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①地球绕太阳的圆周半径 r=1天文单位= 1．5亿公里，因此它的近似圆周轨道的周长 2πr=109公里。我们的行星每年沿着这个轨道运转一周，因为1年=3X107秒，所以地球的轨道速度是109公里／3X107秒≈30公里／秒。现在考虑一下轨道彗星球壳的情形（许多天文学家相信轨道彗星距离太阳系大约10万天文单位——差不多在离我们最近的恒星的半途中——运转）。根据开普勒第三定律，我们立即可以推算出任何彗星绕太阳运转的轨道周期大约是（105）3=107。5≈3X107，即3000万年。如果你是居住在太阳系的外侧，那么绕太阳一周就需要很长的时间。彗星轨道2πa=2πX105X1。5X108公里≈1014公里，因此它的速度只有1014公里／1015秒=0。1公里／秒。每小时220英里。
②为了探测哈雷彗星，地球上已经于1985年发射了这样的探测器。——校者注
③火星上的侵蚀现象比月球明显得多，虽然那里有许多环形山，却没有我们所预期的那种辐射环形山。
④据我所知，最先从本质上用非神秘主义的观点来解释彗星干预历史事件的人是哈雷。他认为，诺亚洪水是地球受到一个彗星偶然冲击的结果。
⑤公元前2500年左右的艾达圆筒图章刻有醒目的艾娜娜、维纳斯女神、启明星和巴比伦伊什塔的先驱者。
⑥它的质量恰巧比质量最大的已知彗星还要大3000万倍。
⑦1978－1979年，美国的“金星先锋”号成功地完成了一次使命，发射了一个轨道飞行器，并进行了4次进人大气层的探索（其中2次在环境险恶的金星表面做了短暂的停留）。在组装用于探索行星的宇宙飞船的过程中，出现了许多意外的现象。以下是其中的一个例子：在“金星先锋”号进人云层的一次探索中，船上安装了一台网状辐射通量测量计，用来同时测量金星大气层各个方位上红外线的上下流量。这台仪器需要一个既坚实又能够让红外线穿透的窗口，因此进口了一个13．5克拉的金钢石，安装在适当的窗口上。然而，承包商按规定付了1．2万美元的进口税。最后，美国海关决定将这笔关税退还给厂家，因为他们认为，在这个金钢石被发射到金星上之后，它在地球上已经失去了贸易价值。
⑧在这样令人窒息的旷野里不可能有任何生命，哪怕是跟我们绝然不同的生命。有机分子和其他可以想象得到的生命分子在这里只能粉身碎骨。但是，我们不妨想象一下，在这样的一个星球上曾经有过智能生物。那么。他们也发明科学吗？对恒星和行垦的规律性的探索是地球上科学发展的主要因素。但金星却完全被云雾笼罩着，黑夜又长得可怕——相当于地球上的59天。但是，当你举目遥望金星的夜空时，天文宇宙又是茫茫的一片。即使在白天也看不到太阳，它的光线弥漫在整个空中，就像配戴着水下呼吸器的潜水员在海里只看到均匀的散光那样。假如在金星上建造一台射电望远镜，它就可以用来探测太阳、地球和其他遥远的物体。假如天体物理学发展了，人们最终就可以通过物理学的原理来推断恒星的存在，但是它们只能是理论上的构成物。我有时候这样想，如果有一天，金星上的智能生命学会了飞行，翱翔在浓密的大气里，飞越他们头顶上40公里高空中的神秘的云雾，展望并首次目睹由太阳、行星和恒星组成的壮丽的宇宙，到那时候，不知道他们会有何感想。
⑨目前，关于金星上水蒸气的分布量问题，我们仍然有一些疑问。“金星先驱者”进人大气层后的气相层析表明，金星大气底层水分的相对分布量为0。01％。另一方面，苏联“金星”宇宙飞船11号和12号红外测量所得到的相对分布量为百分之零点零一左右。如果前一个数据是正确的，单单二氧化碳和水蒸气就足以将金星表面辐射回来的几乎所有的热量都封闭住，使金星的地面温度保持在480摄氏度。如果后一个数据是正确的（我个人认为这几个估计比较可靠），单单二氧化碳和水蒸气就足以将金星的表面温度保持在380摄氏度左右，因为需要某种其他的大气成分来关闭大气温室里剩余的红外线频率窗。然而似乎少量的二氧化碳、一氧化碳和氯化氢（这些成分在金星的大气层里都已经被检测到）就能够达到这一目的。所以，美国和苏联最近探测金星的使命似乎已经证实，温室效应确实是金星表面温度高的原因。
