欧阳自远：如何将火星改造成第二个地球

【编者按】

火星干旱而寒冷，不适合人类永久居住，但荒凉而没有生机的火星已经激发了人们星际探测的热情。在地理大发现之前，人类冲向怒涛滚滚的无边大海，是奔着传说中蕴藏着无限的宝藏而去的，那么驱动人类奔向火星的动力是什么？中国探月工程首席科学家、中科院院士欧阳自远，在2017年8月18日，由上海市新闻出版局、上海市出版协会、上海市作家协会、上海图书馆和新民晚报共同举办，上海科技教育出版社承办的2017书香上海之夏，名家之作系列讲座活动上，仔细讲解了人类探测火星潜在利益，以及改造火星的方法。

以下为欧阳自远院士演讲实录：

火星是人类非常关注的一个天体，人们最关心它有没有生命，究竟能不能被改造成人类的第二个栖息地。因为地球存在很自然的或人类的错误导致的问题，人类需要寻找出第二个栖息地，使人类得以永续地、幸福地、美满地发展下去。下面将从五个方面向大家介绍。

战神-火星

自古以来，人类对火星怀有恐惧，因为它是地球外围绕太阳运行的四个类地行星之一（水星、金星、地球、火星），也是地球的邻居。过去人们只能用肉眼看火星，但火星运行轨道和亮度总是变化，令人迷惑，所以中国古代给火星取名为荧惑，又名赤星——它是红色的。红色代表着战争、血腥、残酷，所以人们对火星有很多误解。同时火星也被认为是罚星，在天象学当中，火星代表着旱灾、疾疫、兵乱、死伤等各种恶象。因此，古罗马给火星编了很多故事，说它是战争之神。印度的神话也说火星是一个战争之星，是一位战神，是神军最高的总司令。总之在古代火星被认为是嗜杀、血腥、人类灾祸的一种化身。其实火星是非常温顺的、美好的一个星球，只因它表面土壤里有很多赤铁矿，赤铁是红颜色的，火星大气很稀薄，风速很快，经常会产生沙尘暴。人们远远看到的火星，就是橙红色的，同时人们也觉得火星会经常改变，因此人类误解了火星。

火星有无生命？

现在所有的知识告诉我们只有地球上出现了生命，而生命演化出了高等智慧的人类，并建立了高度文明的社会。人类在浩瀚宇宙中十分孤独，没有同类，我们不知道别的星球上还有没有生命的存在。我们也不知道来自何方，更不知道未来将走向何方，只知道在我们这个星球上才有生命。

究竟什么叫生命？生命有很多定义，我们对于生命的认识只是了解地球上的生命，因此所有关于生命的说法都是地球已知的生命情况。对生命的定义有很多种，总的来说生命可以遗传和复制自己，并繁衍后代，具有新陈代谢的功能等等。生命都是碳氢化合物构成的，以蛋白质作为一种存在形式，核酸作为遗传物质基础。也许别的星球上根本就不是地球上这种形态的生命，但是所有的生命科学家和化学家的研究结果表明，化学周期表中所有元素只有碳可以组成长链分子，只有碳才能组成具有遗传功能的有机化合物，如果不是碳链是不可能的，至于其他元素组成生命的各种说法并没有得到科学证据。

为什么地球有生命？地球生命的诞生是一种天缘巧合的奇迹，地球生命的诞生充满了各种迷茫和神秘，太阳系46亿年漫长的演化过程当中只有地球才显示出生命的奇迹，为什么？因为地球到太阳的距离适中，只有限定在这个距离，地球上的水才有固态、液态、气态。另外地球的身躯不大也不小，因而地球的运行从容而稳定，其表面是一个岩体外壳，72%的面积被水覆盖，为生命的生存和繁衍提供了广阔的空间。

因为地球有海洋潮汐，海洋潮汐将陆地养料带给海洋生命，又把海洋生命冲刷到潮间带，使得大量海洋生命向陆地迁涉，所以我们的地球处处生机勃勃；我们的地球被磁层、电离层、臭氧层、大气层，一层一层的设计精巧包围着，可以抵御各种各样有害的宇宙辐射，保护地球表面的万物生灵，所以地球实在太玄妙。

