马特·达蒙叫你来火星旅行啦(内含穿帮镜头)
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上次《星际穿越》之后，在《火星救援》里，马特&达蒙这回是被丢到了火星上，来了个太空版的鲁滨逊漂流记。为了生存，他用自己的便便生生在火星上种出了土豆，还因此而自称殖民了火星。这个逗比科学宅，最终在自己与地球人民的努力下，获救成功，回到了地球家园，从此过上了幸福美满的生活。
《火星救援》剧照
马克（马特&达蒙剧中的名字）在火星上开着火星车&溜达&时说：&在火星上每向前一步，我都是第一个到那里的人。&身处绝境，也不忘把阿姆斯特朗涮了一下。最后离开时写下的&Goodbye Mars&还有对火星车那深情的抚摸，已然觉得他似乎爱上火星不想走的意思啊。
这个让马克又爱又恨的星球，到底是什么样呢？如果让你来这里旅行，你来不来呢？
火星在太阳系中的位置
火星是太阳系中距离太阳第四近的星球。与地球的最近距离约为5500万公里，最远距离则超过4亿公里。如果你乘坐现在的航天飞机（速度约为3万公里/小时）去往火星，以最近距离计算，大约需要2个半月的时间。
火星上的风景怎么样
剧组在约旦瓦地伦沙漠取景拍摄
在电影中，火星上地貌的场景取景于地球上的约旦瓦地伦沙漠，再通过后期合成。与地球一样拥有多样的地形，有高山、平原和峡谷，不过火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布。火星表面以氧化铁的红色土壤为主，因此外观呈现为橘红色。所以就像电影中看到的那样，天空总是像地球上的黄昏。
《火星救援》剧照
火星与地球一样有倾斜的地轴，因此具有四季的变化。不过因为没有植物，所以四季没有那么明显。而火星的南北极的白色极冠是非常明显的，过去认为这是由固体的二氧化碳构成，今年的研究认为在表面的干冰下面蕴藏着大量的水冰。
在Google Earth中可以看到火星上两级的冰川
火星上真的有风暴吗
《火星救援》中遇到的风暴
故事的起因是火星上突然而来的风暴，风速高达每小时175公里，几乎摧毁了让队员们离开火星的火箭，他们只好提前离开。地球上的风暴会带来灾难，传说中连邮筒也低头。在火星上的风也很有破坏力吧？
别担心，火星的大气密度只有地球的1%，你看登陆火星的太空船都需要火箭或弹跳的皮球才能软着陆，降落伞最多只能辅助，就是因为空气稀薄，阻力太小。电影里那场灾难性风暴风速虽高，但是所造成的风力大概只相当于地球上的微风，根本不值得担心。
这大概是整个故事中最不符合科学的地方，原作者Weir其实知道这个问题，但他总得要有一个杀不死主角却又吓人的灾难，戏才能演得下去吧！
火星上上哪里找水
电影里马克为了有大量的水来种菜，只好把登陆艇里留下的燃料「联氨」（hydrazine，N2H4 ）小心地烧掉，里面的氢原子与周围的氧气结合，就会产生水：
N2H4 + O2 & N2 + 2H2O
剧中马克用燃料制水发生爆炸
还好，火星其实有不少水。科学家刚刚发现火星部份地区的土表下埋藏不少盐度极高的液态水，在&夏天&温度高的时候就会流到山谷，可以淡化后取得淡水。如果当地没有液态水，火星的土壤中大约有2%的含水量，在火星的寒冷南北极底下更有冰块。如果有人以后不小心被困在火星上，千万不要卖命烧燃料，把火星土壤加热再收集水蒸气就够了。
火星上真的可以种菜吗
大家都知道，火星上是没有植物的，看《绝地救援》的剧照就明白了。等一下～马克，不要发呆了，请你往左边看一下好吗，那里有好几棵树你没有看见吗？
剧中的穿帮镜头
即使在地球也不是随便一个地方就可以种菜，更何况是在另一个行星上。目前科学界认为火星的土壤真的可以种菜，不过要成功可不简单，曾经有研究人员利用火星上探测器的数据，在地球上仿造火星的土壤，结果成功地让植物发芽、生长，不过只活50天。
马克在火星上种植土豆
想要让植物生长，阳光、空气、水分、养分都不可少。阳光？强度不到地球的一半，紫外线相对强度高，所以用LED灯光比自然阳光还好。空气？在密闭的室内就可以，不过要小心光合作用产生太多氧气。养分？那通常是生物制造有机物质，火星上哪有！还好电影主角是位植物学家，知道他的大小便成了无价之宝。除了粪便中的养分，更重要的是里面的微生物，可以做出植物所需要的养分和矿物质。不过严格来说，人肚子里的微生物和土壤里的还是差很多，如果有人想到火星种田，记得带一把故乡的泥土，里面的微生物比黄金还值钱呢！
