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作者：范宇（中國科學院月球與深空探測總體部、中國科學院國家空間科學中心）

文章來源于科學大院公眾號（ID：kexuedayuan）

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人類從未停止過對未知的探索。即便是面對浩瀚宇宙，人類只如滄海一粟，也從未止步。如今，人們可以通過各種太空探測器對火星進行全方位的探索，那么，在沒有航天器的年代里，大家又是通過什么方式來觀測呢？前人探索火星的過程中又發(fā)生了哪些故事？

古代中國：火星意味著不祥？

最古老的觀測方式，就是用眼睛直接看。天文學是中國古代最發(fā)達的自然科學之一，人們對太陽、月亮、行星、彗星、流星雨等，都有詳細的觀測和記載。遠古的中國，尚在原始社會的人類就已經開始嘗試著“觀天”。公元前24世紀的帝堯時代，設置火正、羲和等官位，觀測日月星辰，專門從事“觀象授時”。

蘇州石刻天文圖（圖片來源：中國古天文圖錄）

古時的人們認為天象是上天的預兆，而與火星相關的天文觀測，從來都是與災難、不詳掛鉤的。如今我們都知道，因為運行軌道的原因，火星距離地球最近的距離約為5500萬公里，最遠的距離超過4億公里。在古人的觀測中，火星是紅色的，并且具有如火的熒光，在五行中代表著火?；鹦堑牧炼炔⒉还潭?，時亮時暗，在天空中在東西方向間來回運動，規(guī)律讓人捉摸不定，十分迷惑。因此古人也將火星成為“熒惑”，取自“熒熒火光，離離亂惑”。古代中國對火星天象有很多記載，“熒惑守心”就是其中影響最大的一種。

“心”指的是天蝎座的心宿二，是銀河系中一顆超大的紅巨星，古時被稱為“大火”，是天蝎座里面最亮的一顆星，它呈現(xiàn)血紅色，甚至是整個夜空里面最亮的星星之一。當火星運行至心宿二附近徘徊超過二十天，就會形成“熒惑守心”。

根據(jù)史料記載，發(fā)生“熒惑守心”的年份國家就會出現(xiàn)重大災難，或天災，或人禍。所以這是每個帝王最不希望發(fā)生統(tǒng)治國家時出現(xiàn)的天象。然而事實上，以現(xiàn)在的天文概念反推，歷史上所記載的“熒惑守心”天象大部分都存在著誤差甚至是杜撰的，更主要是利用其不詳?shù)念A示作為一種政治斗爭手段。不過，這也更加說明了在古代中國，由于火星的多變和不確定性，它成為了不詳?shù)南笳鳌?/p>

從肉眼觀察法到望遠鏡登場

在西方社會中，火星也同樣代表著戰(zhàn)爭。公元前的古埃及人，稱它為“紅色之星”；其后的古巴比倫人稱之為“死亡之星”；古希臘人以“荷馬史詩”中的戰(zhàn)神“阿瑞斯Ares”的名字命名了火星，后來的古羅馬人也以自己的戰(zhàn)神“Mars”命名了這顆星球。從此以后，西方世界的火星有了正式的名字：Mars。

希臘神話戰(zhàn)神Ares（圖片來源：百度百科）

雖然西方社會早在公元前就知道了這顆紅色星球，卻是直到文藝復興時期（14-16世紀），才對火星有了進一步的認識。丹麥的天文學家第谷·布拉赫，用了20多年的時間以眼睛觀測了許多天文現(xiàn)象，并記錄有關數(shù)據(jù)，其中包含了大量對火星的觀測數(shù)據(jù)。他的弟子約翰尼斯·開普勒，一邊研究分析第谷留下的數(shù)據(jù)，一邊自己也在觀測著宇宙中的火星。他發(fā)現(xiàn)，火星沿橢圓軌道繞太陽運行，太陽處于兩焦點之一的位置。接著他又發(fā)現(xiàn)火星運行速度是不勻的，當它離太陽較近時運動得較快（近日點），離太陽遠時運動得較慢（遠日點），但從任何一點開始，向徑（太陽中心到行星中心的連線）在相等的時間所掃過的面積相等。