地球大气最早是通过火山喷发，有毒、酸性的气体，慢慢演化变成氮和氧的大气层。地球表面水过去酸性很强，Ph值在3-4之间，带壳的生命不能生存，但随着地球慢慢演化，水从强酸性变成弱酸性，再变成现在中性的水，或者略带一点碱性，所以地球表面水体非常有利于生命的栖息和进化。地球在漫长的45亿年演化过程中大气层、水体、生命相互之间呈现出一种完美的和谐，所以生命一步步发展起来了。所以地球上各种各样的生物物种和智慧生命起源以及成长，都是地球长期演化的产物，是天缘巧合所造就的，是宇宙的奇迹。

如果将地球46亿年的历史换算成一天24小时，人类的出现是经过漫长的演化在最后的一分十秒出现的。人类经过二三百万年的进化变成现代人，最后能够利用工具，有各种各样的科学技术的发展，到今天成为一个高度文明的社会，这是极其短暂的，在这个模拟体系里，所占时间几乎不到一秒。

地球虽然遭遇了很多劫难，但是从来没有任何一次全部灭绝。有一次大灭绝，90%的物种被灭绝了。还有四次中等灭绝，70%的物种在地球上被消灭了。但是在数量如此多的劫难中，生命的演化是最顽强的。到现在物种越来越多，这就是我们的地球，一个顽强、美丽、幸福的地球。

通过对比地球生命出现的过程，可以去寻找太阳系行星里可能出现的生命，比较一下靠近太阳的四个行星。靠太阳最近的是水星，水星表面年平均温度是180度，而且变化范围很大，昼夜温差接近600度，水星就是火和冰之间轮回的世界，生命是难以生存的。

再远一点，靠地球近一点是金星，金星的大小大概是地球的80%，半径接近地球的95%，但是离太阳近，与地球相比，大约接近1.9倍的太阳辐照。金星也是一个美丽的星球，但很遗憾，金星的大气气压大概是90多个地球大气压，人站在金星表面会被压扁，地球的气压是一个大气压，而且金星大气中百分之95%是二氧化碳，会产生明显的温室效应，温室效应使金星表面温度达到478℃，我们的探测器降落在金星上几乎不能工作，有些要被熔化掉，金星表面环境非常恶劣。再者金星大气层里由硫酸液体所组成的云层you几公里厚，所以金星下的雨是强酸性的雨，生命也不可能存在下去。金星上还有1600多个火山在活动，非常剧烈，所以有时候极限温度达到500℃，这也不可能孕育生命，所以金星也是没有可能有生命的。

离地球远一点的就是火星，火星与地球相当于姐妹，它太像地球了。因为火星离太阳比地球远一点，地球一年是365天，火星是686天，而且火星的自转轴也是倾斜的，所以火星也有春夏秋冬。火星大气非常稀薄，因此火星上风速非常强，经常会发生全球性的沙尘暴，又离太阳较远，极其干燥，所以环境十分恶劣。但不管怎么样跟其他星球相比它还是最靠近地球的，也是最像地球的一个行星。

太阳系这四个行星比较来说，地球之外火星是最有可能存在生命的行星。1877年意大利米兰天文台台长、天文学家斯基帕亚雷利用望远镜看火星，发现火星有很多沟渠，沟渠一词后来被翻译为运河，有运河一定有农业，有农业就一定有火星人。19世纪末20世纪初盛传火星有运河，有火星人，所以出现了很多科幻小说和电影，像《马丁叔叔》、《火星大战地球人》。广泛的宣传使人们真的以为火星上有火星人，火星人的形象也是奇形怪状，电影凭着自己的想象将非常丰富精彩的火星人呈现在我们面前。

迄2016年为止，人类共进行了45次火星探测。有绕火星飞行的卫星，也有降落在火星表面的着陆器，还有火星车。今后还有很多火星探测计划，第一目的就是想搞清楚火星有没有生命存在。美国发射的“海盗1号”、“海盗2号”、“凤凰号”都是围绕这个目的探测火星的。他们期望能发现火星上有生命活动，哪怕最初级最原始的细菌都是了不起的发现，为什么？因为它也是生命，我们的企图就是要寻找生命。但是这些探测器的全部努力最后得出一个结论，火星现在没有任何生命活动的迹象，人类的美好设想、各种期望破灭了。

