“火星是太阳系内最难进行登陆的地方”
作者：苗千
火星为什么对人类如此重要，研究火星能够对人类有哪些启发？带着这些问题，本刊采访了欧洲空间局火星探测计划的项目科学家豪尔赫·瓦戈（Jorge Vago）。
“月亮是黑白的，而火星是彩色的”
三联生活周刊：在太阳系的所有天体中，为什么人类对火星的兴趣最浓厚？
瓦戈：火星是距离地球最近的邻居，而且有相当大的可能性，它在过去也曾经有过生命存在，这就让火星显得既能够到达，又非常的有趣——这是一个很不错的组合。以平均距离来说，金星比火星距离地球更近一些，但是很难在金星进行探测器的着陆操作（金星的大气压和温度都很高），而且由于金星完全被云层所覆盖，人类没办法在进行轨道上通过照相机拍摄金星的表面——人类需要利用雷达才能够研究金星的表面。月亮距离地球也很近，但是在月球的表面从来没有像火星表面一样河道纵横。当然，在太阳系中还有其他的一些天体也很有趣，比如木星和土星的一些卫星，但是相比之下它们都太远了。我总是说月亮是黑白的，而火星是彩色的！
三联生活周刊：美国航空航天局已经把几个火星车和火星探测器送到了火星表面，而与之不同的是，欧洲空间局的火星探测器，例如火星“快车号”卫星和火星微量气体任务卫星，都是在火星轨道上进行探测。这是否是因为美国航空航天局与欧洲空间局对火星探测的重点有所不同？
瓦戈：不是。这是因为在火星表面进行着陆非常困难和昂贵。相比之下，在火星轨道上进行探测就容易得多，因此欧洲空间局探测火星是从火星“快车号”卫星和火星微量气体任务卫星开始的。之后也曾前进了一小步，试图在火星表面进行着陆，但是很不幸，最终失败了，但是这也教会了我们很多东西。（注：欧洲空间局曾与俄罗斯联邦太空总署合作，计划在2016年10月让斯基亚帕雷利EDM登陆器在火星表面登陆，最终项目失败，登陆器在火星表面坠毁。）
三联生活周刊：除了从地球到火星的超远距离之外，发射火星探测器最大的技术难题是什么？
瓦戈：在任何地方进行登陆都是困难的，而在火星进行登陆会尤其的困难。对于月球来说，人类可以通过火箭直接到达月球表面，而对于金星和“土卫六”（Titan）来说，这两个天体都有致密的大气层，我们可以利用一个小降落伞进行登陆。相反的，对于火星来说，它具有一个我们无法忽视又非常稀薄的大气层，这就意味着我们需要一个很大的降落伞和一个非常复杂的火箭反转系统（Retrorocket System）。可以说那是太阳系内最难进行登陆的地方。
三联生活周刊：对火星的深入研究能否帮助人类更深地理解地球本身以及生命现象的本质？
瓦戈：我们不知道在地球上是如何产生生命现象的。大约44亿年前，地球上的环境开始变得适合生命出现，地球的海洋温度已经降了下来，可以允许在其内部发生一些有机化学反应。很遗憾的是没有那个时期的岩石样本保留至今。地球的板块运动让这些最古老的岩石处于高温和高压的环境中，抹掉了这些岩石上的痕迹。
而另一方面，火星是一颗相对较小的行星，并没有经历板块运动，因此人类可能在火星一些古老的区域发现一些历时40亿年未曾变化的岩石样本。因此，人类很有可能通过研究火星上一些极为古老的岩石而对地球的历史更加清楚。
三联生活周刊：目前欧洲空间局的科学家们对火星最大的好奇在于什么？寻找火星生命，理解太阳系的演化历史，还是另有其他方面？
瓦戈：（寻找火星生命和理解太阳系的演化历史）实际上这两点是相互联系的。“类地行星”形成和演化的条件对于在地球上出现生命现象也有根本性的作用，而且在火星，甚至可能在金星（在非常早的时期），也有可能出现过生命现象。研究我们的行星在婴儿时期的发展，也会帮助我们理解这些邻近行星在当时的状态。
三联生活周刊：我们如何判断在其他行星上存在或是曾经存在过生命现象？其中最明确的信号是什么？是大量的液态水、甲烷、某种聚合物，或是真正发现活细胞？
瓦戈：对于这个问题，并没有单一的“最明确的信号”可言，而是一些证据线索会被一起考虑进来。当我们同时考虑很多因素的时候，才能在某种程度上证明（或否定）在火星上曾经出现过生命现象。
这种“生命信号”（Biosignature）主要分为两大类型：一、被保存在岩石中的实体（或者有时也被称为结构性的）信号。比如说可以表明微生物群落存在的化石样本。二、化学方面的信号，比如一些只可能在生命系统中存在的有机分子——我们希望能够在火星发现其中的几种有机分子。甲烷可以看作是其中的一种可能的化学生命信号，但是单独发现甲烷的存在并不能证明生命现象的存在，你还需要发现其他几种生命信号同时存在才行。你需要把几种生命信号放在一起集中考虑，这才会强烈地指示出生命现象的存在。除非你能够发现几种相互独立的生命信号同时出现，否则就不能说证明了生命现象的存在。
三联生活周刊：如果人类在火星的地表以下能够发现大量的液态水，那么在其中发现火星生命的机会是否会大幅增加？
瓦戈：如果我们真的能够在火星地表以下发现液态水，那么发现火星生命的机会确实会大幅增加。目前我们认为，火星的液态水只有可能存在于极深的地表以下，深度为两公里左右，在那个位置上矿物柱（Mineral Column）重量所提供的压力可以维持水以液态存在。可能就像在地球上一样，现在仍然有一些微生物生活在火星的地下深处。
