火星，我们来了

“人类源自星尘，地球在宇宙中就如一粒尘埃。”“宇宙比任何人所能想象的还要大，如果只有我们，那就太浪费空间了。”著名天文学家卡尔·萨根这样说。他用自己丰硕的科研成果和优美的科普语言鼓励着一代代青少年，走向探索星辰大海之路。

近日，我国首位获得卡尔·萨根奖的学者——中国科学院国家天文台研究员郑永春博士，应著名公益科普论坛“墨子沙龙”邀请，来到中科大附中为青少年们带来一场关于火星科考的寻梦之旅。

从探月征途中起步

地球是人类诞生的摇篮，寻找地外家园的想法一直在人类心中涌动。系外行星是否存在生命？除地球外的其它行星是否宜居？这些始终是科学家反复研究和争论的话题。科普演讲一开始，郑永春便用图文并茂的形式、通俗易懂的语言介绍了八大行星的行星科学知识，把同学们的目光引入深邃的太空。

首先被人类寄予厚望的是月球。作为地球唯一的卫星，月球的结构和地球非常相似，也由壳、幔、核构成。自古以来，月亮被人类寄予了很多美好的情感。东西方诸多神话传说，都为月亮增添了几分神秘色彩。

1969年，美国宇航员阿姆斯特朗，从阿波罗11号登月舱中走下，踏上月球的土地。“这是我的一小步，却是人类的一大步”，阿姆斯特朗的这句话也成为了人类在月球表面说出的第一句话。这是人类运用自己的智慧，第一次挣脱地球的束缚，踏上新的土地。在阿波罗六次登月任务中，共有12名宇航员登陆过月球，并带回382公斤月球样品。

除了宇航员登月，几十年来各式各样的月球探测器也拍摄了大量珍贵的月球照片，传回地球以供分析。利用月球的样品、影像，在各种分析技术的加持下，月球的环境、月貌、历史一一展开。

“月球上虽然没有玉兔和嫦娥，但是蕴藏了无数关于宇宙起源和演化的秘密。”郑永春说。在对月球的探索中，中国人后来居上。从2007年的嫦娥一号开始，中国的探月工程如火如荼，计划用十几年的时间，实现绕、落、回三步走。2019年1月3日，人类第一个到达月球背面的探测器——“嫦娥四号”发射成功。随着“嫦娥四号”在月球背面成功着陆，世界上第一张近距离拍摄的月背影像通过中继星“鹊桥”传回地球，月球背面的秘密随之对人类展现，利用月球车“玉兔二号”搭载的测月雷达，人类获得了月球背面地下浅层的第一张雷达图像以及月表下物质特性参数。预计2020年，中国人可以实现从月球上采样返回。提及中国探月工程，郑永春难掩兴奋和自豪。

向拓展地外家园迈进

探月打开了人类探索宇宙征程的大门。在太阳系的行星中，只有火星有着与地球相似的结构、自转角度、地质地貌等因素，因此火星上不仅仅有四季更替，还有与地球相似的大气层。这些与地球相似、能够保证人类生存的基本条件，让火星成为人类拓展家园的首选。有不少学者都认为，火星的现在就是地球的未来，因而开展火星探测和研究，对于认识人类居住的地球环境，特别是认识地球的长期演化过程，是十分重要的。

正由于人类无限的向往，社会上流传着很多关于火星的传说。郑永春用已经掌握的科学知识向同学们辟谣：所谓逼真的“火星人脸”“晒太阳的火星人”等图案只是火星上特定形状的山和石头，“火星人修建的人工运河”原来只是科学史上的错误……郑永春总结说：“科学家也会犯错，而科学的价值就在于它可以修正错误、接近真理。”

自1960年前苏联向火星发射了火星1A号探测器，几十年间，又相继有多个国家发射出数十个火星探测器。针对火星的探测任务，主要包括探索火星的生命活动信息，比如火星过去和现在是否存在生命、火星生命生存的条件和环境、对生命起源和地外生命的探测等。针对火星本体的科学研究，包括对火星磁层、电离层和大气层的探测与环境科学，比如火星的地形、地貌特征与分区，火星表面物质组成与分布，地质特征与构造区划；对于火星内部结构、成分，火星的起源与演化也将进行进一步的研究和探索。

根据已登陆火星八年的美国“好奇号”火星探测车传回的照片，显示了在火星表面曾有河流存在的遗迹，而“凤凰号”甚至发现，现在火星的空气和土壤中还含有水分和甲烷。这些对于火星上是否存在过生命、会不会也是其他生命的家园等问题，在郑永春的演讲中不断被抛出，激发了同学们一波又一波的兴趣。跟着演讲图片展示，同学们认识了火星探测轨道器、着陆器、巡视器等一批人类探索火星的“好帮手”。

“天问一号”追寻千年梦想

两千多年前，我国伟大的浪漫主义诗人屈原，在所著长诗《天问》中，对天地、自然和万物发出了永恒的疑问；两千多年后，我国科学家将我国首个火星探测器命名为“天问一号”，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技不断创新永无止境。7月23日，带着中华民族千年期盼，“天问一号”火星探测器踏上4亿公里、近10个月的漫漫旅程，向着火星展翅飞翔，拉开了我国行星探测的大幕。

郑永春还介绍说，除“天问一号”外，美国、阿联酋的火星探测器也都于今年7月从地球出发，奔向火星。“都选择在7月出发，这可不是巧合。”郑永春向同学们揭秘了背后的原因。原来，今年的七八月是火星探测的“窗口期”。在这段时间内，火星在地球前方44度，此时探测器可以沿着霍曼转移轨道，用最省能量的方式前往火星。一旦错过，就需要再等26个月。郑永春博士的演讲中，不仅描述了地外探索的浪漫，也不回避航天和天文事业的艰难，短暂的窗口期、地外天体未知的环境、宇航员远离地球的衣食住行，每个细节都考验着人类的智慧和恒心，也彰显着人类的伟大。

深空探测的深度与广度直接取决于一系列关键技术的突破和支撑，这些关键技术包括深空轨道设计与优化、自主技术、能源与推进、深空测控通信、新型结构与机构、新型科学载荷技术等。中国科学技术大学独立研制的火星环绕器有效载荷火星磁强计，已经随“天问一号”成功发射，它可以获取火星空间磁场环境高精度数据，助力科学家全面准确地测量火星空间边界层，探测火星南部局地岩层的剩磁及火星感应磁层，研究近火空间处的行星际等离子体和行星际磁场，同时还会结合其他载荷仪器对火星大气中的粒子逃逸等问题开展研究。

在报告会最后的圆桌提问环节，中学生们大胆提出了自己对于星际移民的设想。郑永春对孩子丰富的想象力和无畏的探索精神表示赞同，他说：“地球是人类的摇篮，将来会成为人类的故乡。月球是地球唯一的天然卫星，将来会成为永不坠落的天然空间站。火星是最像地球的行星，将来会成为太阳系文明的重要分支。”

郑永春描述说，回望我们所居住的地球，繁华富庶之地，千百亿年前可能也曾一片荒芜。人类经过克服万难、改造环境，一代又一代的劳动，才建立了如今的美好家园。未来，人类向其它星球的进发也是如此，必须经过无数艰辛改造，才有可能成为适宜人类定居的星球。无论结果如何，人类的勇气和执着，将永远被镌刻在瀚海星云中。

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