怎么寻找火星的生命？找水，地球上的经验是有水就可能有生命的孕育。我们曾拍到很多照片都表明火星曾经有过大量水体的活动。南北极有很多冰，像地球的南北极一样，这些冰主要是干冰，但也有水冰。另外拍到的照片证明火星的北半球是一个典型的干涸的海盆地，有很多河道流向这里，还有很多湖泊的遗址，但是现在火星表面没有液态水。古代有水是不是意味着那个时候有生命？所以大家抱着这个猜想到处找水，结果有一些新的发现，比如在这是两个时间段拍到的同一个地方的照片，其中一个是1999年8月，是一个陡岩，另一个是2005年9月发现这个陡岩塌方，塌方之后有像红色的水流涌出来，然后冲刷各种沙尘，在下游形成冲击扇。这表明火星表面以下有水体埋藏。

“凤凰号”降落的时候支撑腿上有水柱，后来慢慢消失，这表明大气中也可能有水。人们还在火星上找到很多干枯的盐湖，这跟西北地区干枯盐湖一模一样。对于盐湖的盐进行各种各样分析，结果是火星表面的盐是死海盐类成分，这说明火星有很多盐湖。另外火星上有很多赤铁矿，这也是盐湖干枯形成的。

虽然后来火星探测器没有找到地下水，但找到了地下水分布。中国2020年发射火星探测器有一个任务，就是要把火星地下水探测清楚，究竟还有多少，是怎么分布。另一个目的是想要探测清楚过去究竟有多少水？科学家们设计各种模型去计算，得出的结论是火星曾经有100米厚的水覆盖了整个火星，既然有那么多水难道没有生命吗？所以大家还是怀着希望来追踪水的痕迹想要发现生命，结果都没有找到跟生命活动有关的任何信息。

火星大气主要成分是二氧化碳，后来发现火星大气里面有甲烷，也就是天然气。甲烷是由生命活动产生的，人类活动会产生很多甲烷，所以这是一个生命可能存在过的线索。2004年发现大气层里面有很多甲烷，当时的火星探测，准备把火星大气里的甲烷测出来。一般甲烷有两种来源：一是生命活动诞生的，一是非生命活动合成的。“好奇号”在上火星之前美国做了大量的准备，就是要测出甲烷到底是生命带来的还是非生命带来的。

在澳大利亚研究大约40亿年之前的生命物质，最后也发现大部分的甲烷气都是非生物来源，极少量是生物来源。所以美国“好奇号”携带这样的仪器检测到的甲烷来源，不能说明就是有生命，这说明科学家们应该严肃、认真做判断，但是至今仍然没有结论。

还有一个办法，火星上有一些石头会掉到地球上，1984年在南极中央山脉找到一块很有名的火星掉下来的石头，叫84001。这块石头的年龄是36亿年，结果在电子显微镜下看到这里面有很多小虫子，截面也有大量小虫子，非常漂亮。这是不是36亿年以前火星上的细菌？在地球上36亿年前我们已经产生了最低级的生命，也有大批的细菌，火星也许是同时产生这样的地基生命。绝大部分科学家认为这可能是南极冰的污染，是地球生物，另外很多自然界的成因也可以形成这种小虫子一样的东西，并不能说明它就是过去火星的生命，所以仍然是没有结论的。

现在很多火星的陨石里面发现结构特殊，像油炸面包圈一样的东西，这到底是过去的细菌还是自然界形成的无生命的东西，现在仍然不知道，很多这种小虫子，现在也没有定论。中国南极考察队，在南极找到一万两千三百块天上掉下来的石头，有各个行星、月球掉下来的，其中有两块就是火星掉下来的，科学家们做了很多工作，但是没有发现有任何带有化石性质的遗留物，所以对于火星生命的探测仍然是很渺茫。

