天體生物學(xué)和火星探索

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1、天體生物學(xué)和火星探索天體生物學(xué)(astrobiology)，是對(duì)宇宙中生命的起源、演化、分布和未來的研究。美國宇航局（NASA）成立后將之確定為一項(xiàng)核心研究內(nèi)容。1960年，NASA建立了“地外生命計(jì)劃”（ExobiologyProgram），在那個(gè)太空探索事業(yè)快速發(fā)展的年代中，NASA向地球軌道乃至更遠(yuǎn)的太空發(fā)射了大量的探測器，為天體生物學(xué)的誕生創(chuàng)造了條件。NASA已經(jīng)探索了太陽系中的很多地方，本文將重點(diǎn)關(guān)注對(duì)地外生命和天體生物學(xué)最重要的一個(gè)目的地——火星。在太空時(shí)代開啟之初，火星完全是一個(gè)謎.如今半個(gè)世紀(jì)過去，太空探索已經(jīng)揭示了火星

2、在曾經(jīng)有過一段更像地球的時(shí)光。但是，還有很多問題沒有得到解答。遠(yuǎn)古的火星是什么樣的？火星表面曾經(jīng)有過液態(tài)水嗎？很久以前，火星可能曾經(jīng)有過生命嗎？火星任務(wù)的歷史，由艱苦的努力和輝煌的勝利交織而成。造訪火星是非常危險(xiǎn)和困難的。該行星的極端環(huán)境包括極寒的溫度、極具破壞力的塵暴、低重力和稀薄的大氣。很多火星任務(wù)都以失敗告終。不過，那些僥幸成功的任務(wù)已經(jīng)給我們提供了關(guān)于火星潛在宜居性的驚人證據(jù)。而NASA即將發(fā)射的迄今最野心勃勃的探測器——火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（注：即今天成功登陸火星的“好奇號(hào)”），則無疑將開啟天體生物學(xué)研究的新紀(jì)元。一、研究肇始196

3、0年代，NASA新啟動(dòng)的地外生命計(jì)劃吸引了很多優(yōu)秀科學(xué)家的目光。在那十年中，NASA著力推進(jìn)著其月球計(jì)劃，并建造了分析月球樣本和隕石等宇宙中的物質(zhì)的儀器；而地外生命學(xué)家已將目光投向了更遠(yuǎn)的地方，離我們最近的兩顆行星——金星和火星。NASA水手計(jì)劃（Marinerprogram）的第一次成功任務(wù)，來自1962年的水手2號(hào)，它令我們首次得以對(duì)金星近距離觀察。美國宇航局局長詹姆斯?韋伯這樣評(píng)價(jià)水手二號(hào)的成功：“它給人類對(duì)金星的認(rèn)識(shí)帶來的提高比有記載以來的幾千年歷史中的總和還要多?！?965年7月14日，水手四號(hào)成為第一艘近距離探索火星的航天器

4、。它辨認(rèn)出了水可能曾經(jīng)在火星表面流淌的地質(zhì)證據(jù)。1967年水手五號(hào)再次前往金星?？茖W(xué)家們?cè)?jīng)相信金星可能支持生命，但水手二號(hào)和五號(hào)對(duì)金星極端惡劣條件的觀測，進(jìn)一步坐實(shí)了一個(gè)結(jié)論：火星是更好的尋找生命之地。我們對(duì)火星的認(rèn)識(shí)通過1969年的水手六號(hào)和七號(hào)得以加強(qiáng)，這兩個(gè)航天器對(duì)火星表面20%的面積進(jìn)行了測繪，提供了該行星很多獨(dú)特特征的高清晰圖像。1971年的水手九號(hào)是第一艘進(jìn)入其他行星軌道運(yùn)行的航天器，它測繪了火星表面的80%。這一任務(wù)真正揭開了火星的面紗，顯示出這一行星地質(zhì)史的驚人細(xì)節(jié)，包括火山、峽谷、隕石坑及河床。水手九號(hào)最先發(fā)回了水手

5、谷（VallisMarineris）等地標(biāo)的圖像，這一大峽谷正是為紀(jì)念該航天器而命名的。[水手六號(hào)和七號(hào)是雙生子，它們都長這個(gè)樣]該計(jì)劃的最后一個(gè)任務(wù)，1973年的水手十號(hào)，沒有訪問火星，但展現(xiàn)了接下來的很多太空任務(wù)可能用到的新技術(shù)。水手十號(hào)是首個(gè)造訪多顆行星的航天器，還第一次利用了“行星引力輔助”技術(shù)，即利用一顆行星（金星）的引力來加速到足夠的速度，以訪問第二顆行星（水星）。蘇聯(lián)也將視野投向了火星，火星二號(hào)（1971年）、火星三號(hào)（1971年）和火星五號(hào)（1973年）（Mars2/3/5）任務(wù)都將航天器駛?cè)肓嘶鹦擒壍?。盡管每次都遭遇很

6、多困難，這些航天器還是給出了關(guān)于火星表面和大氣環(huán)境的一些數(shù)據(jù)。（編者注：詳情可參考維基的“火星計(jì)劃”詞目。）[蘇聯(lián)為紀(jì)念火星一二三號(hào)發(fā)行的郵票]二、海盜雙子早在1959年，NASA就開始研發(fā)探測生命的儀器。火星很快成為應(yīng)用這一技術(shù)的首選之地。早期對(duì)火星的關(guān)注導(dǎo)致了地外生命和天體生物學(xué)史上最偉大的里程碑之一：1976年兩艘海盜號(hào)（Vikingprogram）航天器在這顆紅色星球表面著陸。[著名科普作家卡爾·薩根與海盜號(hào)著陸器模型]NASA的海盜號(hào)孿生任務(wù)于1975年發(fā)射，是截至當(dāng)時(shí)NASA最具野心的行星探索努力。海盜一號(hào)和二號(hào)任務(wù)都同時(shí)把

7、一個(gè)著陸器和一個(gè)軌道飛行器發(fā)往了火星。每個(gè)著陸器肩負(fù)著14個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括一組專為搜尋火星生命跡象的調(diào)研。1961年，NASA官方邀請(qǐng)英國科學(xué)家詹姆斯?拉夫洛克（JamesLovelock），一個(gè)生命探測技術(shù)專家，來美國空間計(jì)劃工作。他在生命探測實(shí)驗(yàn)方面有很多想法，參與了1965年一顆火星探測器的早期設(shè)計(jì)。他曾說，“我的童年是由儒勒?凡爾納（JulesVerne）、奧拉夫?斯塔普雷頓（OlafStapledon）等科幻作家的作品裝點(diǎn)的，因此我非常高興能有機(jī)會(huì)親自參與討論研究火星的計(jì)劃?！崩蚵蹇藢?duì)搜尋生命有一套有意思的想法，他并不青睞傳統(tǒng)的

8、辨認(rèn)細(xì)胞中的DNA等物理結(jié)構(gòu)的思路，更傾向于利用基于細(xì)胞的生物反應(yīng)來搜尋生命的方法，。他說，“我們必須注意，要擺脫“地球中心”思想，（要搜尋生命跡象）我們必須尋找熵減現(xiàn)象?！彼研行堑厍蚩醋鲆粋€(gè)整體的生態(tài)系