⑩精确地说，直径10公里的撞击环形山在地球上每50万年形成一个。在地质稳定的地区，例如欧洲和北美，这种环形山可以经得起3亿年的侵蚀。较小的环形山比较容易形成，也比较容易破坏，特别是在地质变化比较大的地区。
第五章 神秘的红色行星
第五章 神秘的红色行星
在众神的果园里，他所注视的是四通八达的水渠
依奴马·埃利希，苏默人，约公元前2500年。
同意哥白尼观点的人认为，我们这个地球是一颗行星，她和其他行星一样，随着太阳在九天邀游，承受着太阳的光辉。他们也和旁人一样，有时不禁会产生这样的遐想……在其他的行星上，同我们这个地方一样也有华美的服装和家具，不仅如此，它们的居民也和我们地球上一样……。但是，我们总是倾向于认为，去探索其他行星上发生的事倩是徒劳无益的，因为一旦真正探索起来，可能就永无尽头了……。对于这件事，我刚刚还认真地思索了一番。＇这并不是说，我认为自己比那些（业已逝去的）伟大人物目光更敏锐，而是说，在他们大都故去之后，我仍有幸继续活在世上＇。我想，这样的探索并不是那么不切实际的，前进的道路也井不是那么困难重重的，而是存在进行各种猜想的充裕余地的。
克里斯蒂安·惠更斯， 约1690年著
《星际世界及其居民和生产的新猜想》。
人类大开眼界的时代将会来到……，他们将会看到与我们的地球相似的其他行星。
克里斯托弗·雷恩，1657年在格雷厄姆学院的就职演说。
有这样一个故事，说的是很久以前，一位知名的报刊发行人向一位著名的天文学家发了一封电报：“请即用500字电复，火星上是否存在生命。”这位天文学家按照要求答曰：“无人知道，无人知道，无人知道……”一直重复了250遍。①尽管这样的否定回答是由一位专家再三坚持作出的，却没有什么人加以理会。相反，从那时以来，我们不断听到两种权威性的意见。一种声称他们已经能推断出火星上有生命，另一种则断言，他们已排除了火星上有生命的可能性。有的人一心希望火星上有生命，另一些人则巴不得火星上没有生命。两大营垒都太过分了，这种强烈的感情色彩已经有点超越了在科学探索中所能容许的观点分歧。看来，许多人只是想得到一个明确的答案而已，他们不想让两种互不相容的可能性同时存在于他们的头脑中。有些科学家认为，火星上有居民，但其根据后来被证明是不足为信的；有的科学家则断言火星上不可能有生命，因为对特定的生命现象的初步研究要么未获成功，要么其结果是含混不清的。神秘的色彩不止一次地笼罩着这颗红色的行星。
为什么非说是火星人呢？又为何有如此众多的关于火星人的热烈推测和猜想，却没有人想到土星人或者冥王星人呢？这是因为，乍看起来，火星很像地球，它是我们能看见其表面的最近行星。火星上既有极冠、飘荡的白云，又有怒吼的风暴，在它红色的表面上还有随季节而变化的图像，甚至一天也是24小时。因此，认为它是一个有居民的世界是很自然的。火星已成为一座神秘的舞台，寄托着我们地球上人类的希望和担忧。但是，我们心理上赞成或反对火星上存在生命的倾向，绝不应该把我们引入歧途。因为事实胜于雄辩，而事实尚未出现。真正的火星是一个神奇的世界，它的真面目比我们已经了解的要复杂得多。在我们这个时代，已经采集过火星上的砂粒，已经确立了我们在火星上的存在，从而实现了 一个世纪以来的梦想。