最近落在摩洛哥的一块火星陨石是由中国科学家领衔来研究的，就是Tissint陨石。这块陨石里面发现很多碳的颗粒，在电子显微镜底下，科学家们对碳的颗粒做了碳同位素分析，结果令人振奋。因为他们碳的同位素组成非常像我们地球上的生命物质来源的碳的同位素。

地球上有很多无机碳形成的碳，只要做同位素分析就可以将它们跟生命物质来源的碳区别开。假如地球上拿一小块煤做碳同位素分析，一定是落在这个区域，碳同位素的比值负值很高。火星上做的碳颗粒发现也是碳同位素负值非常高，所以确定这些碳颗粒是火星曾经有过生命的唯一证据。

这件事轰动了世界，中国科学家领衔的由日本、德国、瑞士科学家组成的团队在北京完成全部测试工作，证明火星曾经有过生命。紧接着半个月以后美国NASA（美国国家航空航天局）“好奇号”在火星上打钻孔取样也找到这种碳颗粒，证明火星曾经有过生命。所以关于火星有生命的问题现在最好的结果就是这个了，跌宕起伏的火星生命探测展示出了令人鼓舞的前景。但是，最终需要证明火星曾经有过生命，一定要在火星过去的30几亿年的沉积岩里面找到点什么——就像地球可以找到化石那样——才可以确定火星以前真的有生命。所以征程还很遥远，任务很艰巨，科学家们一定会坚持到底把这个问题搞清楚，火星生命的探测仍然鼓舞着人们在持续探测火星。

火星的演化

每一个天体的历史、发展都不一样，各有特点。火星也是由太阳星云逐渐发展成为太阳系的八大行星之一，然后一步步独立起来。太阳星云组成成分不均匀的，靠近太阳和远离太阳的地方化学成分是不一样的，所以水星、金星、地球、火星原本的成分都有差异，这些差异影响后面的生命过程。我们可以根据这些差异分析出水星、金星、地球、火星，也包括那几大行星，它们的核心都是由什么组成。这些都是理论上的推测，我们可以把火星的历史复原，原来温度很高的物质都熔化然后再慢慢冷却，能量慢慢耗损一直到今天。

现在的认识是这样的，地球内部还有岩浆，不时有火山喷发，不时有地震，现在地球的内部能量还可以推动地球大陆移动，叫板块运动，而且地球活力还很强。46亿年了，可以继续这么耗损下去，我们的地球还可以支撑45亿年的活力。但慢慢地，地球内部的能量耗尽。星球也像人一样，有它的诞生，有青年时代旺盛的精力，现在地球是壮年时代，但最后也要发展到老年，没有活力。那个时候就没有火山活动，没有板块运动，也没有强烈的地震，地球慢慢冷却。不管怎么样，这种内部能量消耗完以后，这代表着一个天体、行星或者卫星的死亡，最后没有任何活力，消化系统、循环系统都停止活动了，只剩下一个躯壳。所以天体也会死亡，天体死亡后 就变成了一块大石头，但是仍然自转、公转。即使地球死亡了，也不会影响地球表面的生命，生命存续靠的不是地球内部的地震、火山，我们不需要这些能量来支持我们的生存，我们靠的是太阳，只要太阳在，地球表面的生命就永远是生机勃勃、繁荣昌盛的。

但太阳也会死亡。经天文学家计算，太阳的寿命还有50亿年，最后会变成红巨星，死亡。这几个行星比较起来，地球和火星仍然在持续的活动当中，火星已经老态龙钟了，而水星和月球可以说基本上已经是一个死亡的天体，他们有哪些表现的特征？

内部能量耗尽，基本冷却固化，没有岩浆活动、火山活动，也没有强烈的地震活动。

地球现在有磁场。因为地球里面是很热的，有电流的运动在地球内部，所以产生了磁场。

火星没有像地球这么好的标准偶极子的磁场，火星现在是一大堆多极子的磁场，里面电流运动是这个区域这么流，那个区域是那么流，有一大堆南北极，所以火星上不能用指南针。

地球的磁场是很标准的偶极子的磁场，而火星就没有这么一个磁场，月亮根本什么都没有了，因为月亮在30亿年就没有这些活动了，已经完全变成一块大石头了。其次火星现在的电离层高度大概是300-400公里，磁场对太阳风的影响造成了各个行星表面的磁层，火星的磁层就很特殊。