三联生活周刊：如果人类发现了火星生命，又将采取一些什么措施？火星生命会不会对人类构成一些潜在的威胁，比如说存在一些危险的火星病毒？
瓦戈：所谓的病毒只是极少量的遗传物质，只有把它们与宿主生物一同考虑的时候，病毒才是“活的”。那么可能存在的火星生命是否有可能对地球生命构成威胁？非常有可能的是没有任何威胁，但是我们也不想冒任何的危险。正是出于这个原因，对于火星探索任务，我们才有非常严格的关于宇宙的清洁规则和样品返回封装。
三联生活周刊：在可预见的未来，人类有没有可能在火星上发现值得开采并运回地球的矿物或能量源？
瓦戈：我相信有朝一日，我们能够在火星上发现一些资源可以帮助宇航员们在火星生活，但是我非常怀疑在火星上有任何东西，出于商业原因，值得被运回地球。
“我们希望首次研究火星的第三个维度：深度”
三联生活周刊：欧洲空间局在近期是否有将宇航员送上火星的计划？
瓦戈：近期并没有这样的计划，但是我们非常希望可以成为人类探索火星国际项目的一部分。
三联生活周刊：根据我的理解，地球与火星大约同时在太阳系形成，大约40亿年前，它们的初始条件也非常相似，那么是什么原因使两个行星看上去区别如此之大？
瓦戈：火星之所以在今天呈现出这样的状态，最主要的原因是它相对较小，没有能力维持一个致密的大气层。这很不幸。如果火星有金星那么大，那么时至今日它仍然可能拥有大片的海洋、河流和湖泊。
三联生活周刊：对于人类来说，有没有可能在未来重塑火星的自然环境，使人类有可能在火星表面生活？
瓦戈：我想对于一颗如此接近太阳，引力作用又很微弱的行星来说，维持一个致密大气层的难度非常大。
三联生活周刊：火星土壤对于人类来说是否有毒，人类有没有可能像电影里描绘的一样，在火星的土壤中种植蔬菜？
瓦戈：火星的土壤未必对人类有毒，但是它可能缺少关键的有机物作为养料，不过人类或许可以在火星土壤中添加这些养料。
三联生活周刊：我们是否期待，在未来能够在火星上观测到火山爆发的场景？
瓦戈：有迹象显示，即使是在10万年前，在火星上也仍然有火山活动。这对于地质时间来说就如同昨天一样。所以，为什么不呢？
三联生活周刊：欧洲空间局的“火星探测计划2020”将会在什么时间进行发射？
瓦戈：适合火箭发射的时间段（Launch Window）从2020年7月26日开始，大概有两个星期左右的时间可以进行发射。
三联生活周刊：现在美国航空航天局的“好奇号”火星车正在火星的表面搜集样本，而“洞察号”火星探测器装备了火星地震仪和钻头。那么对于欧洲空间局的“火星探测计划2020”来说，火星2020探测车（Exomars 2020 Rover）与科学研究平台相比之下有哪些特殊之处？
瓦戈：主要有三点不同：一、我们所计划的火星登陆地点是为了探索火星极早期的历史。火星2020探测车的登陆地点——欧克希亚高原（Oxia Planum）——形成于40亿年以前，当时在火星的表面还有大量的液态水流动。美国航空航天局所选择的所有登陆地点形成时间都晚于36亿年前，在那个阶段火星已经开始干涸了。二、火星2020探测车带有一个钻头，可以在火星土壤深度0到2米之间的范围内获得样本。这一点非常重要，因为火星的大气层非常稀薄，宇宙射线可以直接穿透进入火星的土壤，摧毁一些人类希望研究的有机分子。模型显示，想要寻找在火星土壤深处保存的生命信号，我们需要穿透大约1.5米的火星土壤。目前美国航空航天局的火星探测项目钻探火星土壤最深大约只达到6厘米。三、火星2020探测车装备有非常先进的负载，尤其是“MOMA”（Mars Organic Molecule Analyzer，火星有机分子分析仪），这是用来研究有机分子的仪器——史上第一次——我们可以从未受到火星土壤中氧化物干扰的样本中提取到化学物质进行研究。这些氧化物使此前美国航空航天局发射的“维京号”火星着陆器（Viking Landers），及“凤凰号”（Phoenix）着陆器和“好奇号”（Curiosity）探测器的探测工作都变得非常复杂。
三联生活周刊：除了寻找火星生命的痕迹之外，“火星探测计划2020”还有其他哪些科学目标？
瓦戈：我们希望能够首次去研究火星的第三个维度：深度。我们希望研究登陆地点的地质，并且理解在当地地址化学和水分的储量与深度之间的变化关系。
三联生活周刊：反过来说，对比火星，地球能够拥有一个完备的生命支持系统最重要的原因是什么？致密的大气层，稳定的磁层，还是活跃的板块活动？
瓦戈：我认为最重要的原因有三点：行星的体积；与太阳的距离；水资源。致密的大气层和板块运动可以说是以上三个因素所导致的结果。
三联生活周刊：人类可以在火星上进行哪些在地球上无法完成的实验？
瓦戈：我想我们可以在火星上完成的实验都可以在地球上完成，但是反之则不一定。在地球，我们可以做很多在火星上难以实现的实验，比如说湿化学实验、复杂的样品准备和电子显微镜观测等。当然，如果有一天人类宇航员可以踏上火星，我们或许也可以在火星进行这些实验。 太阳系太阳系的形成与演化瓦戈太空火星卫星火星三联生活周刊火星探测