年8月20日和9月9日，美国国家航空航天局（NASA）分别发射了海盗1号火星探测器和海盗2号火星探测器，用于探索火星上是否存在生物。

它们“两兄弟”在火星着陆后，着陆器上的科学仪器就马不停蹄地开展了4项生物实验——气象质谱实验、气体交换实验、标记释放实验和热解释放实验。

其中，标记释放实验提取了火星土壤样本，并注入含有放射性碳-14的营养液，加热后存放在海盗号内部的昏暗环境中。两个月后，科学家们对样本进行检测，看是否出现二氧化碳和甲烷等放射性的代谢气体。如果火星土壤中存在微生物，会代谢有机化合物，并释放出二氧化碳，实验结果将呈阳性，否则为阴性。

而实验结果令人极其震惊——海盗1号和海盗2号相距6500千米，但是它们的标记释放实验都呈阳性。不但地表土壤产生了这样的结果，就连岩石下方的土壤也产生了阳性结果。

海盗号火星探测器生物实验仪器结构图（供图/钱航）

这是否意味着，火星土壤中存在微生物呢？

答案是否定的。因为其他3项实验都产生了阴性结果。所以最终的报告显示，无法提供明确的证据证明火星存在活着的微生物。

在此之后，又陆续发现了一些与火星生命有关的证据。比如，1996年，科学家在一份火星陨石样本中，发现了类似细菌的结构。但是，科学家认为，这种结构也可以用非生命过程解释。

后来，科学家们从一份具有30亿年历史的火星岩石样本中发现了有机分子。虽然这不足以说明火星上一定存在生命，但对于寻找地外生命而言，这些发现无疑是个好兆头。

星艦（供图/钱航）

位于中国甘肃省的火星1号基地

人类除了在火星上搜寻生命的痕迹，还有一项重要任务，那就是踏足火星，然后在火星上建立基地，最后移民火星。

2017年，美国太空探索技术公司（SpaceX）宣布将建造大型航天器前往火星，这个航天器就是星舰。

人类也在地面上模拟了火星的生活，比如中国在甘肃省建立了火星1号基地。该基地还原了火星环境，既可以进行太空科学相关研究、实验和模拟训练，又可以开展火星主题的天文、航天类科普教育活动。或许在不久后，人类真的能成功踏上火星。

如果人类真的可以到达火星，火星上的宜居之地在哪里呢？

答案是火星的两极区域。2018年，科学家在火星南极的冰盖下发现了一个宽20千米的地下大湖。这是人类首次确定火星上存在液态水。尽管这个地下湖水很咸，是滩“卤水”，但这一发现激励着科学家们继续热情高涨地在火星上寻找宜居水系。

天问一号传回的火星北极冰盖图像（图片来源/国家航天局）

火星的另一处宜居之地是火星赤道的天然洞穴以及地表的熔岩管道。这些地方可以使人类免受辐射的危害。而且在洞穴或者管道下面还可能存在地热能源，可以让人类生活在适宜的温度中。

而火星北极和赤道之间的大平原地区也是不错的选择。这里地势平缓，适合火星载人飞船登陆。而且，这个区域长期存在着火山喷发，埋藏着许多宝贵的矿藏。

要保障火星航天员的生存与生活，就需要空气、水、食物与能源。

利用太阳能和核能已经在火星巡视器上被证明是可行的。太阳能电池板可为未来生活在火星的人类提供能量，大型同位素温差发电机也可以成为它的辅助设备。

火星地下有3%的水冰，北极冰盖底部也含有大量的水冰，简单加热就可以获得液态水。

我们在地球和空间站上已经试验了各种种植技术，比如无土栽培。相信在火星基地里，种植和收获作物也不是难题。

氧气可以通过加热高氯酸盐得到，也可以通过电解水得到。二氧化碳就更好获得了，火星大气的96%都是二氧化碳，两极也有干冰形式的二氧化碳存在。当然，我们也可以尝试在火星上种植植物，或者培养藻类或者细菌，以制造氧气与二氧化碳。

不过，想在火星上生存，还存在着各种问题。比如，火星的发射窗口是26个月，人类在太空中生活的最长纪录也只有437天。而且在火星上长时间停留可能会给人类带来难以磨灭的生理和心理影响。这需要人类的航天技术更进一步发展才行。

人类的好奇心永不熄灭，对于火星的探索永不停止。相信在将来的某一天，人们一定可以登上火星，完全揭开火星神秘的面纱，解答关于火星的疑问！

环绕器与火星合影（图片来源/国家航天局）

2022年1月1日，中国国家航天局发布中国首次火星探测任务天问一号探测器从遥远火星传回的一组精美图像，图像包含环绕器与火星合影、环绕器局部特写、火星北极冰盖、祝融号火星车拍摄火星地貌等内容，展示环绕器、祝融号火星车工作状态及获取的火星表面形态。

截至2021年12月31日，天问一号环绕器在轨运行526天，当前距离地球约3.5亿千米，通信时延约19.5分钟;火星车在火星表面工作225个火星日，累计行驶超过1400米。目前，天问一号任务正在按计划开展探测和相关测试，共传回约560GB原始科学数据，两器状态良好，运行正常。巡视探测期间，祝融号火星车高效运行，获取了巡视区域地形地貌影像、行驶路径磁场信息和地下剖面结构信息、岩石、沙丘等典型地物的成分信息、温度、气压、风向、风速气象信息等第一手科学数据。