简介
没有哪一颗星球，能像火星一样， 承载人类如此多的想象和憧憬。 也没有哪一场探索，能像探索火星一样， 在过程中不断交织着反转和奇迹。 这是一段历时四百多年的“追星”之旅， 它记录着好几代科研人员的梦想和智慧， 也见证着人类无数次地将永不言败的精神发挥到极致的震撼！
对于人类来说，火星是一个极其特别的存在。它是太阳系中很像地球的行星，也极有可能成为人类的第二家园。因此，探索火星这件事情，就显得尤为重要。本书便是年轻的NASA科学家萨拉·斯图尔特·约翰逊基于这样的信念，有感而发地撰写而成的，它生动讲述了人类探索火星长达四百年的精彩历程。 在书中，作者全方位介绍了火星的本体科学，如环境、地貌、内部结构、起源与演化等。同时，也深入探讨了火星是否有生命、火星的长期改造、成为第二个地球的可能性等前沿话题。并详细记录了数代科学家们宝贵的“追星”经历，从而向读者展现出人类最极致的探索精神和最前沿的科学创新。
作者介绍
[美]莎拉·斯图尔特·约翰逊 乔治敦大学行星科学副教授、行星科学家。曾任NASA火星探测器“勇气号”“机遇号”“好奇号”项目研究员、总统科学顾问。现任NASA组建的专家小组——生命探测科学中心（CLDS）研究员。
部分摘录：
在我办公室的墙上有一幅水手四号拍摄的小照片。我把它倒转过来，稍微倾斜了一下，以反映火星上真实的南北朝向。这幅照片是黑白的，边上有嵌板。在照片中，太阳以一定角度照射在粗糙的火星表面。它照亮了每个陨石坑边缘的一半，然后在另一半投下阴影。我把它挂在桌子旁边的墙上，因为它充分说明了在其他星球上进行科学研究的挑战。在这张粗糙的照片中可以看到地面，但是它是白色的，遥远而贫瘠。我知道那是火星，是火星亚马孙平原南部的广阔地带，但与此同时，它与我所知道的火星完全不同。
我把它挂在一张1962年的火星规划地图的复制品旁边，这张地图曾用于策划水手四号任务。它是在美国空军的要求下绘制的，我的这张地图和半个世纪前挂在喷气推进实验室走廊上的那张是一样的。两张图片形成的这种对比再明显不过了。在我的这张地图上，火星是光滑的，充满了奶油般的桃色和灰色。明亮和黑暗的区域都被赋予了名字，这些名字被写成曲线形并倾斜着，以适应地形的走势：跨越索利斯湖的陶马西亚，以及围绕着希腊的马蹄形的亚得里亚海。在这颗行星的长方形墨卡托投影的上方和下方，是火星球体的曲面小视图，总共有六个，飘浮在黑暗的太空中，就像一组节日装饰品。然而水手号拍摄到的图像是一组静态像素在独自徘徊。但地图不一样，它代表的是一个世界，它令人着迷，充满意义。每一个位置、每一个方位、每一个形状、每一个阴影——都深刻地捕捉到了人类对所观察到的事物的诠释。
我知道如何绘制地图。我曾在塞拉东部学习勘测，这是我在死亡谷和莫哈韦沙漠之间的无人区一次冬季野营的一部分，那里的道路像划痕一样划破了褪色和弯曲的景观。从定义上讲，它是地球上的一片狭长地带，几乎没有人真正需要知道它的任何信息。但重点是，我们是来这里迎接挑战的。我们的目标是将数百万年的一片广袤地壳上的收缩和伸展作用简化为一组整齐的线条，刻画在一张张飘动的地图纸上。
在这个极度干燥的山区，我睡在一顶黄色的小帐篷里，每天早上都随着太阳升起而起床。然后我穿上一件厚厚的旧运动衫，用一个弯曲的金属杯吃早餐，拿起我的布伦顿指南针，和其他研究生一起坐在卡车上。空气清冷而平静，使得远处的物体似乎近在咫尺。我们驱车驶向远方，花一整天的时间在沙漠和古老的河床上跋涉，爬上布满岩石的斜坡。
我师从队伍中的一位伟人，是一位名叫克拉克·伯奇费尔（Clark Burchfiel）的构造学家，他笑起来时会露出大牙缝，在戴皮头盔的时代就学会了踢足球，早在40年前就发现了死亡谷的拉裂起源。他训练我们紧盯着露头[42]，这样我们就可以测量走向，并在褶皱和断裂的岩石上往下探。我用我的岩石锤敲开露头上的碎屑来检查矿石，我把锤子甩过头顶以获得足够的扭矩，然后当它发出像牙齿碎裂的声音时，我向后退缩。我在熔化的石英曾经从岩床中喷射出来的地方标上了GPS坐标。我追踪着那些易碎的、参差不齐的岩石，它们先是被铺满鹅卵石的路面取代，然后又被冲积层取代。