另外大气层也是这样的，月球根本没有大气，是超高真空，水星基本上也是接近于没有大气，火星上的大气不到（地球的）1%。金星很特殊，因为火山很多，喷发出来90多个大气压，这跟质量有关系，质量越大越能抓住气体，所以地球很幸运，刚好是1个大气压（地球的大气压强就是1个大气压）。人类是地球演化的结果，是地球造就了我们全体的生命。

地球如此的协调发展，相比之下金星、水星、火星就差远了。火星没有板块，为什么？地球现在有板块运动，过去叫海底扩张，海底扩张推动了板块移动。火星因为没有磁条，没有海底扩张，短期出现过但是没有成形，所以火星没有板块运动，是因为已经缺少能量了。火星表面测出来的有两种石头范围最广，一是玄武岩，就是火山喷发出来，这种石头是黑的，火星上这种岩石的分布非常广。还有一种叫安山岩，月球上没有了，因为月球没有火山喷发，但是火星还有。有一位岩石学家做了一个有名的实验，熔化岩浆，熔了之后后观察怎么一步步结出晶来。第一步结晶出来的叫基性岩，就是喷发岩也是玄武岩，这说明最开始月球也有能量，火星也有能量，大家都有。第二步结晶出来的叫安山岩，是中性岩，火星有，月球没有，地球到处都有。再下一步火星又没有了，叫花岗岩，是一个酸性岩。所以这个岩浆是一步一步成分有所改变的，可以推测出来火星的核心部分大概是什么成分。

上海科技教育出版社的这本《火星科学概论》就是系统的介绍了火星的历史，大概30亿年以前，火星很年轻，活力很足，活动性很强。后来越来越弱，现在已经老态龙钟、活力减少了，以后慢慢的也会固化、消失，内部的磁场也会消失。

火星为什么是歪的？借鉴地球来讲，地球旁边有月球，月球的成因过去都很不完善，最近30年有一种理论认为是地球刚刚形成不久，太阳系里面还有很多别的大大小小的天体，45亿年前，一个火星大小的天体撞上了地球，两个天体有很多碎块，慢慢地在地球外面汇集起来，一些小天体进入地球内部，部分在地球外围的碎块汇聚起来，形成了月亮，月亮到底是不是这样的成因？现在人们做亲子鉴定，把父母基因和子女基因提取出来，两相对比可以确认小孩是不是父母的子女。天体也可以做“亲子鉴定”，把地球的基因和月球的基因提取出来进行对比，结果确证了一个结论：月球是地球的女儿，千真万确。地球45亿年以来带着自己的女儿在身边，而月球也一直伴随着自己的母亲，历经45亿年漫长的年代。月球是地球最好的伴侣，它身上被砸得到处是坑洼。因为月球在地球外面自转再加上绕地球公转，一直在抵挡部分要撞向地球的小天体。月球以微小的身躯去接受那么多小天体的撞击，是地球的忠实的保卫者。同时，月球使地球产生潮汐，这有利于生命拓展。很遗憾，它的命不长，大概活到距今30亿年就结束了自己的生命。不过，月球以后还可以为人类的持续发展作出更重大的贡献。月球上有一种可供给人类核聚变发电的能源原料氦，至少可以解决全人类今后一万年的能源需求。另外，月球是现代战争最高的制高点。对于月球还需要进一步了解。

此外，本来地球的自转轴是垂直的，因为这么一撞，地球留下了残疾——被撞歪了。但是这个残疾也是天缘巧合，如果是直着自转、绕着太阳公转，那样地球上每一个地方永远都是一个季节。地球歪了，光照按季节分布不均匀了，才有了春夏秋冬，地球表面才丰富多彩。火星也在那个时候被撞歪了，歪的幅度差不多，但金星很惨，是被撞翻了，天王星也很惨，躺下了。