直到19世纪后期还没有人相信，我们这个世界正被像人一样的、而又远比我们聪慧的智能生命以浓厚的兴趣仔细地观察着，也没有人会相信，当人们各自碌碌奔忙时，他们正在被仔细地研究着，其仔细程度也许就像用一架显微镜观察在一滴水中聚集繁殖。朝生暮死的细菌。人们为了区区小事，趾高气扬地在地球上来回奔忙，为能确保对物质的占有而心满意足。显微镜下朝生暮死的细菌的所作所为，与此大概没有什么不同。人们要么从未想到过宇宙中还有更古老的世界，它们是威胁人类的根源；要么在想到这些世界时，只是简单地认为那里根本不可能存在生命。往昔的某些心理习惯是可笑的。在多数情况下，地球上的人最多只是设想，火星上可能存在另一种人，而且也许不如自己优越，因而正准备迎接他们去教诲呢。然而，浩瀚的宇宙大洋彼岸的居民，他们的智力与我们相比，正如我们与野兽相比一样，那些居民智力发达、感情冷漠，正以妒忌的眼光窥视着地球，并在缓慢而又扎实地制定着进攻我们的计划。
H·G·威尔斯1897年所写的科幻名著《星球大战》中的上述开场白，至今仍常常使人们不寒而栗。②在人类的整个历史上，人们对地球以外还存在生命这件事是又怕又盼。100多年来，这种感情集中在夜空中一颗明亮的红色星星上。在《星球大战》出版之前3年，一位名叫洛韦尔的波士顿人建立了一座重要的天文台，支持火星上有生命的最精细的观点就是在那里提出来的。洛韦尔年轻时就爱好天文学，他曾就读于哈佛大学，后来得到半官方的外交任命，到了朝鲜，否则他也会像芸芸众生一样注重于追求财富。他死于1916年，他对于我们认识自然界及行星的演化，对于探测宇宙，尤其是用非常精确的方法发现冥王星等方面都做出了重大的贡献。冥王星就是用他的名字命名的。
但是洛韦尔毕生最热衷的却是火星。1877年意大利天文学家斯基帕雷利宣布发现了火星上的水道，使洛韦尔激动万分。斯基帕雷利报告说，当火星运行到距地球最近时，他观察到了一个复杂的网络，该网络由单直线和双直线组成，遍布火星的整个亮区。意大利文的Canali（原意为水道、沟渠）在匆忙中被译成了英文的canal，即“运河”这样一个隐喻着人工设计的字眼。一时在欧洲和美洲掀起了一场火星热，格韦尔也深深地卷人这股热潮中。
1892年，斯基帕雷利的视力严重衰退，宣布他将放弃对火星的观测。洛韦尔决心继续这项工作。他需要一个理想的观测点，在那儿不受云雾或闹市灯光的干扰，而且具有优良的“天文宁静度”。“宁静度”一词在天文学术语中用来表示透过稳定的大气层去观察天空时，望远镜中天体的图像抖动最小的情况。天文宁静度差是由于望远镜上方的大气产生小尺度的扰动所致，这也是星星会眨眼的原因。洛韦尔把他的天文台设在远离城市的火星山上，该山位于亚利桑那州的弗拉格斯塔夫③。他绘出了火星表面的图像，尤其是画出了使他着迷的运河图形。进行这种观测决非一件易事。试想一下，在寒风凛冽的凌晨长时间盯着望远镜观测的情景吧！天文宁静度常常很低，因而火星图像往往模糊不清，而且变形失真。这样，观测者就必须否定所看到的景象。有时图像会突然固定住，火星的图像奇迹般地瞬间闪现，观测者又必须记住所看到的情景，并准确地记录下来。观测者还必须抛弃成见，客观地对待火星上的奇观。
在洛韦尔的笔记本中，到处都记载着他认为是自己观测到的结果。诸如亮区和暗区，极冠的痕迹，一颗由运河编结成的星体。洛韦尔认为，他看到了一个布满全火星的巨大灌溉网，正是这些大渠道把极冠融化的水输送到赤道缺水的居民手中。他深信，这个星球上的居民历史更悠久、更聪明，也许与我们迥然不同。他还认为，暗区的季节性变化是由于植物的生长和兴衰造成的。他相信火星与地球极其相似。总而言之，他相信的东西太多了。
