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伤我心太深

第十三章　金星是地狱


　　金星浮现在地球的上空，宁静而秀丽，发出淡黄色的明亮的光芒。从望远镜里看或透过望远镜拍下照片，金星看上去象一个普普通通的圆盘。连绵不断的谜一般的浓密云层使我们看不见金星的表面，人的肉眼从来没有看到过地球的这个紧邻的地面。

　　但我们现在对金星已经知道了不少情况。根据射电望远镜和宇宙飞行器的观测，我们知道金星表面温度约为 900°F ，金星表面的大气压约为我们在地球表面上所承受的大气压的 90 倍。金星的引力与地球的引力大致相等，因此金星的大气层中所含的分子数应是地球大气层所含分子数的 90 倍左右。这样稠密的大气层起着一种绝缘层的作用，通过温室效应使金星表面保持炽热状态，并使各处的温度没有差别。金星的极区大致并不比赤道地区冷多少，而半夜里也差不多和中午一样热。

　　金星上空 40 英里的地方就是我们从地球上看到的厚厚的云层，至少直到前不久，还没有人知道这些云层的成份。我曾提出过，构成这些云层的一部分物质是宇宙中极为丰富的东西——水。这可以说明所观察到的金星云层的许多特性，但不是全部特性。还有人提出过许多别的可能存在的物质，其中有氯化氨、二氧化三碳、各种硅酸盐和氧化物、盐酸溶液、水合氯化铁、碳水化合物和碳氢化合物。最后这两种物质是万利科夫斯基在他的推理幻想小说《天体相撞》中提出来的，就是以色列人在沙漠中流浪四十年时所食用的吗哪①。其余几种推测的物质多少比较有根据，但每种材料都曾与某一次或某几次观测结果发生过矛盾。

　　最近提出的一种材料，在定量分析上与所有的测量数据都极为一致。这是美国天文学家安德鲁·T·扬( Andrew T.Young )提出的，他认为金星的云层很可能是一种浓硫酸溶液。一种含硫酸 95% 的溶液刚好和从地面上进行旋光测定所测得的金星云层折射率相符，别的物质都没有这么接近。这种溶液在金星云层所在的温度和压力下呈液态。金星云层具有一种吸收特性，可以通过波长为 11.2 微米的红外线光谱测定法测得。在提出的各种物质中，只有硫酸有这样的吸收特性。进入金星大气层的一系列苏联金星号飞船在金星可见云层的下面发现了大量水蒸汽。而地面观察人员用光谱测定法寻找水蒸汽时在金星云层的上面只发现了极少量的水蒸汽。只有当这两个区域之间存在一种极为有效的干燥剂时这两种观测结果才对得上号，而硫酸就是这样一种干燥剂。

　　在地球大气层高处有水滴，而在大气层低处是水蒸气。在金星上也一样，如果在云层高处有硫酸液滴，那么在低处一定有气态的硫酸存在，靠近金星表面处浓度相对较高。地面观测站的天文学家们还发现了在金星的上层大气中存在着气态盐酸和气态氢氟酸的确凿证据，这些气体也必定以一个相当的浓度——比如以洛杉矶市空气中洛杉矶烟雾的相对比例——存在于金星的低层大气之中。这三种酸合在一起腐蚀性极强。任何宇宙飞船要想在金星的表面上保存下来，就不仅要能承受高压，而且还要能防备腐蚀性大气的侵蚀。


　　
图：1972 年在金星表面着陆的金星 8 号飞船略图——塔斯社提供。

　　苏联正在积极从事着一项不载人的金星探测计划。现在我们知道金星表面在正午时有足够的亮度可供摄影。我想，用不了许多年我们就将得到第一批金星表面的照片。金星表面看上去会是什么样子呢？在某种程度上我们已能作出一些预言。

