最近国家美术馆展出水墨画大师刘国松的画展,其中包括一系列灵感来自1969年人类首次登月的太空画创作。天文探索引发了艺术的创作灵感。同时,艺术科学博物馆也在举行“火星”特展。火星是太阳系中与地球的自然环境最相似的行星,其表面因氧化铁而呈铁锈般颜色,使其看起来像一个红色的星球。
从地心说到日心说
我们对火星及太阳系行星运行的理解,源自14至16世纪欧洲的文艺复兴时期。在文艺复兴前,欧洲一直普遍接受希腊天文学家托勒密(Claudius Ptolemaeus)的地心天文体系,即宇宙以地球为中心。但波兰天文学家哥白尼(Nicolaus Copernicus)发现太阳为宇宙的中心,行星围绕太阳运转,更符合观测到的结果。然而由于当时的教廷支持地心说,哥白尼的著作《天体运行论》(1543年)一直到他临终前才得以出版。
基于哥白尼以太阳为中心的模型,德国天文学家开普勒(Johannes Kepler)计算了布拉格著名裸视天文学家第谷(Tycho Brahe)的火星观测数据。他发现,火星绕太阳运行的轨道不是正圆,而是椭圆;太阳的位置也不在椭圆的中心,而是在其中一个焦点上。
而后开普勒发现,地球及其他行星的运行轨道也是椭圆形。开普勒计算并发现了行星的公转周期与太阳的距离的规律,称之为和谐定律,像是行星的和弦,并写下著作《世界的和谐》(1619年)。同时期,意大利物理学家、天文学家伽利略(Galileo Galilei)开始利用光学望远镜做天文观测,验证了哥白尼的模型。
火星地图的出现
1665到1666年,剑桥大学因瘟疫暂时关闭,“居家学习”的牛顿(Isaac Newton),从开普勒行星运动定律,找到了更基本的万有引力定律,并建立了牛顿力学体系。牛顿谦逊地提到“如果说我看得比別人远,那是因为我站在(文艺复兴时期这些)巨人的肩上。”
基于牛顿力学,加上光学望远镜技术的进步,在19世纪,天文学家斯基亚帕雷利(Giovanni Schiaparelli)、弗拉马里翁(Camille Flammarion)及罗威尔(Percival Lowell)分别研究并绘制了火星地图。其中一些地质结构形状(例如类似运河结构),引发了火星上可能存在智慧生命的讨论。
英国小说家威尔斯(H.G. Wells)因此写下了如《星际战争》(The War of the Worlds, 1898)等火星人与地球人战争的科幻小说。20世纪初作曲家霍尔斯特(Gusta Holst)并以太阳系七个行星谱写了交响乐曲。
火星探测的发现
1965年,美国水手4号探测器成功飞越火星上空,成为第一枚掠过火星,传回探测数据的探测器。至今,已有超过30个探测器到达火星周围,对火星做了详尽研究。
目前,美国国家航空航天局(NASA)的好奇号(Curiosity)和毅力号(Perseverance)探测车已成功在火星上着陆并展开科学研究,提供了大量的火星信息和照片。中国的天问一号探测器搭载的祝融号火星车也在2021年着陆,成为第二个成功在火星上操作探测车的国家。
其他正在进行中的任务包括阿联酋的希望号,欧洲空间局以及印度空间研究组织等的火星探测器。马斯克(Elon Musk)创办的SpaceX也计划在未来几年内将探测车送往火星。
火星对人类有着特殊的吸引力,因为它是太阳系中最接近地球的天体之一。火星拥有大气层,主要成分是二氧化碳,占比高达95%,还包含少量氧气和水汽。火星的大气层非常稀薄,相当于地球大气层的1%。火星表面的平均温度比地球低30摄氏度以上。火星一年也有四季,一日的时间与地球的也十分接近。
NASA的好奇号和毅力号在火星地面勘探,发现火星地底泥土水分比地表多,对火星存在地下水的假设提供有力支持。虽然目前火星上没有生命迹象,但许多迹象表明,火星或许曾经存在远古生命。
科学家认为,大约40亿年以前,火星的地质和气候与地球相似,有河流、湖泊甚至可能还有海洋,但未知的原因使得火星变成现在的荒漠。火星可以说是地球的“未来”,因此探索火星的地质与气候变化, 对研究地球的自然演变和保护地球地质气候条件具有重要意义。
不过,著名天文物理学家霍金(Stephen Hawking)提醒我们,如果火星有生命迹象,必须非常小心,以免地球的生命对火星产生影响。 同样的,我们也须避免将任何潜在的火星生命带回地球。
火星与地球对比
·火星表面积:地球表面积的28.4% ·火星直径:地球的一半 ·火星的转轴倾角为25.19°,与地球的23.44°接近,因此火星季节与地球相似 ·火星的1年相等于地球的1.88年 ·火星有大气层,但非常稀薄,仅有地球大气层密度的1% ·NASA和ESA证实火星蕴藏冻结的水