這就是著名的開普勒定律之軌道定律和面積定律。隨后，1619年，他發(fā)表了他的第三定律。這就是近代天文學的基礎，開普勒三大定律：所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運行；在同樣的時間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。

開普勒的貢獻不僅如此。在1609年伽利略利用荷蘭人的望遠鏡創(chuàng)造出了人類的第一臺天文望遠鏡—伽利略望遠鏡之后，1611年開普勒在伽利略的基礎上對望遠鏡進行了修改，視場變得更大，被稱為開普勒式望遠鏡。地基光學望遠鏡的出現(xiàn)使得人類能夠更加清晰地觀測著火星和其它行星，從此人類對天文的觀測邁上了一個新的臺階，從裸眼觀測進入了天文望遠鏡觀測的時代。

此后200多年，人類進一步通過望遠鏡觀測火星，并對其有了更加清晰的認識。1659年荷蘭科學家惠更斯用他自己設計的先進望遠鏡，記錄了火星的一個大的黑點，他注意到那個黑點在第二天的同一時間回到了原來的位置，因此計算出火星具有24小時的周期；1666年法國天文學家卡西尼觀察火星并確定了其轉動周期或稱為火星日為24小時40分鐘；1672年惠更斯第一次觀測到火星南極有一個白點，可能就是極冠。

火星衛(wèi)星與“運河”的發(fā)現(xiàn)

到了1877年，任職于美國海軍天文臺的阿薩夫·霍爾于火星大接近時發(fā)現(xiàn)了火星的兩顆衛(wèi)星，其后分別將其命名為何博斯(Phobos火衛(wèi)一)及戴茂斯(Deimos 火衛(wèi)二)。同年，意大利天文學家喬范尼·弗吉尼奧·夏帕雷利宣稱發(fā)現(xiàn)火星上的“cannali”，這個意大利詞被錯譯為英語的 “運河”，而其原意是“河道”。他繪制了一幅火星表面圖，這張圖后來成為了行星繪圖的標準之一，在宇航時代來臨之前，一直有人在用它。

洛厄爾手繪火星地圖（圖片來源：National Geographic Maps）

1894年，美國人珀西瓦爾·勞倫斯·洛厄爾出資建成了美國洛厄爾天文臺。他癡迷于天文觀測，用了15年時間拍攝了大量的火星照片，繪制了火星“運河”圖。他也是那個年代最有影響力的科普作家，出版了很多關于火星的小說?？墒顷P于火星“運河”的理論在當時也存在爭議。

1909年希臘裔天文學家歐仁?安東尼亞第使用巴黎天文臺的83cm望遠鏡觀測后，宣布所謂的火星運河可能只是視錯覺?；鹦呛驮虑蛏隙加邪矕|尼亞第撞擊坑，以表紀念，水星上還有一個懸崖也命名為“安東尼亞第懸崖（Antoniadi Dorsum）”。1950年洛厄爾火星觀測臺的科學家提出所謂火星運河可能是火星表面的裂隙，并指出其表面發(fā)育有放射狀構造的綠洲實際是撞擊坑，所謂運河就是撞擊形成的裂痕。

使用火星全球勘探者號數(shù)據(jù)制作的火星地形圖（圖片來源：NASA）

20世紀60年代，人類終于不再滿足于在地球上觀測火星，開始嘗試發(fā)射火星探測器，航天探測的篇章由此開啟。

三千多年的時間里，人類的好奇心和了解未知事物的欲望，讓我們逐步靠近了解了宇宙。因為無知畏懼，衍生出了各種神話；因為試圖了解，用肉眼勘察天象，希冀能夠得到上天的啟示；摸索出一定的規(guī)律后，人類創(chuàng)造出了望遠鏡去探索觀測遙遠的火星；到現(xiàn)在，人類可以通過探測器靠近、登陸到火星上，直接了解和研究這顆星球的特征特性。

科學技術發(fā)展得如此之快，也許在不久的將來，人類真的可以奔向更遙遠的宇宙，探尋更多未知的神秘。

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