　　金星的大气密度很高，因此出现一些有趣的光效应。其中最重要的一种光效应是由于瑞利散射而引起的［这是以英国人瑞利勋爵( Rayleigh )命名的一种散射现象］。太阳光照射到明净无尘的地球大气层上时，就发生散射。光子撞击地球大气层的分子并反弹开去，这种反弹可能出现很多。但由于空气的分子比光的波长要小得多，结果是短波比长波更易散射或受到空气分子的反弹，蓝光比红光容易散射得多。达·芬奇很懂得这一点，他在画远景的时候使用一种微妙的天蓝色彩：这也就是为什么我们说山呈紫色，为什么天是蓝的。太阳光在我们的大气中四处散射——其中一部分向上散射，重新散射到外面去，但其余的阳光被大气分子向周围散射开去，然后从与太阳光射来的方向完全不同的方向散射，传到下面我们的眼球里。如果没有大气层存在（如在月亮上），天空会是黑色的。当我们观看日落景象时，太阳光透过大气层到达我们眼睛的距离比中午时要长。在这漫长的途中蓝色已经先行散射掉了，只留下红色射到我们的眼睛里。日落、蓝天、远景等美丽景色都是由于瑞利散射的结果。

　　瑞利散射在金星上怎么样呢？金星大气层比地球大气层要稠密得多，因此瑞利散射在金星上要重要得多。即使我们能把金星上面的云层除去，我们还是不可能从上面看到金星的表面。金星大气层中各种颜色的可见光会无数次的反射，因此根本无法分辨金星表面的详细景象。但用近红外线，用比人眼所能感觉到的要长一些的波长，就可以从上面看到金星表面。不过还有云层。无线电波能穿透金星的云层和大气层，第一张金星的雷达地形显示图正在绘制中。再过几年，康奈尔大学设在波多黎各的大型阿雷西博望远镜将开始利用雷达绘制一张金星表面地形图，其精确度比地面光学测绘出来的最好的月球地形图还要高。目前已有迹象表明，在这个不可思议的行星的表面有着山脉和巨大的撞击盆地。

　　在金星表面上，瑞利散射也是一种极为重要的效应。就象我们不能凭着可见光从金星的上空看到它的表面一样，我们也不可能从金星的表面凭可见光看见太阳——即使云层有裂缝也看不到。如果金星上有智慧生物，他们的天文学肯定发展得极为缓慢，而射电天文学必将首先出现。金星 8 号宇宙飞船发现，白天太阳光确实到达金星表面，但阳光在穿过云层和大气层后变得十分暗弱，即使在正午时刻，金星上也并不比地球上黄昏或黎明时更亮。太阳光只会是一团模糊散乱的深红色光斑，日出和日落只能大致推测。

　　如果你穿着某种防护服站在金星表面上并且戴上紫色的太阳眼镜，你顶多只能看到几十英尺远。金星上对蓝光的瑞利散射极为强烈，因此戴着紫色眼镜能见度极低。但是由于波长较长的光比蓝光散射少，因此如果使用可见光谱的最红端，也就是戴上红色的太阳眼镜，你或许可以看到一千英尺远。在金星表面，一切事物都会沐浴在一片朦胧的深红色之中。我们可以分辨颜色，但只限于离我们很近的物体。我们四周将是分辨不清的模模糊糊的一片玫瑰色。

　　因此，金星看来是一个与地球极不相似的地方，而且令人望而生畏：温度灼人，气压大得能把人压碎，充满有毒而又有腐蚀性的气体，散发着硫磺的臭味，一切都笼罩在一片朦胧的红色之中。

　　十分稀奇的是，在人类的种种迷信、传说和神话中有一个地方和金星惊人地相象，这个地方叫做地狱。在古代的宗教中（比如在古希腊宗教中），地狱是人死后灵魂归宿的地方，在基督教时代，地狱一直被认为是两种人中的一种人死后归宿之地②。但基本上可以说，一般对地狱的看法是地狱里酷热，闷人，颜色殷红，发出硫磺臭味——正巧与金星表面十分酷似。

　　虽然地球上的生物分子在金星上会很快碎裂，但还是有一些有机分子，比如说，一些具有复杂的环状结构的分子，在金星的条件下会相当稳定。很难排除金星上有生命的可能性。但我们可以肯定地说，如果那里有生命的话，这种生命和我们所熟悉的生命是大不相同的。生活在金星上的任何有机体或许会合理地具有坚韧的皮肤。由于金星上大气压力很高，这种有机体还有可能长着粗短的小翅膀，这样不必特别使劲扑动翅膀就可以飞来飞去。魔鬼的形象倒是金星居民很好的模特儿（除去它的丈夫气概和好色之外）。密尔顿( Milton )和艾赛亚( Isaiah )把撒旦③叫做“晨之子”，即启明星。金星和地狱被看成一回事已有几千年了。