从这些天体的演化也可以看出，人类为什么对火星感兴趣？在太阳系，火星是地球之外最有可能有生命的天体。

再造一个地球

地球一直有很多潜在的威胁，小天体撞击地球，诱发地球表面气候剧变、生态环境系统崩溃和生物物种灭绝事件，以及太阳强烈爆发等灾害。其次人类也犯了很多错误，比如破坏地球的生态环境等。现在只有地球上有生命，能不能就近在太阳系里再找一个行星来改造？月球没有办法改造。全世界科学家开多次会议，大家一致公认只有改造火星是最好的选择。为全人类找到另外一个安全的栖息地，让人类有两个栖息地。这是非常重要的一个设想。

最近有人说希望火星可以移民，但是现在火星还不具备移民的条件，所谓移民是到那里要安居乐业，要能生存下去，火星需要改造。

改造火星的题目，科学家们经过几十年研究，提出了他们的计划，我写了一本科普书叫《再造一个地球》。首先要提高火星的表面温度，让它的冰盖融合，在火星表面保持液态水，一步一步地，在火星上制造出温室效应。现在要求所有的工厂企业要减排，不能放更多二氧化碳，否则气温就会不断提高，导致很多严重的后果。甚至北极和南极冰盖融化，海平面会上升，原来岛屿也许包括上海地区甚至都会被大水淹没——这些事情是人类应该改正的。但在火星上，希望排放的越多越好，这样可以增加大气层温室效应，提高表面温度。甲烷、二氧化碳排放的越多越好，让火星表面冰盖融化。冰盖里有干冰，融化成二氧化碳后又增加了二氧化碳含量，增强温室效应。冰盖里还有水冰，水冰也融化，只要赤道附近可以保持零度以上就有活动的液态水。然后逐渐地一步一步改造。

下一步改造大概需要经历七八个步骤，花一到两个世纪努力，一定可以把火星改造成功。刚去火星，人们必须居住在密闭的地下或地面的舱室一个跟外界隔绝的空间。最好是机器人先上去，发挥它们的智能作用进行改造。在逐步增加温度，到了有水流存在时，再引种地球可以产生氧气的植物，一步步提高氧气浓度，使火星居民逐渐可以不穿宇航服，单独走向火星表面。将红色的火星逐步改造为绿色的火星，最后成为一个蓝色的火星。通过人类的努力，火星完全可以改造成生机盎然，青山绿水的地球，成为人类第二家园。也许人类用几个世纪的努力，可以让火星有蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊。

中国的火星探测计划

迄2016年12月止，别的国家已经发射了45个针对火星的探测器了，中国是后来者。现在人类已经对火星进行过各种类型的探测，但还没有人上去过。火星探测受到一个限制，不是想什么时候去就能去的。因为地球是太阳附近第三颗行星，火星是第四颗，大家共同绕着太阳转，有时候地球在太阳这边，火星在太阳那边，这时根本没有办法到达火星。所以科学家们计算来计算去，算出每大概26个月有一个“发射窗口”。一般发射的情况是这样的：地球和火星的位置具有某个相互关系的时候，从地球将探测器发射出，大概经过8个月的飞行，才能够到达火星或者是降落在火星上。所以要计算得非常精确。错过发射窗口以后，只能再等26个月了。所以在《火星救援》的电影中，男主角只能在火星上待两年多再回去。

比如“机遇号”轨道就是这样选的。一般来说探测器平均飞8个月，“机遇号”飞的时间最短，飞了6个多月就降落在火星上了。总之，每两年零两个月有一个窗口，只有在窗口里面发射才能够到达火星。

中国已经设计好并且中央也已经批准了，在我们庆祝中国共产党成立第一个100年的时候，也就是2021年的时候，我们要实现三个任务：第一，今年 “嫦娥五号”要飞到月球上，把样品采回地球。

第二，2018年，中国将发射“嫦娥四号”着陆器和月球车软着陆月球背面，中继星位于地—月拉格朗日L2点，联系地球和月球背面的探测器。月球总是只有一面对着地球，从地球上我们从来没有看到过月球的另一面。月球的另一半是人类从来没有去过的，而我们中国将第一次踏上月球的背面探测月球。