在洛韦尔的笔下，火星是一个历史久远、干涸凋零的荒漠，而且是一个与地球相似的荒漠。洛韦尔所描绘的火星景象，颇像美国的西南部，即洛韦尔天文台所处的那片地区。他推论说，火星上的温度太低了一点，但其舒适程度仍然不亚于“英格兰南部地区”。空气虽然很稀薄，但氧气含量仍然足够呼吸之用。那儿的水很珍贵，但错综复杂的运河网却能把生命不可缺少的这种液体输送到整个星球。
回顾起来，当代对洛韦尔观点提出的最重大的挑战竟来自一个出乎人们意料之外的人物。l907年，自然选择进化论的共同发现者A。R。华莱士应邀去评述洛韦尔的一本著作。华莱士年轻时是一位工程师，本来对这类超感觉的洞察力多少有点轻信，却令人意外地对火星的可居住性表示怀疑。华莱士指出，洛韦尔对火星平均温度的计算有误，火星不但不像英格兰南部那么温暖，恰恰相反，几乎所有的地方都在冰点之下。因此火星应该有永冻层，即永远处于冰冻状态的次表层。空气也比洛韦尔计算的要稀薄得多。那里的陨石坑数量应该与月球上一样多。至于说到运河中的水，他指出：
在任何解决缺水问题的计划中，如果想借助运河，令其穿过赤道进入另一半球，穿过那可怕的荒漠地区，而且又曝晒在洛韦尔先生所描述的那种炎炎晴空之下，那么这种计划就将是一群疯子的行为，而绝非智慧生命所为。完全可以断言，甚至流不出100英里，所有的水就会蒸发殆尽，或者渗入地下。
上述带挖苦味的但却大致正确的物理分析是华莱士在84岁高龄时写下的，他的结论是，从土木工程师的水利观点来看，火星上不可能存在生命。不过，他没有提及微生物问题。
尽管华莱士提出了批评意见，尽管其他天文学家用了与洛韦尔同样先进的望远镜，他们的观测点位置亦毫不逊色，却未能发现任何运河的痕迹。但是洛韦尔关于火星的观点还是得到广泛的接受。他的学说的神奇力量就像创世说一样古老有力。产生这种吸引力的部分原因是因为19世纪正是技术上取得辉煌成就的时代，其中包括修建了许多巨大的运河。如1869年竣工的苏伊士运河，1893年建成的科林斯运河，1914年完工的巴拿马运河，近一点的则有美洲五大湖水闸，纽约州北部的航运运河，以及美国西南部的灌溉运河。既然欧洲人和美国人能建立这样的丰功伟业，那么为什么火星人就不行呢？难道一个更古老、更聪明的种族就不能做出更卓有成效的努力，去勇敢地战胜那红色星球上的干旱吗？
如今，我们发射的探测卫星已经进入环绕火星的轨道，已经绘制了整个火星的地图。两个自动实验站也已在火星表面着陆。火星的神秘感（如果有任何神秘的话）自洛韦尔以来一直在加深。我们现在拥有的火星照片比洛韦尔的观察结果要详尽得多，但是我们却没有发现被大肆吹嘘的运河网的任何支流，任何水闸。洛韦尔，斯基帕雷利，还有其他一些人在艰难的观测条件下作出的观测结果之所以失误，部分原因也许是由于他们事先就带着火星上存在生命的框框。
洛韦尔的观测记录本反映了他在望远镜前多年进行的不懈努力。这些笔记表明，洛韦尔对其他天文学家怀疑运河真实性的情况，心里是很清楚的。这些笔记还表明，洛韦尔相信自己作出了重大的发现，但其意义却得不到别人的理解，因而十分痛苦。例如，他在1905年1月21日写的笔记中有一处这样写道：“两条运河突然显现出来，相信没有弄错。”在拜读洛韦尔的笔记时，我有一种清楚的但却颇为不安的感觉，那就是他确实看到了某些东西。但那究竟是什么呢？
当我和康奈尔大学的保罗·福克斯对比洛韦尔的火星图和“水手9”号轨道站拍摄的图像时——我们图像的分辨率有时比洛韦尔在地面上用24英寸折射望镜观测到的要高l00倍——发现，二者之间几乎毫无共同之处。这倒不是说洛韦尔的眼睛把火星上不相干的细小部分连成了虚构的直线。在他所说的运河的大部分位置上，既没有深色的颜色，也没有陨石坑群，那些地方根本就没有任何特别之处。既然如此，他怎么会年复一年地画出同样的运河图形呢？其他一些天文学家——其中一些人声称，在他们亲自进行观测之前没有仔细地观看过洛韦尔的图片——怎么也会画出相同的运河呢？向火星发射“水