一天晚上，克拉克扔给我一块石头，说它一定是看到了上帝的面容。我注意到这些矿物是如何裂开的，它们是如何在黑暗中被地球的扭曲和剪切撕裂的。当我盯着它看的时候，我意识到我的一生都是在最薄的蛋壳上行走的，无视了脚下的温度和压力，无视了力量的强度和物质世界的深度。然而尽管我自己努力地寻找断层岩和侵入岩，我还是在野外徘徊，感觉迷失了方向。沙漠一片死寂。岩壁上有巨大的岩石，有时，周围没有人，我就会用尽全力把一块巨石推下山顶，只为了听到它在我下面几百英尺的地方轰然坠落的声音，看着它裂开。
我从黎明一直工作到黄昏，努力去弄明白我的测量结果，心想着这些山对初学者来说真不是个好地方。当太阳一落山，火一熄灭，黑暗笼罩莫哈韦时，就是我回帐篷的时候。我打开我的头灯，头灯照亮了我在寒冷河滩边的黄色帐篷的小圆顶。我随身带了十几本书。它们在破旧的帐篷里堆成一堆，帐篷里几乎没有其他空间了。我读过飞行员柏瑞尔·马卡姆的《夜航西飞》，她在20世纪30年代驾驶飞机载着乘客环游肯尼亚，每英里收费一先令。欧内斯特·海明威在给朋友的信中称这本书“太棒了”“这个姑娘……她写的东西吸引了我们所有人。”我读了迈克尔·翁达杰的《英国病人》，就像主人公拉迪斯劳斯·德·奥尔马西把希罗多德的《历史》带到了沙漠一样，我开始把地图和草图贴在我的书上。凯瑟、陀思妥耶夫斯基、迪拉德、布莱克、库切、司汤达，我像回想航海年历一样在脑海里回忆他们。我只是想找到一些实实在在的点，找到一些三角测量的方法，找到一种方式，把人类对我周围这个巨大的物质世界的理解模式化，在这个世界里没有人类存在。
不过，很快我就开始意识到，花岗岩山脉并不像它们看起来那么空旷。当我第一次凝视莫哈韦时，一切似乎都静悄悄的。所有的颜色在干燥的空气中都显得苍白。植物呈现一种泛白的卡其绿，就像一把把的干药草。我有一种向它们吐口水的冲动，觉得这好像是我能做的最起码的善举。但过了一会儿，我的感官开始适应这里了。山艾树看起来像溅起的水花，几乎像雨滴打在湖面上。我看到我周围的生命——属于节肢动物的蚂蚁和芜菁，甚至是在沙漠岩石的黑漆上，有一种可能与微观生态系统有关的光泽。
有一天，我追踪到一个化石层消失的地方，那是那些曾在历史上统治过世界的生物消失的地方。然后在另一个下午，我注意到几千米外类似的岩石中存在类似的状态。我顺着深入地下的岩石带，然后扫视地平线，试图想象它们会在哪里重新出现。我正通过脚下几百英尺深处那些弯曲的物体，把这些点连接起来。
这对我的影响使我想起了帐篷里的另一本书。我读过安托万·德·圣埃克苏佩里的故事，还有他的飞机是如何在撒哈拉沙漠迫降的。他无助地熬到天亮，躺在一堆沙子上睡着了，然后突然仰面醒来，与繁星面对面。他感到晕头转向，感觉自己被甩了出去，仿佛要掉下去，仿佛天空就是大海，他就要一头扎进大海里。那天我在山脊上的感觉就像那样，凸起的地方突然凹陷下去。我有一种发自内心的感觉，觉得这个世界从二维突然变成了三维，我看到了一幅前所未见的景观。
通过一点数据和一点想象力，我开始理解如何将不相干的观测线编织成一整个系统。一旦地形开始显现，我想要做的就是找到下一个山脊，把它放进我的地图里。就好像我可以窥探到未知的地层。我不仅仅只想获得那个强大系统的碎片、一些表面的理解，我想要的是一个连贯的整体。
挂在我办公室里的火星规划地图写满了制图的细节——包括各种特征和名字。但如果退一步看，首先映入眼帘的是光线和阴影。地图上布满了纵横交错的线，形成了一个由完美直线构成的广泛的、相互连接的系统。纵横交错的路径是烟色而不是黑色的，也不是十分清晰，但不可能被忽略掉。它们把表面装饰得仿佛维多利亚时代的蕾丝衣领。
这些线条可以追溯到19世纪末，当时米兰的天文学家乔凡尼·斯基亚帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）首次对它们进行了广泛的记录，他永久地改变了我们对火星的看法。1877年夏天，当火星特别靠近地球的时候，人们对它展开了很多讨论。一位美国天文学家刚刚通过位于美国国务院的美国海军天文台的一个66厘米望远镜厚厚的镜片发现了火星的两颗卫星。斯基亚帕雷利的望远镜[43]镜头要小得多，只有21厘米，但它是由高质量的玻璃制成的，所以他想看看他的仪器是否也适合观测行星。他爬上了布雷拉宫的屋顶。一场可怕的风暴刚刚过去，在恶劣的条件下，他无法在寒风中分辨出两颗星星。在晚上10点之前，他用一只眼睛看着望远镜，另一只眼睛盯着他的笔记本，开始了对火星的第一次素描：笔记本的装订线旁边是一个圆圈，附近的一小块白色空间表示极地冰盖，一圈阴影从它的边缘向下延伸。最后，一片新月形的黑暗中有一个明显的圆点。他在自己的观察笔记中指出，他在现存的英国版火星地图上找不到这个特征，而英国版地图被认为是世界上最精确的火星地图。这实在是令人费解。但话又说回来，天气条件也不利于观测。
