星空万象
自从人类诞生以来，就一直很好奇宇宙中的某个角落是否有着跟我们一样的智慧生命存在。
中国人梦想着飞向月宫，现在的科学研究已经确认，月球上一片荒凉，没有生命，只有偶尔落下的陨石在月球表面砸出大大小小的坑。
那火星上现在有没有生命存在？最近的一项研究引起网民们的高度围观和热议：火星曾存在相互连通的地下湖泊，而且还有着生物生存必需的矿物质。
太阳下的火星和两个卫星（图片来源：NASA）
火星上在过去是否有生命存在？其实这个问题经过了漫长的探索。
历史上曾深信火星有生命？
1877年，火星离地球特别近，意大利天文学家夏帕雷利用望远镜观察火星，发现火星上有一些类似河道上的一样的地形。
这种结构被后来美国的研究者洛厄尔认为是运河。“火星上有运河”，对于当时一直寻找外星人的科学家来说是一个非常大的鼓舞。
火星和传说中的运河（图片来源：spacecom）
由于这些河道在望远镜中看起来非常笔直，洛厄尔论断，这些运河一定是火星人造的引水工程，把南北极的冰山融化的水引到需要的地方，是火星版的“南水北调”工程。
火星人攻击地球（图片来源于网络）
1938年10月31日，美国的万圣节前夕，美国哥伦比亚广播电台播放了一部关于“火星人入侵”的广播剧，让很多听众以为火星人真的入侵了地球，甚至开始逃离据说是火星人登陆点的新泽西州。
虽然关于这场混乱的规模后来一直有争议，但当时应该有不少人相信火星上真的生存着和人类一样的智慧生物，而且科技水平远远高出地球人。
火星上真的会有生命吗？
随着太空时代的来临，关于火星的种种遐想都被残酷的现实所取代——
那个巨大的冰盖不是水冰，而是固态的二氧化碳，俗称是干冰。
那些笔直的运河被后来的科学家证实是对望远镜中火星的一种误读。
因为温度和大气压很低，火星表面没有液态的水，即使水在火星上存在，也只能以水蒸气或者冰的形式存在。
火星的大气非常稀薄，大气压力不到地球表面大气压力的百分之一。
由于火星离太阳比地球远，火星接受到的太阳光只有地球的40%。火星上的平均温度比地球要低，低到零下63度，在两极就更低了，难怪那里的二氧化碳都结成了干冰。
由于大气稀薄，白天和晚上的温差非常大，比如夏天的正午，温度可能超过30度，而到了晚上温度就在冰点以下了。
试想一下如果真的有体温和地球人接近的火星人生活在火星上，中午要开空调制冷，晚上还要开暖气。
虽然没有液态的水，也没有运河，但是科学家依然猜想火星可能存在着简单的生命，这是为啥呢？
火星表面甲烷的含量变化（图片来源：NASA）
2014年，好奇号火星车监测到火星大气中的甲烷含量在两个月内大幅增加，随后又很快消散。
甲烷是一种最简单的有机物，我们日常生活中用的天然气的主要成分就是甲烷。它主要是由生物活动产生的，比如天然气中的甲烷就是由动植物的尸体分解产生的。
“甲烷含量变化”这一现象的具体原因到现在还是一个谜，不过这开始让科学家又开始猜想火星生命存在的种种可能。
火星过去曾像地球一样宜居？
在四十六亿年前到三十七亿年前的这段时间，火星表面温暖湿润，火星那些看起来像是水冲刷出来的地貌形态也显示，当时的火星表面存在大量江河湖泊，而且最新的研究还表明，这些江河湖泊通过一个地下水系统连成一体，也就是说，水都是相通的。这些丰富的水资源加上浓密大气层，使火星就像今天的地球一样适合生命生存。
曾经温暖湿润的火星，经过亿万年的演化，为什么会变成了今天的一片荒漠？其中一个非常重要的原因就是来自太阳的太阳风。
火星与太阳风作用示意图
太阳本身有非常高的温度，表面的等离子体会象水蒸气一样脱离太阳重力的束缚，形成高速的等离子流。这些粒子和火星相互作用，使得火星的大气从火星上逃逸，形成像彗尾那样的粒子流。
地球因为有内禀磁场，所以能束缚大多数粒子，从而保住地球的大气层和各种生物。但火星的大气层非常稀薄，只有一个薄薄的电离层。太阳风和火星粒子相互作用是一个比较复杂的过程，它怎样导致火星粒子的逃逸过程，受哪些因素的影响，现在都是未知的谜。
中国的火星环绕器示意图
3月3日，我国的探月工程总设计师吴伟仁院士在回答两会记者提问时提到，我国将要在明年发射火星探测器探测火星。
这项计划包括一个降落在火星上的着陆器和一个环绕火星飞行的环绕器。火星着陆器将会继续研究火星过去的地下水系中可能存在的生命迹象。环绕器上搭载了一台粒子探测器，通过探测各种粒子的速度，以及这些粒子的速度变化规律，研究火星粒子的逃逸之谜。
期待我国火星计划的实施，使我们更好地了解火星和地球上生命的起源。
（本文作者系中科院国家空间科学中心研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划”学者）
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