從令人畏懼的“熒惑”到解鎖奧秘的“圣地”

王科超

“熒惑守心”的真相

《漢書》中有段記載：“（漢成帝）綏和二年春，熒惑守心。二月乙丑，丞相翟方進(jìn)欲塞災(zāi)異自殺，三月丙戌，宮車晏駕?！币陨线@段文字今天看來或許顯得稀松平常，然而背后其實(shí)隱藏著一起血淋淋的政治慘劇。

綏和二年（公元前7年），西漢王朝已搖搖欲墜、民不聊生，各地相繼爆發(fā)農(nóng)民起義，再加上外戚擅政，大權(quán)幾乎全部為太后王氏一族掌握，這為王莽篡漢埋下了禍根。而此時(shí)的漢成帝卻昏聵無能、沉迷酒色，甚至連個(gè)繼位的皇子都沒有。這時(shí)，有星象家告訴漢成帝，天空中出現(xiàn)了最為兇險(xiǎn)的“熒惑守心”天象，這是帝王駕崩的噩兆。漢成帝十分害怕災(zāi)禍會降臨到自己頭上，于是下詔書將丞相翟方進(jìn)斥責(zé)一通，說他辦事不力，以致政事紊亂、天災(zāi)不斷，皇帝的性命恐怕難保，逼令丞相“君其自思，強(qiáng)食慎職”。翟方進(jìn)看罷詔書，只好盡忠自殺，以此來為皇帝擋住災(zāi)禍。盡管如此，不出一月，正值壯年的漢成帝還是暴斃而亡，十多年后西漢王朝也被王莽篡滅。

翟方進(jìn)身為丞相卻要因“熒惑守心”的天象自殺，背后必然有復(fù)雜的政治斗爭。盡管如此，從中我們也可以看到，在天人感應(yīng)思想的影響下，中國古代天文學(xué)緊密地與星占、術(shù)數(shù)相結(jié)合，帶有濃厚的人文精神及非科學(xué)色彩，這一特點(diǎn)不僅僅表現(xiàn)在政治上，對當(dāng)時(shí)古代社會的方方面面都有影響。不過，也正是由于官方對天文的重視，我國歷代累積了非常豐富的天象記錄，其中部分觀測資料仍有助于現(xiàn)代的天文研究。

那么，“熒惑守心”究竟是怎樣的一種天象呢？“熒惑”兩字的本義是使人迷惑、炫惑的意思。肉眼可見的5顆行星中，火星的顏色紅亮，亮度變化很大，運(yùn)動軌跡最為復(fù)雜，時(shí)常令人感到迷惑，因此古人又將火星稱作“熒惑”。而“心”是指古代二十八宿之一的心宿，心宿中最亮的星即是我們熟知的天蝎座中的心宿二，這是一顆紅巨星，顏色鮮紅明亮，似熊熊火焰，故又稱“大火”?！妒酚洝分杏小盁苫鬄樨?，外則理兵、內(nèi)則理政……”的記載，意思是火星與災(zāi)禍相關(guān)聯(lián);而心宿是天上“明堂”之所在，心宿二是帝王的象征。在古人眼里，二者相遇自然對君王不是什么好的征兆。

行星本在軌道上運(yùn)行，因?yàn)橄鄬Φ厍蛭恢玫淖兓?，在星空背景上也就不斷變換著位置。行星在天空的視運(yùn)動有時(shí)順行（由西向東運(yùn)動），有時(shí)逆行（由東向西運(yùn)動），順行和逆行之間有一個(gè)時(shí)刻，行星看起來是停留不動的，叫做“留”。當(dāng)火星在心宿內(nèi)發(fā)生“留”現(xiàn)象，便稱為“熒惑守心”。

其實(shí)，“熒惑守心”這一現(xiàn)象大約每50年左右會發(fā)生一次，最近的一次發(fā)生在2016年。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)，中國史書中涉及“熒惑守心”的記載僅有23次，但其中包括漢成帝二年的這次在內(nèi)的17次記錄其實(shí)并未發(fā)生，因此推斷這些記錄是為附會時(shí)事相應(yīng)而做的造假記錄。中國古代天文學(xué)在皇權(quán)的束縛下扭曲發(fā)展的情況，由此可見一斑。

解開行星運(yùn)行規(guī)律的鑰匙

人們對行星運(yùn)行規(guī)律的探索從未停止，直到17世紀(jì)初，德國天文學(xué)家開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動三大定律，人們終于可以預(yù)言行星的運(yùn)動了。開普勒也因此被后人譽(yù)為“天空的立法者”，而幫助開普勒為天空立法的正是“紅色戰(zhàn)神”一火星。

開普勒以哥白尼日心體系為基本框架，利用第谷極高精度的觀測資料開始研究行星的運(yùn)動。他首先選擇研究復(fù)雜的火星運(yùn)動，因?yàn)榛鹦鞘堑厍蜍壍劳獾男行牵壍乐芷谑?.9年，第谷獲得的火星觀測數(shù)據(jù)最為豐富。而且，火星橢圓軌道的離心率達(dá)0. 093，與圓的差別很大，從這點(diǎn)來說他的選擇非常的幸運(yùn)。

