【妙趣科学】颤抖吧火星！外星机器又入侵了！

首先让我们隆重介绍一下火星的两位最新访客：美国宇航局的“美文”号（Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, MAVEN）和印度空间研究组织的“妈咪”号（Mars Orbiter Mission，MOM）。前者的全称是“火星大气与挥发物演化任务”，顾名思义，主要工作在于研究火星大气；后者的全称是“火星轨道器任务”，是印度第一枚行星际探测器，主要定位是进行技术探索和示范。这两位访客还幸运地赢得了10万年一次的“宇宙大抽奖”，将借助10月的“赛丁泉”彗星飞掠火星的事件，“客串”一回彗星探测器。

人类已经成功进行过几十次火星探测任务了，“美文”号何德何能，要耗费5亿美金去一个人们已经去过N次的地方？而且居然连个照相机都不带就上去了，如何发挥善于自拍卖萌的光荣传统啊？其实，“美文”号是为了解决一个大秘密去的。这个故事说起来可谓是跌宕起伏激动人心，各位看官且坐下，让我们慢慢道来。

自从1877年意大利天文学家夏帕雷利发现所谓的“火星运河”之后，关于火星智慧生物的科幻作品便经久不衰。（夏帕雷利将这些特征用意大利语称为canali，意思是海峡、沟渠状物，结果英国人将这个单词翻译成canal，又被引申为人工开凿的“运河”，故许多人理解为火星上发现了人工运河。）直到1965年美国的“水手”4号探测器飞掠火星，传回了人类历史上第一批火星照片——也是第一批在地球以外的行星拍摄的照片，显示火星是一颗没有液态水和生命的死寂世界。这批照片震惊了全世界，火星人的传说似乎至此就偃旗息鼓了。

1965年“水手”4号拍摄的火星表面。

然而，故事如果就这么结束未免也太没劲了。1976年抵达火星的“维京”号轨道飞行器拍摄到洪水侵蚀的山谷和大规模的冲刷平原，表明火星上曾经存在 大量液态水。进一步分析显示，其中某些峡谷曾经的水流量可达长江的好几倍。2002年入轨的“火星奥德赛”号探测器的观测表明，火星地表以下存在大量水冰，整个行星的等价储水量至少相当于100个青海湖。

2003年底到达火星的“火星快车”号探测器更是有轰动性发现：火星大气中竟然存在微量甲烷！由于甲烷会很快被紫外线分解，这一发现表明火星上存在甲烷的固定来源。这一来源可能是微生物，因此对甲烷的研究将是接下来火星探测的重点之一。2008年登陆火星表面的“凤凰”号登陆器更是在火星表面掘出了少量冰粒。

这一系列发现让人们意识到，火星过去很有可能像地球一样，是一颗充满液态水的行星，说不定曾是生命的乐园。但为什么如今的火星寒冷而干燥呢？

一个直接的解释是：现在火星的大气层太稀薄了，“被子”太薄，导致火星表面太冷，不能支持液态水的长期大量存在。那要如何才能有较厚的大气呢？这就需要较强的行星磁场的保护了，否则大气分子就会被太阳风吹跑。

现在，无数证据表明，火星也曾经是一颗“水星”，那时的它必然也有较厚的大气和较强的磁场。很不幸，出于我们目前还不太清楚的原因，火星的磁场开始 逐渐减弱，这使得太阳风长驱直入，将大气分子（包括水蒸汽）带入太空中。据估计，从“蓝色火星时代”到现在，火星损失了99.5%的大气。所以，事情的发展看来是这样的：火星曾是一颗“蓝色行星”—>火星磁场减弱—>太阳风吹跑了大气层以及大气中的水汽—>火星越来越寒冷干燥。

为什么火星磁场会减弱？我们现在无法时光倒流回去看看为什么，但我们也许可以研究一下现在的火星是怎样慢慢损失它的大气的，从而获得火星“生病”的线索。这就是“美文”号的主要工作。

“美文”号携带有8件仪器，其中半数仪器（太阳风离子分析仪、太阳风电子分析仪、太阳高能粒子探测仪、磁力仪）用于测量太阳风和火星电离层的相互作用，另2件仪器（超热离子与热离子成分分析仪、朗缪耳探测仪）用于测量电离层离子的逃逸情况，剩下的2件（远紫外光谱仪、中性气体与粒子质谱仪）则用于观测火星大气的详细组成和特性。

“美文”号虽然没有携带照相机，但正如医生并不一定非得拍照片才能知道病人为什么生病一样，“美文”号的数据将能大大增进我们对火星“病况”的了解，进而弄清楚火星如何从一颗宜居的“蓝色行星”演化成如今冷酷的“荒漠行星”。

当“美文”号到达火星的时候，在火星表面，“好奇”号火星车也准备开始攀登夏普山。

“妈咪”号是印度新兴的太空探测计划的又一个“第一次”。尽管是初出茅庐，但看来印度人并不甘心为美国人做陪衬，他们也提出了非常有竞争力的科学目标。“妈咪”号搭载有5件科学仪器，其中莱曼-α光度计和火星外大气中性粒子质谱仪可以用于研究火星丢失水分子的情况，甲烷探测器也切入目前最热门的“甲烷问题”，彩色相机和热红外光谱仪可以用于研究火星表面的化学性质。

“美文”号已经在9月22日10:24（北京时间，下同）成功进入火星环绕轨道；“妈咪”号将在9月24日10时进行入轨制动，如果顺利的话，印度空间研究组织将成为世界上第4个成功到达火星的机构，同时有望借助“宇宙彩票”的机会，成为第5个成功开展彗星探测的机构。

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