斯基亚帕雷利在第二天和第三天的晚上又对火星进行了观测。他对这颗行星观察得越多，就越对英国版火星地图感到困惑。英国版火星地图看上去就像两只从赤道处黑暗地带伸出的卡通手，黑暗区域被指定为海洋，而光明区域被指定为大陆。但在开普勒地、道斯海、赫歇尔大陆或德纳罗海中，没有任何阴影与斯基亚帕雷利所见的阴影相匹配。事实上，通过他的望远镜看到的火星似乎与任何一张火星地图都没有相似之处。
考虑到当时摇摆不定的气流，斯基亚帕雷利不得不加快速度，在影像消失之前记录下他看到的影像。但他使用了一种仅有很少火星地图绘制者所拥有的工具：一个小型螺旋测微计[44]。他把这个在俄罗斯学会使用的微型装置安装固定在了望远镜的目镜上。这帮助他确定了几十条经线和纬线，然后他就可以用它们来快速地给自己定位。斯基亚帕雷利超乎寻常的敏锐洞察力[45]和执着，造就了一幅惊人的火星新地图。
夜晚在屋顶上观察火星的时候，斯基亚帕雷利注意到一些奇怪的特征：在火星表面有纵横交错、相互连通的暗斑线。这些线后来困扰了科学家们几十年。他把每一块暗斑都解释为海洋，并认为水越咸，颜色越深。他猜想连接它们的线是“运河”。最后，他确定了几十条这样的运河[46]。它们通常起源于一片暗斑，又终止于另一片暗斑或另一条运河，从未出现在一片陆地的中央。在某些情况下，运河甚至出现分裂，迅速地变成两条平行的运河，彼此之间距离很近。
几年之后，一位名叫卡米伊·弗拉马里翁（Camille Flammarion）[47]的法国天文学家获得了斯基亚帕雷利的地图，开始用最乐观的态度来解读它们。在意大利语中，“canali”这个词仅仅意味着渠道。斯基亚帕雷利曾接受过民用建筑和水利工程方面的训练，他认为这些地貌可能是海峡，比如英吉利海峡或莫桑比克海峡。但是这个词作为运河的意思进入了更广阔的世界被人们熟知，这个词里包含了所有隐含的含义。
在《火星环境》一书中，弗拉马里翁描述到运河不像小溪和河流那样蜿蜒。事实上，地图上的运河看起来是奇怪的几何图形[48]。难道它们是公共工程吗？在地球表面，科技正以新的方式展现。伊利运河被称为世界第八大奇迹，于1825年竣工，并于19世纪下半叶两次扩建。法国积极参与了苏伊士运河的建设，这是一条环绕非洲的海上捷径，于1869年开通。1881年，法国人也开始在巴拿马修建连接大西洋和太平洋的新航道。弗拉马里翁综合其他人的观察结果分析了这些运河，并根据1892年绘制的所有火星地图草图的简化对比中得出结论：“一个比我们更优秀的种族居住在火星上似乎……是非常可能的。”“还有什么能解释火星运河的规模和规律性呢？”
将关于运河的发现带到美国的是一位纺织业大亨的继承人，他后来成为运河最响亮、最杰出的支持者。珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）在波士顿郊区布鲁克林希思街的一幢豪宅里长大，这座房子因住在那里的七个洛厄尔家族的人而被昵称为“赛文奈尔”。洛厄尔的哥哥后来成了哈佛大学的校长，他的一个妹妹成了著名的诗人。和他的兄弟姐妹一样，洛厄尔也拥有一大笔财产。他从哈佛大学毕业，在那里学习了数学，还涉猎了天文学。毕业后，他按照惯例进行了一场盛大旅行，之后又花了几年时间，在远东地区执行各种文化和外交任务。他自认为是一个情绪多变的人，他会一会儿在自己的广场上与朋友们谈笑风生，一会儿又独自抽着雪茄，郁郁寡欢。他喜欢打网球和散步，但不喜欢打高尔夫球，也不喜欢开车。他拥有美国最快的马球用马中的一匹。他有着巨大的个人魅力，尽管内心深处是一个隐士，但在别人眼中，他通常是一个孩子气的、热切的人。