在火星上自驾方便吗
剧中马克开的火星车
在电影里，马克开车火星车离开阿西达利亚平原去了两个地方。一个是去阿瑞斯谷找到了背弃用的拓荒者号探测器，与NASA取得了联系。另外就是去了斯基亚帕雷利撞击坑，找到了战神4号，成功升空与救援他的赫尔墨斯号飞船会和。
似乎看起来并不难，但如果我们把这个等比例放到地球上，可以知道，电影里的这几个地点都十分遥远。以马克最后驾驶火星车从战神3号前往战神4号地点为例，这样距离的一半，就能从西非的西撒哈拉海岸，走到撒哈拉沙漠南端的布吉纳法索。电影中为了剧情的紧凑，避免剧情冗长，将这段旅程淡化，以剪接的方式描述主角连续开车4小时，休息充电13小时的这段旅程交代，但我们若是从地图上了解，主角马克在最后的这段4,000公里（电影中马克利用圆规估算只说了3,200公里）事实上是相当煎熬难受。加上火星没有高速公路，驾驶火星探测车在崎岖的地表上，想必是一刻也不敢怠慢。
剧中，马克的火星车停下来充电
另外，主角从战神3号基地前往拓荒者号位置的阿瑞斯谷北缘，也至少需要驾驶800公里的距离。
剧中中国科学家
比较有意思的是，电影中中国航天局的&太阳神&计划，成为了实施火星救援的关键。最后在美国人民和中国人民的齐心协力和万众关注下，成功将马克带回地球。电影中结尾也说，这不是NASA的功劳，不是美国的功劳，而是全人类共同的荣耀。
也许有一天，我们真的可以离开这个地球之国，去火星旅行一趟呢。
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作者：江湖醉鱼
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灰色狭长部分显示的便是火星地表的小型沟壑。图片来源：NASA/JPL/University of Arizona迷之沟壑这种沟壑发育在比较陡峭的山坡上（坡度大于25°），有季节性的变化，一般在火星的春末开始发育或生长，在初冬之后变小或消失，往复如此。欧嘉和同事把这种像沟壑一样的东西命名为“季节性斜坡纹线”（Recurring slope lineae，RSL）。RSL不仅呈现季节性变化，在一天之内也会有明显的变化，比如一天最大可以延长20米。火星RSL的年际变化。A图所示是一个陨石撞击坑，周缘发育了一系列的RSL，黑色箭头指示了一些RSL的位置。A图中下方的方框为B~E各图所反映的位置。B图是28火星年（MY）夏末的RSL发育情况，C图是29火星年初春RSL衰退后的情况，C图是晚春时节RSL重新发育，D图是初夏RSL的情况。随着越来越多的RSL被发现，它们的分布规律也越来越明显。早期仅在南半球32°至48°之间发现有RSL，随后在火星南北半球的低纬度地区也确认了12个RSL分布区，最北的一个位于北纬35°。可以明显看出，南半球的RSL更多。此外，RSL多发育在山坡的向阳面。黄色点是RSL分布的区域，可以明显看出主要分布在南半球，而且在较暗的地区（反射率低）火星上为什么会有RSL，它们又为什么会有这些变化呢？对这种现象有好几种解释，其中一种认为RSL可能类似于火星两极沙丘上二氧化碳季节性的解冻（Defrost）。在火星两极的沙丘下，存在着冰冻的二氧化碳。它们在夏季会解冻，冲出沙丘产生沙流，在沙丘上留下沟壑一样的东西。但是，火星的中低纬度地区温度比较高，不存在封冻二氧化碳的条件。所以，这种现象还有另外一种解释：这可能是火星表面的液态水流所致。由于火星表面的温度比地球低不少，通常被认为不适合液态水存在。但是，在RSL发育的地方，温度普遍高于250K（相当于-23.15℃），一般在273K以上。如果有盐类溶解到水中（即卤水），水的凝固点可以被显著降低，最高可以降低80K。此外，盐类的存在还能显著降低水的蒸发率，并能吸收大气中的水分以维持自身。也就是说，RSL可能是火星地表的盐水溶液流动形成的。但是，以上解释在此前都只是推测——直到这项最新的研究为火星表面卤水的假设提供了有力的证据。新的研究结果表明，RSL（图中暗色细纹）的形成源于流淌在火星表面的卤水。