　　这真是十分奇怪的巧合，但我无法使自己相信在巧合之外还会有什么更多的意义。关键是在所有的神话传说中人是“下”到地狱，而不是“升”入地狱的。古希腊，古罗马以及古代的近东地区活火山密布。这种火山地带，就象现在的冰岛和夏威夷一样：荒凉，孤寂，景色奇丽可怖。火山口喷出硫磺味的气体，一股股熔岩喷流把周围染成红色。温度极高：如果你站在坍塌的熔岩通道附近，离熔岩太近，你的眉毛都会烤焦。而所有这些酷热、红色及臭味都是从下面来的。我们的祖先不难想象到，火山地带是一个个裂口，通往一个完全不同的火一样的世界——地狱。

　　地球的内部和金星的外部相似但不等同，两者都是人类所不喜欢的，但两者都具有极大的科学意义——如果不值得去移民定居的话，至少值得广为查考。但丁( Dante )④ 是懂得这一点的。


　　① 吗哪是《圣经》中所说古以色列入经过旷野时获得的神赐食物。——译注
　　② 这里指的是“好人入大堂，坏人入地狱”的意思。——译注
　　③ 撒旦( Lucofer )：即魔王，魔鬼，在诗歌中常用这个词指金星。——译注
　　④ 1265~1321，意大利诗人，他的代表作《神曲》中有“地狱篇”描述了地狱的情况。——译注

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第十四章　科学和情报


　　得到博士学位后的头两年我是在加利福尼亚大学伯克利分校度过的。在那里，除了别的事情之外，我主要研究宇宙中其他地方是否有生命的问题及飞向火星等地的宇宙飞船的消毒问题——我们希望不要让地球上的细菌污染火星的环境。

　　一个明朗的春天的日子，我接到了一位空军上将打来的电话。这位上将是我在几个科学会议上结识的。他一直主要从事航空医学研究，我在这里准备把他称做巴特·多普尔甘格( Bart Doppelganger )。多普尔甘格将军在电话里告诉我说，他人在洛杉矶，和三位苏联科学家在一起，其中有一位在苏联负责制造供探索天外生命用的仪器。他的名字叫做阿历克山大·阿历克山特洛维奇·伊姆什纳茨基( Alexander A1exandrovitch Imshenetsky )。（对他没有必要改名换姓，和本文中提到的别的某些人不同，他没有什么见不得人的事）。伊姆什纳茨基是第一次访问美国。是的，我当然有兴趣见见他。什么时候见面呢？回答是“马上”。于是我驱车直达旧金山机场，飞到洛杉矶，乘上一辆出租汽车，到达了我们的多普尔甘格将军告诉我的地方。

　　那是加利福尼亚大学洛杉矶分校一位业务上很有名的脑生理学家的住宅，我到达时，会客室里有：生理学家本人、加利福尼亚大学洛杉矶分校的另外几位航空医学专家，多普尔甘格将军，三位苏联科学家（二位航空医学专家和伊姆什纳茨基院土），和一位翻译。我将把翻译叫做伊戈尔·洛格文( Igor Rogovin )，他是美国国会图书馆的一名雇员，任务是在这三位俄国人访美期间担任翻译。唯一使我感到有些奇怪的是这三位俄国人的英语都非常之好，干吗还需要一名翻译呢？

　　每个人都非常愉快，互相开着玩笑，酒斟了一巡又一巡，而伊尔戈·洛格文就在人群中周旋着，每一次谈话他从没有离开过几分钟以上。他忙忙碌碌，就象一只发狂的蜜蜂不停地从一朵花飞到另一朵花。

　　过了一会儿，我们全体按计划驱车去洛杉矶国际机场，随后这些俄国人要在那里赶上一架飞机。在他们起飞之前，我们全体要在一起用膳。我们所有这些人在一辆汽车里坐不下，而洛格文不可能同时乘两辆汽车。我、伊姆什纳茨基和其他一些人乘了一辆车，洛格文和其余人乘坐第二辆。在车上的这二、三十分钟时间里，我和伊姆什纳茨基就探测生命的方法和宇宙飞行器的消毒技术问题进行了有益的交谈。这是我第一次和一位苏联科学家进行这样的接触。

