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作者：范宇（中國(guó)科學(xué)院月球與深空探測(cè)總體部、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心）

文章來源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

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人類從未停止過對(duì)未知的探索。即便是面對(duì)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(cè)器對(duì)火星進(jìn)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(cè)呢？前人探索火星的過程中又發(fā)生了哪些故事？

古代中國(guó)：火星意味著不祥？

最古老的觀測(cè)方式，就是用眼睛直接看。天文學(xué)是中國(guó)古代最發(fā)達(dá)的自然科學(xué)之一，人們對(duì)太陽、月亮、行星、彗星、流星雨等，都有詳細(xì)的觀測(cè)和記載。遠(yuǎn)古的中國(guó)，尚在原始社會(huì)的人類就已經(jīng)開始嘗試著“觀天”。公元前24世紀(jì)的帝堯時(shí)代，設(shè)置火正、羲和等官位，觀測(cè)日月星辰，專門從事“觀象授時(shí)”。

蘇州石刻天文圖（圖片來源：中國(guó)古天文圖錄）

古時(shí)的人們認(rèn)為天象是上天的預(yù)兆，而與火星相關(guān)的天文觀測(cè)，從來都是與災(zāi)難、不詳掛鉤的。如今我們都知道，因?yàn)檫\(yùn)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(yuǎn)的距離超過4億公里。在古人的觀測(cè)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ǎ瑫r(shí)亮?xí)r暗，在天空中在東西方向間來回運(yùn)動(dòng)，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(guó)對(duì)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(shí)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(gè)夜空里面最亮的星星之一。當(dāng)火星運(yùn)行至心宿二附近徘徊超過二十天，就會(huì)形成“熒惑守心”。

根據(jù)史料記載，發(fā)生“熒惑守心”的年份國(guó)家就會(huì)出現(xiàn)重大災(zāi)難，或天災(zāi)，或人禍。所以這是每個(gè)帝王最不希望發(fā)生統(tǒng)治國(guó)家時(shí)出現(xiàn)的天象。然而事實(shí)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(yù)示作為一種政治斗爭(zhēng)手段。不過，這也更加說明了在古代中國(guó)，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(yuǎn)鏡登場(chǎng)

在西方社會(huì)中，火星也同樣代表著戰(zhàn)爭(zhēng)。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(shī)”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(huì)早在公元前就知道了這顆紅色星球，卻是直到文藝復(fù)興時(shí)期（14-16世紀(jì)），才對(duì)火星有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。丹麥的天文學(xué)家第谷·布拉赫，用了20多年的時(shí)間以眼睛觀測(cè)了許多天文現(xiàn)象，并記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，其中包含了大量對(duì)火星的觀測(cè)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(cè)著宇宙中的火星。他發(fā)現(xiàn)，火星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，太陽處于兩焦點(diǎn)之一的位置。接著他又發(fā)現(xiàn)火星運(yùn)行速度是不勻的，當(dāng)它離太陽較近時(shí)運(yùn)動(dòng)得較快（近日點(diǎn)），離太陽遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)得較慢（遠(yuǎn)日點(diǎn)），但從任何一點(diǎn)開始，向徑（太陽中心到行星中心的連線）在相等的時(shí)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(xué)的基礎(chǔ)，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(yùn)行；在同樣的時(shí)間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。

開普勒的貢獻(xiàn)不僅如此。在1609年伽利略利用荷蘭人的望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)造出了人類的第一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡—伽利略望遠(yuǎn)鏡之后，1611年開普勒在伽利略的基礎(chǔ)上對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了修改，視場(chǎng)變得更大，被稱為開普勒式望遠(yuǎn)鏡。地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)使得人類能夠更加清晰地觀測(cè)著火星和其它行星，從此人類對(duì)天文的觀測(cè)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，從裸眼觀測(cè)進(jìn)入了天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的時(shí)代。

此后200多年，人類進(jìn)一步通過望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)火星，并對(duì)其有了更加清晰的認(rèn)識(shí)。1659年荷蘭科學(xué)家惠更斯用他自己設(shè)計(jì)的先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡，記錄了火星的一個(gè)大的黑點(diǎn)，他注意到那個(gè)黑點(diǎn)在第二天的同一時(shí)間回到了原來的位置，因此計(jì)算出火星具有24小時(shí)的周期；1666年法國(guó)天文學(xué)家卡西尼觀察火星并確定了其轉(zhuǎn)動(dòng)周期或稱為火星日為24小時(shí)40分鐘；1672年惠更斯第一次觀測(cè)到火星南極有一個(gè)白點(diǎn)，可能就是極冠。

火星衛(wèi)星與“運(yùn)河”的發(fā)現(xiàn)

到了1877年，任職于美國(guó)海軍天文臺(tái)的阿薩夫·霍爾于火星大接近時(shí)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(xué)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(gè)意大利詞被錯(cuò)譯為英語的 “運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)之一，在宇航時(shí)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(guó)人珀西瓦爾·勞倫斯·洛厄爾出資建成了美國(guó)洛厄爾天文臺(tái)。他癡迷于天文觀測(cè)，用了15年時(shí)間拍攝了大量的火星照片，繪制了火星“運(yùn)河”圖。他也是那個(gè)年代最有影響力的科普作家，出版了很多關(guān)于火星的小說?？墒顷P(guān)于火星“運(yùn)河”的理論在當(dāng)時(shí)也存在爭(zhēng)議。

1909年希臘裔天文學(xué)家歐仁?安東尼亞第使用巴黎天文臺(tái)的83cm望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)后，宣布所謂的火星運(yùn)河可能只是視錯(cuò)覺?；鹦呛驮虑蛏隙加邪矕|尼亞第撞擊坑，以表紀(jì)念，水星上還有一個(gè)懸崖也命名為“安東尼亞第懸崖（Antoniadi Dorsum）”。1950年洛厄爾火星觀測(cè)臺(tái)的科學(xué)家提出所謂火星運(yùn)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(gòu)造的綠洲實(shí)際是撞擊坑，所謂運(yùn)河就是撞擊形成的裂痕。

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

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

三千多年的時(shí)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?yàn)闊o知畏懼，衍生出了各種神話；因?yàn)樵噲D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(yuǎn)鏡去探索觀測(cè)遙遠(yuǎn)的火星；到現(xiàn)在，人類可以通過探測(cè)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(xué)技術(shù)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(yuǎn)的宇宙，探尋更多未知的神秘。

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