NASA/JPL/University of Arizona光谱证据在这项新发表的研究中，研究人员利用集成火星普查光谱仪（Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars，CRISM）获取了RSL发育地区的影像。由于不同的物质对光的吸收和反射能力不同，通过定量分析不同波段光在某位置被吸收和被反射的程度，并与已知物质的光谱特征相比较，研究人员就能推测火星表面该位置上的物质的成分或组成了。研究者提取了影像上RSL发育地区的光谱，把它与实验室测得的不同矿物或混合物的光谱作了比较。一般来说，如果矿物中存在有分子水（H2O）或OH团，就会在光谱曲线上特定的波段形成强烈的吸收波谷。而他们在RSL发育地区的测量结果中恰恰也有这样的特征吸收波谷存在。RSL发育地区的光谱分析。a和b分别是所测量像元的位置；c图示测量结果，不同颜色分别对应于a和b图中不同颜色的框，黑线是拟合曲线。d图是实验室不同的含结晶水的矿物的测量结果。可以看出，在1.48μm、1.9μm和2.14μm处有明显的吸收波谷。综合多个对比研究结果，由于火星上不同RSL发育地区的光谱特征和高氯酸镁、氯酸镁、氯化镁以及高氯酸钠的光谱相符合，研究者认为在RSL发育地区含有这些易溶于水的矿物。以往的探测发现火星表面普遍存在这类可溶性的盐类，RSL区域的矿物很可能是这些盐溶于水后再沉淀富集而成的。简而言之，上述结果提供了现今火星上存在液态水的有力证据，而且这种水是卤水。那么问题来了：水从哪里来？目前为止，这个问题尚没有确切的答案。RSL主要分布在中低纬度地区，发生在温度较高的季节，多在向阳的山坡上，而且那些地方表面比较暗（对太阳光的反射较弱）。一种假说认为RSL的水可能来源于冰。但是，中低纬度、夏季、向阳，这种地方的冰会很快会发或流失，不大可能为RSL提供所需的水。形成RSL所需的水从哪里来？目前还没有确切的答案。图片来源：NASA/JPL/University of Arizona另外一种观点认为，水来自于空气——当然不是直接来自空气，而是通过一些矿物的潮解（deliquescence）把空气中的水固定下来。一些矿物容易能够自发吸收空气中的水，如常用作干燥剂的氯化钙，研究人员在RSL中发现的氯酸镁等矿物也具有吸水性。当温度较高时候，这些矿物吸附的水就会释放出来，成为液态流水，形成RSL。但问题是，火星大气中的水能够支撑形成如此多的RSL吗？不一定。南美洲阿塔卡玛沙漠在智利安托法加斯塔一带的地质条件，一直被认为近似于火星地表，那里极端干燥，能有微生物活跃的唯一环境便是存在潮解盐类的地区。那么，如果RSL的形成确实和高氯酸盐的潮解有关，那么它们的存在可能就为生命在近地表提供了一个潮湿的环境——这些地区，将是未来火星生命探索的一个方向。
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日凌晨，中国首个火星探测器&萤火一号&和俄罗斯&福布斯-土壤&探测器在位于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场搭乘俄罗斯&天顶&运载火箭升空。（视觉中国/图）
工信部副部长、国家航天局局长许达哲4月22日表示，我国火星探测任务正式立项。中国火星探测器计划在2020年火星探测的最佳窗口时间发射，并一步实现&绕、落、巡&工程目标。
这是中国首次宣布火星探测的计划和时间表，将是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后，又一个重大的太空探索项目。
我们的征途是星辰大海
国家航天局局长许达哲在发布会上指出，开展火星探索项目将标志着&中国真正意义上迈入深空探测&。中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲介绍道，&中国火星探测的科学目标还没有最终确定，但基本围绕以下几个方面：通过光学遥感探测火星形貌，看看火星表面长什么样；通过光谱等探测火星土壤元素、矿物成分及岩石类型；探测火星空间环境，包括火星大气；探测火星土壤结构及水冰，火星表面甚至地下浅层是否有水&。