第三，在2020年有一个发射火星探测器的窗口，大概在年初我们将发射中国的第一个火星探测器飞向火星，大约2020年的年末到达火星。我们现在的配置是有一个卫星绕着火星飞，全面、系统、综合地探测火星。作为火星的卫星，可以探测到全部火星的表面。同时，我们有一个火星车要着陆在火星上，因为“嫦娥三号”曾着陆在月球上，我们可以利用“嫦娥三号”的办法，即反推的办法，让火星车降落在火星上。我们已经选好了地方，天上、地上联合探测火星。这里面有很多新的任务，包括要探测全火星地下水的分布，因为我们还是关注火星的生命，期望能够找到火星上的生命，地下水也牵扯到以后改造火星。此外还有很多别的目标。

我们会在2021年7月1日之前全部完成火星探测的科学任务，来迎接第一个100年的到来。第二将飞向火星，然后取样返回地球。现在我们已经在琢磨看哪些地方最有可能有生命留下的痕迹，期望能够探测到更多、采集到更多的样品。

2020年发射卫星绕火星飞行，并有一个着陆器着陆，从着陆器上走下火星车，对火星进行探测，另外还要打钻取样，样品装到返回舱，有一艘飞船从火星表面起飞，将样品带回地球。今年就要实现的“嫦娥五号”在月球上取样返回，火星取样返回与此相同。

带着样品离开月面——火星取样就是离开火星表面——然后有一条飞船在等候着这个返回舱，在遥远的月球空间，隔着几亿公里外的火星空间，它们交汇对接，然后飞船把样品带回地球，但是很糟糕的一个问题是，进入大气层的速度大概是第二宇宙速度，即每秒11公里，以这样的速度进入大气层的所有东西都要被烧掉了。所以现在做了一个实验，就是让它进入大气层的时候把东西扔下去，我们控制返回舱跳出地球大气层，再进入大气层，就像小孩扔一块石头在水面打一个水漂，高速打进去再跳出水面，然后再进来，就不会烧到里面被烧透。这个实验做得很成功。

中国准备在第一步实现第火星探测，接下去的十年探测小行星，也要探测火星、取样返回，还要探测木星系统和木星卫星。所以中国的火星探测任务任重道远。

以下为现场问答：

听众：为什么火星有那么多沙尘暴?

欧阳自远：我也很想了解，一直在查考这方面的问题，为什么火星上不断有沙尘暴产生，它产生全球性的沙尘暴一年一两次，延续时间可以达到半个月、一个月，也有长达几个月的沙尘。火星的大气层比较稀薄，火星大气压只相当于地球大气压的0.7%，很稀薄，大气稀薄风速就比地球快，所以火星上经常有台风，高速风，再加上火星的表面像沙漠一样，一片荒芜，没有一点水，没有生灵，所以尘埃就被强风刮起来变成区域性的沙尘暴。零零碎碎的分布在不同区域。但有一些机会，小的沙尘暴联合在一起，越来越扩大，就弥漫了整个火星，所以火星探测的时候遇到沙尘暴就只能认倒霉，因为底下什么都看不清楚，卫星在上面飞都白飞了，要等到沙尘全部降落下去清楚了以后才能观测。有些探测器遇到了好几个月的沙尘暴，毫无收获。这个沙尘主要是风速高、沙尘多。地球大气比较浓，再加上地球表面有那么多人类活动，有那么多建筑物，有生灵，所以地球沙尘暴没有像火星那样的严重。

听众：初中物理讲空气流动形成风，刚才院士讲火星大气很稀薄，既然稀薄这个风从何而来，怎么形成的风？

欧阳自远：虽然稀薄，但还是有空气的，只不过气压比较低，密度比较低。当有温差就产生风，因为大气稀薄所以风速比地球大很多，风速大就卷起沙尘。

听众：觉得再造一个宜居天体似乎不太现实。

欧阳自远：你可以保留你的看法，但是我觉得可以，你要详细了解流程，只要前面这一步（温室气体的形成）可以实现，火星年平均温度太低，如果温度能够达到出现液态水，大于零度就可以，后面的进展就很快了。二、三百年，也可能是四、五百年，总之时间较长。