開普勒首先巧妙地利用火星的位置和第谷留下的大量觀測資料計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在相同時(shí)間里，地球到太陽的連線掃過的面積相等。這一結(jié)論便是行星運(yùn)動第二定律，或面積定律。

之后，開普勒利用第谷的10個(gè)觀測數(shù)據(jù)來模擬當(dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為是偏心圓的火星軌道。然后，他應(yīng)用剛發(fā)現(xiàn)的面積定律，加進(jìn)第谷其他的觀測值來檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了8的誤差，而第谷觀測資料的精度為2，因此他認(rèn)為很有可能是火星偏心圓軌道有問題。他又試算了火星是卵形線等軌道也失敗了，最后他試用某種偏心率的橢圓軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)理論推算與第谷的觀測資料密切相符。于是，開普勒得出結(jié)論：“火星在橢圓軌道上環(huán)繞太陽運(yùn)動，太陽位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上。”這一結(jié)論便是行星運(yùn)動第一定律。

1609年，開普勒公布了他發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動第一定律和第二定律，但開普勒并沒止步于此，他認(rèn)為各行星離太陽的距離一定與行星的某種運(yùn)動特性有關(guān)。經(jīng)過9年的計(jì)算，他終于在1619年得出以下定律：“各顆行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方與它們到太陽平均距離的立方成正比?！边@一定律便是行星運(yùn)動第三定律。1619年，該定律在他出版的《天體的和諧》-書中正式公布。

開普勒行星運(yùn)動定律

融入開普勒三定律的新日心地動說，僅僅用了7個(gè)橢圓就代替了哥白尼理論中的34個(gè)圓，因此開普勒的理論更和諧、更簡潔、精度也更高。人們因?yàn)殚_普勒定律而對行星運(yùn)動有了明晰的概念。開普勒在科學(xué)思想上表現(xiàn)出無比勇敢的創(chuàng)造精神，也為后來牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力奠定了堅(jiān)實(shí)的基石。

科幻的源泉

火星詭異的運(yùn)動令古人感到疑惑，偏紅的顏色又讓人聯(lián)想到“血”與“火”，所以中國古人視之為“熒惑”，古巴比倫人將它與死神內(nèi)爾伽勒聯(lián)系在一起，古希臘人則將它視為“戰(zhàn)神”。這類聯(lián)想一直延續(xù)到了近代和現(xiàn)代，并且影響到了科幻小說家乃至部分科學(xué)家，使他們作出了一廂情愿的“發(fā)現(xiàn)”，其中最著名的無疑是所謂的“火星運(yùn)河”。

1877年，火星和地球運(yùn)行到了它們相對軌道上最靠近的點(diǎn)，天文學(xué)家紛紛將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)火星展開詳細(xì)的觀測。意大利天文學(xué)家斯基帕雷利驚異地發(fā)現(xiàn)，在火星的圓面上布滿了極細(xì)的由直線構(gòu)成的復(fù)雜圖樣。他把這些線條叫作“Canali”，意思是“溝渠”，但被人誤譯成了英文“Ca -nal”（即“運(yùn)河”），暗示它們是人工的構(gòu)造，并由此推測火星上存在著智慧生命。這一“發(fā)現(xiàn)”被媒體大肆報(bào)道，轟動一時(shí)。

1894年，美國天文學(xué)家羅威爾出資在亞利桑那州一片海拔2000多米的高原上建立了一個(gè)天文臺，其主要使命就是觀測“火星運(yùn)河”。截至1916年他去世時(shí)，羅威爾總共記錄下了700多條“火星運(yùn)河”。要知道那時(shí)候人們剛剛耗費(fèi)巨資成功開掘了巴拿馬運(yùn)河，這是一項(xiàng)高科技的超大型工程。天文學(xué)家的這些“發(fā)現(xiàn)”極大地豐富了當(dāng)時(shí)人們對火星人的想象。在人們的想象中，火星人精通數(shù)學(xué)、擅長發(fā)明，掌握了比人類更高超的技術(shù)。于是，關(guān)于火星人入侵地球的科幻小說或科幻影片風(fēng)靡一時(shí)。

隨著天文學(xué)的發(fā)展和航天時(shí)代的到來，火星上存在高等生命和運(yùn)河的說法銷聲匿跡了。但人們探測火星生命的熱情從未消減，火星依舊是除地球以外的其他太陽系行星中表面存在生命的最后希望，吸引著人們不斷發(fā)射探測器，進(jìn)行在軌或登陸探測。