&深空探测虽然不会马上产生明显的经济效益，但是对于满足人类探索未知世界的好奇心，拓展人类生活空间，都具有重要意义。&孙泽洲说。
我国古代将火星称为&荧惑&，火星这颗肉眼可见的行星曾经深刻影响着古人的宇宙观。火星是全人类的火星，火星探测既可以引领航天技术的进步，带动经济发展，还可以极大地提升全民对太空和科学的热情，并转化为科技创新的热情。
火星是太阳系中与地球环境最相似的星球，也被认为是最有可能存在地外生命的星球。了解火星的土壤、环境、大气，以及是否有水的存在，对于研究生命起源，研究人类自身和地球所处的环境都有着非常重要的意义。否则，五百年前我们祖先遗憾地忽视了海洋，一百年后我们的后代也会埋怨我们放弃了太空。
一位赞比亚修女曾经给NASA写过一封信，&非洲有那么多难民，为什么非要好几十亿美金上太空？&当时NASA是这样回的：&太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，它还能给我们带来全新的技术，全新的挑战和进取精神，以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。我相信，人类从宇宙中学到的，充分印证了阿尔贝特&施韦泽那句名言：&我忧心忡忡地看待未来，但仍满怀美好的希望。&&
探索火星，中国要&弯道超车&
探测火星，中国这一步走得并不算早。
美国从上世纪六七十年代就开始发射火星无人探测器，2012年8月美国宇航局&好奇号&火星探测器登陆火星，为地球带来了海量火星照片。去年9月28日，美国航天局的科学家更是发表了震惊世界的声明，说他们在火星上找到了流动的液态水。俄罗斯也不甘落后，不但第一个实现了火星软着陆，日前他们又公布了动物火星计划，预计2017年将送猴子前往火星。而在亚洲，印度是第一个拥有火星探测器的国家。2014年9月，印度首颗火星探测器&MOM&已经安全进入火星轨道。
不过，想要去趟火星，也没那么容易。日本的火星探测器&希望&号曾于1998年发射，但5年后未能到达火星轨道。欧洲空间局的探测火星计划也波折重重，本世纪初就开始启动的计划拖了10多年以后才终于上路。在日，中国首颗火星探测器&萤火一号&也曾搭乘俄运载火箭发射升空。遗憾的是飞行过程中出现意外，&创业未半而中道崩殂&。
但是，值得注意的是，中国此次火星计划如果成功的话，我们在探索火星的成果上，就可以实现&弯道超车&。因为中国此次火星探测的任务形式，以前国外从来没有过。&美国的探测环绕就是环绕，巡视就是巡视。&孙泽洲说，&从来还没有哪个国家一次任务就同时实现环绕和着陆巡视&。中国这次两步并作一步走，快马加鞭地赶上国际领先国家的步伐。
&黑色七分钟&，迈向火星之路有多难？
自20世纪60年代以来，国际上已实施的42次火星探测任务，成功率仅为52%。
火星探测器总设计师孙泽洲介绍说，之前的探月工程已为火星探测打下了很好的基础，如果没有探月工程，希望火星探测一次就着陆并让火星车走起来，是不现实的，&但是火星探测仅有一半的环节与探月有相似性&。
最让他担心的是火星大气。&火星大气具有很高的不确定性，有些因素我们还没有认识透，比如火星大气的变化规律、风暴时的特性等。我们现在感觉压力很大，是因为不能掌控的因素很多。如果降落那天真的起了尘暴，就不能降落。&孙泽洲说。
火星车或着陆器，要穿过火星大气层才能&踏&上火星表面，这期间需要经历惊心动魄、生死攸关的一幕。探测器从131千米的高空进入火星大气，时速高达21000公里（每秒5.9公里），要在短短七分钟的时间内，让探测器的速度降至零，从而实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻，是名副其实的&黑色七分钟&。而且这七分钟飞行器无法由地球指挥中心实时控制，通讯信号从火星发回地球已经过去了七分钟，所以必须由飞行器自带的智能系统独立完成着陆。
从中国航太科技集团第五研究院获悉，该院已在火星伞系减速分系统关键技术攻关中，突破了超声速低密度降落伞设计等多个技术难点，为火星探测做好充分准备。不同于印度的火星计划有美国和欧洲的帮助，中国此次火星探测的挑战体现出中国在空间技术创新发展中的&首创精神&。
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