人类真能在火星生存吗？
编者按：
电影《火星救援》正在热映，主角马克·沃特尼上演火星版“鲁滨逊漂流记”。
影片获得了美国国家航空航天局（NASA）的全力支持。在上映前，NASA就向观众科普影片中的相关科技，借机宣传自己的火星之旅计划。
这部被称为硬科普的影片究竟暗含哪些现实科技和未来畅想，人类能否像马克一样在火星生存？
“我不能就这样，在火星上等死。”宇航员马克·沃特尼发出感慨。
正在热映的太空科幻大片《火星救援》说的就是科考队在火星遭遇大风暴，撤离时队员们以为主角马克死亡而将他只身一人留在火星。马克利用自己的智慧，开启了在火星上生存的持久战，并迎来了最终救援。
这部电影之所以吸引人，正是因为它涉及航天科技、植物学、物理学、化学等众多科学领域。并且，在这场太空援救中，中国航天尖端科技成为关键。
电影让人联想到美国国家航空航天局（NASA）送人登陆火星的计划，那么，人类能否在火星生存呢？
火星与地球环境大不同
掀翻天线、摧毁帐篷不太可能
“火星大气与地球大气非常不同。”中国科学研究院地质与地球物理研究所研究员魏勇介绍，地球大气成分以氮和氧为主，而火星大气中二氧化碳占96%，氩和氮又各占1.9%，其他成分主要是氧、一氧化碳、水和甲烷等。火星表面平均大气压为600帕斯卡，仅为地球表面大气压的0.6%。”
火星大气总质量约为地球大气总质量的0.5%，其重力只有地球表面重力的40%。“一个行星要有足够大的表面重力，才能把空气分子吸住，保留住大气。”中国科学院空间科学与应用中心研究员史建魁说。因此，与地球相比，火星大气非常稀薄。同时，火星气温昼夜起伏明显，赤道温度最高可达21℃，夜间会骤然降到-73℃。
但与地球环境相类似的是，火星上也会发生各种等级的沙尘暴。火星上没有液态水，非常干燥，中等沙尘暴每年都有几次，范围在百万平方公里，可持续几个星期。大约每五年至六年还会发生一次超强沙尘暴，范围覆盖整个火星。
自20世纪以来，这种超强沙尘暴已被观测到很多次，最近的一次是在2007年。
“但需要指出的是，即使是这种超强沙尘暴，也很难造成《火星救援》中展示的掀翻天线和摧毁帐篷的场景。”魏勇说，“火星上的风速比地球上的风弱很多，而且其大气密度不到地球的1%，所以同等风速下稀薄大气造成的破坏力要比稠密大气小很多。例如，在地球上吹一口气可以让一张A4纸飘起来，而火星上空气稀薄，可能需要电风扇产生高风速才能把纸吹起来。”
除此之外，《火星救援》中的“太阳日”也着实让观众迷糊了一把。“太阳日是指一天的时间长度。”魏勇说。地球上一个太阳日是23小时56分钟，火星上一个太阳日是24小时37分钟。也就是说，火星上的一天比地球上的一天长41分钟。算下来，其绕太阳转一圈差不多等于地球两年，即火星一年有687天。
空间辐射不容忽视
要想在火星生存实属不易
没有氧气，人类可以使用随身携带的氧气供应系统；平均气温低，早晚温差大，人类可以通过宇航服进行调节。然而，要想真正在火星上生存，还必须考虑其辐射问题。
“在《火星救援》中，对火星辐射的描述相对较少。实际上，火星上的辐射非常强。”国家空间天气监测预警中心主任张效信说。
NASA最近称，要在2035年左右把人送上火星，就像他们派宇航员登陆月球一样。
“火星与地球不同，它没有一个全球性的偶极磁场，只有比较弱的岩石剩磁。”魏勇说，“如果宇航员拿着指南针在火星表面行走，指针方向随时会发生大角度的改变。所以信鸽、蝙蝠等靠磁场导航的动物如果到了火星就会‘找不着北’。”
此外，地球的偶极磁场还有一个十分重要的作用，可以阻碍宇宙高能带电粒子入侵。“这是因为带电粒子遇到磁场会发生偏转。”魏勇说，“地球的偶极磁场就像一个保护罩，把生物圈保护起来，因此，人类可以在地球上长期生存。火星没有这个保护罩，就会始终遭受大剂量辐射。”另外，火星大气远比地球稀薄，所以大气层自身对高能粒子和空间辐射的削弱作用也十分有限。在这种环境下，人们就必须住在特制的防辐射营地里，外出也要身着防护服。
不仅如此，在载人飞船前往火星的途中，人类还要面临低剂量的、长期存在的银河宇宙射线。这些射线能量大、穿透性强、很难防护，普通的飞船外壳基本上无法阻挡它们，即使是30厘米厚的铝板，防护效果也极为有限，严重威胁航天员健康。
因此，人们要想在火星生存，可谓困难重重。
科学研究步履维艰
人类可到达火星但难返回
在电影中，NASA相当应景地提供了人类如何在火星存活的教程。现实中，人类为此付出的科研行动也从未停止，至少目前人类到达火星是现实的。
火星是地球的近邻，在很多方面与地球相似。“在与地球比较的基础上，开展火星探测和研究，不仅能探索火星及其空间奥秘，还能进一步认识地球自身。”史建魁表示。
目前，火星是人类发射探测器第二多的天体，最多的是月球。从伽利略改进望远镜开始，400年来人们对火星的兴趣与日俱增。截至目前，科学家通过研究火星地表地貌、大气成分、气候特征大致了解了火星环境状况和变化特征，通过研究地表磁场和高度电离层的变化特征大致掌握了太阳电磁辐射和太阳风对火星空间环境的影响。
“当前国际火星研究的重点是火星水逃逸机制，试图揭开火星液态水消失之谜。”魏勇介绍，“NASA的马文卫星在2014年底到达火星，专门研究这一问题。中国研究者也积极参与到这一重大科学问题的攻坚战中。”
1988年，中国加入了《营救宇航员、送回宇航员和归还射入外层空间物体的协定》。2011年11月8日，中国发射了第一颗火星探测器“萤火”一号，随俄罗斯火星探测器一同升空，但由于俄罗斯火星探测器变轨失败，此次任务终止。
中国航天的尖端科技在《火星救援》中成为拯救关键，从一个侧面说明了中国太空探索的实力。
“从技术上来讲，人类到达火星没有太大问题，但从火星返回的技术远未成熟。”魏勇说。
事实上，这些困难还来自于其他方面，比如在长期空间飞行中宇航员的饮食和心理问题、到达火星后的持续补给等。这些困难最终将演变成伦理道德问题，就像《火星救援》所展示的那样，当一张单程票把同胞送往火星，他们孤军奋战，随时面临死亡，地球上的人类能否承担起这样的道德压力？