火星迎來探測時(shí)代

人類進(jìn)入太空時(shí)代，便迫不及待地開始對火星進(jìn)行探測。最先到達(dá)火星，并成功開展探測的是美國發(fā)射的“水手4號”探測器。1965年7月14日，“水手4號”在火星表面9800千米的上空掠過，向地球發(fā)回了21張照片。它發(fā)回的數(shù)據(jù)表明，火星的大氣密度遠(yuǎn)比此前人們認(rèn)為的稀薄。1971年11月14日，“水手9號”到達(dá)火星，成為有史以來第一枚成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道的探測器。它在火星軌道上工作了將近一年之久，發(fā)回了覆蓋火星表面超過80%面積的7329張照片，同時(shí)還對火星的2顆衛(wèi)星進(jìn)行了探測，取得了空前的成功。

1976年6月20日和9月3日，美國的“海盜1號”和“海盜2號”著陸器分別在火星黃金平原西坡和烏托邦平原成功著陸，成為首個(gè)成功登陸火星的衛(wèi)星。1997年7月4日，美國“火星探路者號”探測器在火星表面著陸，它攜帶的“索杰納號”火星車，是人類送往火星的第一部火星車。

進(jìn)入21世紀(jì)，人類對火星的探測更加頻繁，美國、歐洲、俄羅斯、印度等國家或地區(qū)先后成功向火星發(fā)射了不同的軌道探測器、著陸器和火星車，探測研究的目標(biāo)和內(nèi)容更加廣泛、全面和深入，人們對火星的認(rèn)識也達(dá)到了前所未有的高度。

人類開展火星探測任務(wù)主要有兩大科學(xué)目標(biāo)：一是尋找火星生命;二是研究火星的形成與演化歷史。

在尋找火星生命方面，主要聚焦在尋找水，尤其是液態(tài)水，以及有機(jī)物及其他生命活動跡象。目前，人們已經(jīng)找到了火星次表層存在水冰的證據(jù)，并得到了可能的水冰分布情況;發(fā)現(xiàn)了風(fēng)化鹽類礦物和含水硫酸鹽礦物等，表明火星曾經(jīng)可能有水存在;發(fā)現(xiàn)火星表面廣泛存在的類似河道的地貌特征，可反演出火星古海洋和古水系的水體運(yùn)動過程;發(fā)現(xiàn)了火星南極高原冰蓋深處的湖泊，表明火星表層深處可能存在更多穩(wěn)定的液態(tài)水，擁有適合微生物等生命體生存的條件;發(fā)現(xiàn)火星上有古老的有機(jī)分子和季節(jié)性變化的甲烷。不過，科學(xué)家們迄今還未找到火星上存在過生命的直接證據(jù)。

在研究火星的形成與演化方面，人們也積累了大量關(guān)于火星大氣和外圍空間環(huán)境，以及火山、峽谷、巖石、土壤等火星表面地理特征的探測數(shù)據(jù)，并開展了對火星磁層、電離層、大氣層，以及火星地形和物質(zhì)組成演化過程等的研究。

值得一提的是，人類迄今在地球上共找到了200多塊火星隕石。通過對這些火星隕石樣品進(jìn)行研究，幫助人們了解了火星形成演化的歷史，也有助于人們尋找火星生命。例如，人們在一塊南極找到的火星隕石（ALH84001）中發(fā)現(xiàn)了大量疑似細(xì)菌形狀的“化石”，并在隕石破裂表面發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦、黃鐵礦顆粒及大量多環(huán)芳烴（PAHs）等可能與火星生命相關(guān)的線索。很多研究者都相信，火星在古代有著適合生命存在的合適條件，相信生命可能在火星上誕生并繁衍過。這些都值得未來科學(xué)家們?nèi)ド钊胩剿鳌?/p>

人類之所以對探測火星抱有極大熱情還在于它是地球的近鄰。火星和地球這2顆45億年前在相仿的條件下形成的行星，有極為相似的特征。但是它們經(jīng)歷了截然不同的演進(jìn)路徑，因而對火星進(jìn)行探測和研究對于認(rèn)識我們居住的地球環(huán)境，特別是認(rèn)識地球的長期演化過程，對推演人類未來命運(yùn)都是十分重要的。

大約每26個(gè)月，會有一次火星沖日，屆時(shí)地球與火星之間的距離大大縮短，這一時(shí)間點(diǎn)是實(shí)施火星探測的絕佳窗口期。最近一次的火星探測器“發(fā)射窗口”將在2020年7月。

2019年10月11日，中國航天科技集團(tuán)首次公開了中國火星探測器的照片。11月14日，我國火星探測任務(wù)公布。我國首次火星探測任務(wù)計(jì)劃于2020年7月?lián)駲C(jī)實(shí)施，并計(jì)劃在2021年之前讓“火星一號”（暫定名）火星探測器降落在火星，目標(biāo)是通過一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視，開展火星全球性綜合探測，并對火星表面重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行精細(xì)巡視勘查。

讓我們期待我國火星探測任務(wù)能夠圓滿完成，并期待此次任務(wù)會有大量發(fā)現(xiàn)和驚喜?；鹦墙K將從古人畏懼的“熒惑”變成人類揭開宇宙奧秘的“圣地”！

火星探測器找準(zhǔn)兩星交會的切點(diǎn)----會合點(diǎn)進(jìn)入火星軌道