　　我们到了机场。行李检查过之后，三位苏联人上盥洗室去了。在外边等候的刚候，我发现我和伊戈尔·洛格文单独在一起。他立即用一种过了时的詹姆斯·卡格尼( James Cagney )和汉弗莱·博格特( Humphrey Bogart )①式的腔调，从嘴角吐出声音对我说：“嗨，小伙子，你发现了什么没有？”

　　由于我不懂世故，而且对刚才与伊姆什纳茨基所作的交谈深感满意，就简要地向他介绍了我所获悉的情况。

　　“好极了，小伙子。你是为谁工作的？”

　　“加利福尼亚大学伯克利分校。”我爽快地答道。

　　“不，不，小伙子，不是指公开的职业。”

　　我逐渐明白了伊戈尔·洛格文的职业（如果不是身份的话）。我越来越生气地对他说：和苏联科学家交谈也可能就是探讨学问，而不一定要给美国军事情报部门带来好处。洛格文还来不及回答，我们的友好的苏联客人重新露面了，我们大家就一起去吃饭。

　　虽然吃饭时我又坐在伊姆什纳茨基旁边，但我发觉我再也不能够和他谈论任何与科学沾边的问题了。据我回忆，我们当时的主要话题是美国电影和苏联诗人。喝了不少酒以后，阿历克山大·阿历克山特洛维奇·伊姆什纳茨基发表议论，说莎士比亚是在俄国最有影响的诗人，而美国的西部电影太野蛮。谈论这两个问题，几个钟点过起来是很快的。这些俄国人乘飞机回国之后，我回到了伯克利。

　　第二天早晨，我翻开旧金山市的电话簿，在“美国政府”一栏，找到了“中央情报局”的号码。我拨了那个电话号码，就听到一个悦耳的声音说了一些什么，似乎是“Yukon 42143"。

　　我说：“喂，是中央情报局吗？”

　　“您有什么事，先生？”

　　“我要向你们告发一件事。”

　　“先生，请等一等，我给您转到控告接待处。”当时正是猪湾事件( Bay of Pigs )后不久，我猜他们那儿常常接到大量控告。

　　电话于是接到了控告接待处，我马上就开始扼要介绍我碰见洛格文先生的经过，但很快就被制止了，因为他们说这类问题不宜在电话中谈。我猜想他那里的电话是有人窃听的。于是我们约好就在那天下午的晚些时候在我的办公室见面。

　　果然，在约定的时间，两个穿着普通西服的衣冠楚楚的年轻人来了。他们带有塑料证件，上面有新任中央情报局局长麦康( John McCone )的签名。我故意慢腾腾地反复查看他们的身份证，以表示我通常对此类事的厌烦。随后，我就开始讲述我的故事。他们的脸上显出了非常关切的神色。我讲完后，他们对我说，洛格文的所作所为完全不象一个“局里的”雇员。他们对这样一桩事很为关心，尤其是因为猪湾事件后他们一直处于“舆论不佳”的情况之下。他们表示，如果我不再进一步传播这件事而使他们局为难的话，他们将尽一切努力把这什事追查清楚。我答应保密一段时间，于是他们就告辞了。

　　约一个星期之后，我接到了一个电话：“萨根博士，我是史密斯，上星期到您办公室去过的。您还记得我们谈起过的事吗？”我猜想他的电话还是有人窃听的。

　　“我们已经断定，那位可疑的当事人——您知道我指的是谁吗？——并不用那个名字为我们这个机构工作。当然，我们正在继续调查其他名字，筹我们一有消息，就会告诉您的。”

　　仔细查阅一遍中央情报局的人事花名册就化了他们一个星期。这个花名册要末就是厚得要命，要末就是极为机密。

　　几天之后，我又接到一个电话，用同样隐晦的语言（声音中带着极大的关切）告诉我说，伊戈尔·洛格文并未以任何名字为中央情报局工作。在这种情况下，他们当然非常想弄清楚他究竟是为谁工作的。

　　又过了一个星期，中央情报局约我在我的办公室里再次见面。还是那两位先生来了，还是带了那两张由麦康签署的塑料证件。他们告诉我，经过一番详尽的调查之后，他们已经发现，伊戈尔·洛格文名义上在国会图书馆工作，实际上却是空军情报处的一名雇员。他们再一次向我保证说，中央情报局的人没有一个会这样行为粗野的。然后他们就告辞了。最明显不过的是，中央情报局化了将近两个星期的时间才弄清楚了他们的同行美国情报机构中的一名雇员。