听众：火星的沙尘暴会影响到其他星球吗？

欧阳自远：你的想象力太丰富了，火星沙尘暴毕竟还是火星表面产生的，这个过程来说会影响我们的仪器，对于那些光学仪器有一些影响，其他的没有什么太大的影响，这个沙子从这里刮到哪里，从那刮到这里，不会跑出火星的。

听众：中国2020年启动的火星探索相对美国的“好奇号”有何特点？

欧阳自远：“好奇号”是把巨大的实验室搬到火星上，第一个目的是看火星是否有生命活动；第二探测更加精细的工作，带了各种质谱议，色谱仪等很多仪器上去，但是仍然目前还没有办法来解决探测甲烷的问题，因为甲烷浓度太低了，十亿分之七左右，浓度太低，仪器灵敏度不够。但是碳同位素做到一些，所以还是很了不起的。

另外，“好奇号”工作年限令人惊讶，一直坚持工作，现在一边走一边工作。我们没有这么大着陆器，因为我们第一次去，第一要对火星整体首先要有了解，人家做过的也得干。比如做火星的地图，要做得比别人要好，比如说我要测定火星的石头是怎么分布的，不同成因的岩石分布多各有大面积等。另外，卫星上面还安装了一台雷达，火星车也装了一台雷达，发射雷达波看地下，地下结构不一样反射折射就可以得到图象了，主要的任务是想查明火星表面土壤层的厚度，就知道遭受到这样的表面作用对地下的影响。我们更想做的是要把地下水查明，这是别人没有得到过，我们总得做几样别人没有做过的事情，不能都重复。所以我们跟“好奇号”有差别，“好奇号”是火星车之王，大概谁也超不过它，很庞大、很重，我们没有那么重的火星车，但是我们精选几样东西，照相机是必须要，走到哪都得拍，除了这些惯常、正常工作之外，我们就想天上和地上联合起来探测一些事情，以前别人没有这么做过，我们总想有几样新东西做出来。从仪器的多少和仪器的精度、仪器探测能力来说，恐怕别的国家是很难做到“好奇号”这种程度，但是我可以利用别的办法，天上、地上联合起来探测，也许又要比它高明了一点，因为它的空间极受限制，只能走到哪做到哪，它走也就走几十公里，走不了多远，而我也许走不了它那么远，没有关系，但是天上有一个东西全部覆盖了，所以我们想这样的利用自己的优势，大概是这样的构想，就是很难直接比，“好奇号”有它的优势，我们一直承认的。是这样的情况。

听众：青海火星模拟基地项目很热，它对火星探测有帮助吗？

欧阳自远：很多国家对火星做探测一定要在地球上找一个相关的模拟基地，这个基地大概要有几个特点，第一，非常类似于火星的地貌，首选是沙漠，而且颜色还得稍微红一点，西北青海那个地方是叫雅丹地貌，就是光秃秃的，有一点红的，很荒芜，几乎不要有一根草。其实不止那个地方，我们西北有很多地方都可以做的，这个就是形象上像火星，你拍下来说是在火星，可以骗人的。

第二，它那里也是有很多沙尘的，火星车要在沙尘上走，我们可以在实验室里模拟，可以用一堆沙子做实验。

不过那个地方现在来说功能只是说“像”火星，科学价值还得一步一步来做。因为最多就表现在地貌，地形，样子，让人家去旅游理解一下在火星就是如此的荒芜，如此的孤独。就是这样的环境，使人的感受是这样的，我们目前来说第一次火星探测只有一个火星车，是不是一定要利用它那里，当然也不一定，我也找过很方便的地方，也可以做试验。但是那个地方既然作为一个火星基地，那个地方有这个好处，附近有盐湖，我们现在要了解盐湖水干了以后是哪些盐类，这些盐类对火星车的运行是否有影响，假如人上去是否对人体有影响，我们也可以试种一些植物。但是那里跟火星条件差别太大了，大气就不一样，另外有时候还下雨，而火星没有一滴雨，只能说是一个模拟的环境，以后会慢慢利用一点，它的作用在科学上不是非得如此。

(本文根据主办方提供速记整理，未经演讲者审定）