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。”以上這段文字今天看來(lái)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(wú)能、沉迷酒色，甚至連個(gè)繼位的皇子都沒(méi)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(huì)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(shuō)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(lái)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(zhēng)。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(guó)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(duì)當(dāng)時(shí)古代社會(huì)的方方面面都有影響。不過(guò)，也正是由于官方對(duì)天文的重視，我國(guó)歷代累積了非常豐富的天象記錄，其中部分觀測(cè)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(jiàn)的5顆行星中，火星的顏色紅亮，亮度變化很大，運(yùn)動(dòng)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”。《史記》中有“熒惑為孛，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(duì)君王不是什么好的征兆。

行星本在軌道上運(yùn)行，因?yàn)橄鄬?duì)地球位置的變化，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(dòng)有時(shí)順行（由西向東運(yùn)動(dòng)），有時(shí)逆行（由東向西運(yùn)動(dòng)），順行和逆行之間有一個(gè)時(shí)刻，行星看起來(lái)是停留不動(dòng)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(huì)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(guó)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(huì)時(shí)事相應(yīng)而做的造假記錄。中國(guó)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(jiàn)一斑。

解開(kāi)行星運(yùn)行規(guī)律的鑰匙

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

開(kāi)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(cè)資料開(kāi)始研究行星的運(yùn)動(dòng)。他首先選擇研究復(fù)雜的火星運(yùn)動(dòng)，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(cè)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(lái)說(shuō)他的選擇非常的幸運(yùn)。

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

之后，開(kāi)普勒利用第谷的10個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)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(cè)值來(lái)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了8的誤差，而第谷觀測(cè)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(wèn)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(cè)資料密切相符。于是，開(kāi)普勒得出結(jié)論：“火星在橢圓軌道上環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上。”這一結(jié)論便是行星運(yùn)動(dòng)第一定律。

1609年，開(kāi)普勒公布了他發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)第一定律和第二定律，但開(kāi)普勒并沒(méi)止步于此，他認(rèn)為各行星離太陽(yáng)的距離一定與行星的某種運(yùn)動(dòng)特性有關(guān)。經(jīng)過(guò)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(yáng)公轉(zhuǎn)周期的平方與它們到太陽(yáng)平均距離的立方成正比。”這一定律便是行星運(yùn)動(dòng)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(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

融入開(kāi)普勒三定律的新日心地動(dòng)說(shuō)，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(kāi)普勒的理論更和諧、更簡(jiǎn)潔、精度也更高。人們因?yàn)殚_(kāi)普勒定律而對(duì)行星運(yùn)動(dòng)有了明晰的概念。開(kāi)普勒在科學(xué)思想上表現(xiàn)出無(wú)比勇敢的創(chuàng)造精神，也為后來(lái)牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)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(dòng)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(guó)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(shuō)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(wú)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(duì)軌道上最靠近的點(diǎn)，天文學(xué)家紛紛將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)火星展開(kāi)詳細(xì)的觀測(cè)。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(cè)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(dòng)一時(shí)。

1894年，美國(guó)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(tái)，其主要使命就是觀測(cè)“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(kāi)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(duì)火星人的想象。在人們的想象中，火星人精通數(shù)學(xué)、擅長(zhǎng)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(shuō)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(lái)，火星上存在高等生命和運(yùn)河的說(shuō)法銷聲匿跡了。但人們探測(cè)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(yáng)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(cè)器，進(jìn)行在軌或登陸探測(cè)。

火星迎來(lái)探測(cè)時(shí)代

人類進(jìn)入太空時(shí)代，便迫不及待地開(kāi)始對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)。最先到達(dá)火星，并成功開(kāi)展探測(cè)的是美國(guó)發(fā)射的“水手4號(hào)”探測(cè)器。1965年7月14日，“水手4號(hào)”在火星表面9800千米的上空掠過(guò)，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(hào)”到達(dá)火星，成為有史以來(lái)第一枚成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道的探測(cè)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(guò)80%面積的7329張照片，同時(shí)還對(duì)火星的2顆衛(wèi)星進(jìn)行了探測(cè)，取得了空前的成功。

1976年6月20日和9月3日，美國(guó)的“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”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(guó)“火星探路者號(hào)”探測(cè)器在火星表面著陸，它攜帶的“索杰納號(hào)”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(duì)火星的探測(cè)更加頻繁，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、印度等國(guó)家或地區(qū)先后成功向火星發(fā)射了不同的軌道探測(cè)器、著陸器和火星車，探測(cè)研究的目標(biāo)和內(nèi)容更加廣泛、全面和深入，人們對(duì)火星的認(rèn)識(shí)也達(dá)到了前所未有的高度。

人類開(kāi)展火星探測(cè)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(dòng)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(dòng)過(guò)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(guò)，科學(xué)家們迄今還未找到火星上存在過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)，并開(kāi)展了對(duì)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(guò)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(guò)對(duì)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?cè)谝粔K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(guò)。這些都值得未來(lái)科學(xué)家們?nèi)ド钊胩剿鳌?/p>

人類之所以對(duì)探測(cè)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(duì)火星進(jìn)行探測(cè)和研究對(duì)于認(rèn)識(shí)我們居住的地球環(huán)境，特別是認(rèn)識(shí)地球的長(zhǎng)期演化過(guò)程，對(duì)推演人類未來(lái)命運(yùn)都是十分重要的。

大約每26個(gè)月，會(huì)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(cè)的絕佳窗口期。最近一次的火星探測(cè)器“發(fā)射窗口”將在2020年7月。

2019年10月11日，中國(guó)航天科技集團(tuán)首次公開(kāi)了中國(guó)火星探測(cè)器的照片。11月14日，我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)公布。我國(guó)首次火星探測(cè)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(hào)”（暫定名）火星探測(cè)器降落在火星，目標(biāo)是通過(guò)一次發(fā)射任務(wù)，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視，開(kāi)展火星全球性綜合探測(cè)，并對(duì)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(guó)火星探測(cè)任務(wù)能夠圓滿完成，并期待此次任務(wù)會(huì)有大量發(fā)現(xiàn)和驚喜。火星終將從古人畏懼的“熒惑”變成人類揭開(kāi)宇宙奧秘的“圣地”！

火星探測(cè)器找準(zhǔn)兩星交會(huì)的切點(diǎn)----會(huì)合點(diǎn)進(jìn)入火星軌道