　　这个故事还有一个尾声。过了一、二年，国际航天组织太空研究委员会在意大利佛罗伦萨( Florence )开会。作为这类会议的一项很好的会外活动，有—天晚上乌菲齐( Uffizi )美术馆专为参加太空研究委员会会议的各国代表团成员开放。事有凑巧，当我们步入那巨大而看来空旷但却挂满了博蒂塞利( Bobticelli )作品的画廊时，我刚巧跟阿历克山大·阿历克山特洛维奇·伊姆什纳茨基走在一起。而就在那儿，在画廊的另一端，一个人影隐约可见。我感觉到伊姆什纳茨基楞住了，我凝神细看，认出是伊戈尔·洛格文，他的脸经过化装，下巴上长着胡子，显然是改名换姓来的。伊姆什纳茨基向我侧身耳语：“这不是在洛杉矶和我们在一起呆过的那家伙吗？”我点头表示同意，伊姆什纳茨基咕哝了一句：“一个大笨蛋。”

　　回想起来，洛格文是空军情报处的人毫不奇怪，因为我就是应多普尔甘格将军邀请而去洛杉矶的。而苏联对宇宙中生命的探索以致对宇宙飞船消毒的研究竟会使空军情报处发生兴趣，或许倒是更能令人惊奇的。美国情报机构竟然企图利用比较单纯的年轻科学家（那时我只有 27 岁，在政治上比较单纯）来达到这种目的真是令人吃惊。至少这件事使我震惊。

　　这类事还有许多，有牵涉到美国情报机构的，也有牵涉到苏联情报机构的。这类事件造成的总的后果是损害了不同国家科学家之间正当的科学交流的信用。而这样的交流在核破坏威胁千钧一发的时代尤其必要。在这样的时代里当权的政治家对科学家的话至少能听进一句半句。尽管苏联方面从事这类情报活动也完全是一贯的，从未停止过，但据我看来，这一事实也不足以削弱我的这一论点。“情报活动”侵入这类国际科学交流，不管怎么说，恰恰是不明智的②。


　　① 詹姆斯·卡格尼( James Cagney )和汉弗莱·博格特( Humphrey Bogart )是美国30～40年代打斗片中的电影明星。——译注
　　② 这里作者用了一个双关语．因为在英语中“情报”(iatelligence)和“明智”刚巧是同—个词。——译注

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第十五章　巴松①的月亮


　　图：水手9号所摄火卫一的图象（扫校者注：原图为”水手9号所摄第一张火卫一的图象，未经计算机处理”，并有同一图片计算机反差增强、显露出撞击坑的效果，因扫描质量问题而更换。）

　　还在孩提时代我有幸读了几本写得很为夸张的小说，书名大致是“火星少女萨维娅”，“火星棋手”，“火星公主”，“火星军阀”等等。不用说，这些小说都是讲火星的事。但讲的并不是我们的火星——“水手 9 号”所发现的火星。

　　至少，我认为我们的火星并不象塑造了“人猿泰山”的作者埃德加·赖斯·勃勒斯( Edgar Rice Burroughs )的小说中所描述的火星。他的火星是珀西瓦尔·洛厄尔( Percival Lowell )②所设想的火星——上面有着古代的海底，流动的运河和泵站，六条腿的驮兽以及各种肤色（包括绿色）的人，有些人还没有头。这些火星人有着象塔斯·塔格斯这样的名字。勃勒斯在这些小说中提出的最惊人的假设也许是人类和火星人能繁殖后代——如果设想火星人和我们的生物起源不同，那么这种假设从生物学角度来看是不可能的。勃勒斯一本正经地写了地球人和火星人杂交的可能性：一个奇迹般地被送上了火星的弗吉尼亚人和火星上某个王国的公主德贾·托里斯( Dejah Thoris )匹配。这位公主所在的王国有一个令人难以想象的名字叫做氦国。我几乎毫不怀疑，既然有一个氦国作为先例，也就直接会引出另一个叫做氪国的行星，也就是连环图画上的英雄“超人”的家乡。这就成了丰富的未经发掘的文学宝藏。将来这类作品就可能包括各种行星、恒星、甚至整个整个的星系，以氖、氩、氙和氡等其余几种惰性气体命名。

　　但在勃勒斯所创造的那些名字中间，这些年来一直使我铭记不忘的是他设想火星人给火星取的名字：巴松( Barsoom )。他的有一句话最使我遐想无穷。那就是“巴松的两颗飞驰着的月亮”。

　　火星确实有两个月亮——这一情况在火星上的居民看起来完全是天经地义的，就象我们地球上的居民认定向来就只有一个月亮一样。我们都知道我们的这一轮萤(虫换凡)孤月从地球表面用肉眼看上去是什么模样。但是从火星表面看起来，巴松的两个月亮是什么样的呢?这个问题在我儿时曾常常使我绞尽脑汁，直到1971年，火星水手9号到了火星，才最后得到了解答。

　　图：后来所摄的清晰度较高火卫一照片，显示了它的真实面貌。（扫校者注：中译本原图并非此图，由于扫描质量问题而更换，此图为海盗 1 号飞船 1978 年所摄。）

　　火星有几个月亮首先是由约翰尼斯·开普勒( Johannes Kepler )提出的。开普勒发现了行星运行规律，并且智敏过人。但他生活在十六世纪，那是社会上对待知识的风气和现在大不相同。他以占星算命为生，天文学对他来说与其说是一种职业还不如说是一种爱好。他的母亲曾被当作巫婆受审。当开普勒得知伽利略用最早的天文望远镜发现了木星有四个大月亮时，他马上就得出结论说火星有两个月亮。为什么呢？因为火星离开太阳的距离刚巧在地球和木星的中间，那么它所拥有的月亮数目显然也应该在中间。根据当时的观测结果，似乎金星是没有月亮的，地球有一个月亮，木星有四个（我们现在知道，木星实际上有十二个卫星③），开普勒本来可能推断火星有两个或三个月亮。凭着他一生中对几何级数的爱好，他选择了“两个”的数目。这个论据当然是荒谬的。土星有 10 个月亮，天王星有 5 个，而海王星有两个，这一切与他的设想完全对不上号。他的算法根本不科学，而只是从美学出发的。

　　但开普勒的威信极高，尤其在牛顿用引力理论推导出了他的行星运行定律之后。因此，关于火星有两个月亮的典故就在书本上流传了几百年。在瓦尔泰( Voltaire )的显得稍长的短篇小说“迈克罗梅加斯”( Micromegas )中说到，有一位来自天狼星的来客在我们的太阳系中旅行时偶然注意到火星有两个月亮。关于火星有两个月亮，还有一个更加著名的出处，是在斯威夫特( Jonathan Swift ) 1726 年写的讽刺小说“格列佛游记”中——不是在“小人国”部分，也不在“大人国”部分，也不在“慧骃马”部分，而是在一个不那么著名的部分：“勒皮他空中浮岛”部分。情节无疑是对斯威夫特时代英国和西班牙之间的关系进行推理严密的评论，因为勒皮他( La puta )这个词在西班牙语中指的是“卖淫妇”。政治上的暗示并不鲜明，至少我看来是如此。不管怎么样吧，斯威夫特在这个故事里无意中提到，勒皮他的天文学家发现了火星有两个飞快地运行着的月亮，还指出了这两个月亮离火星的距离以及它们绕火星旋转的周期。这些说法虽不正确，却是不坏的猜测。关于斯威夫特怎么会知道火星上的事的，专有一派作品对此进行了研究，甚至有人说斯威夫特本人就是一个火星人等等。事实本身证明斯威夫特并不是火星人，因此关于两个月亮的说法几乎可以肯定是直接来自开普勒的推测。

　　真正发现火星的月亮是在 1877 年，在美国首都华盛顿的郊外。那时，美国海军天文台刚装好了一台大型的折射式望远镜。这个天文台有位天文学家名叫霍尔( Asaph Hall )，他一心想弄清楚，在诗歌和故事里世代流传的火星月亮究竟有没有。头几个晚上他没有成功，他泄气地对妻子说他要放弃这项工作了。霍尔夫人可不答应，她极力怂恿她的垂头丧气的丈夫再到望远镜旁边去观察几个晚上，于是霍尔终于发现了火星的两个卫星。在一个短时期内他曾经认为他发现了三个卫星，因为内圈那个卫星运行速度很快，头一天晚上他在火星的这一边看到它，第二天晚上却在火星的另一边看到了它。霍尔把这两个月亮叫做福博斯（Phobos，即火卫一）和德莫斯（Deimos，即火卫二），用的是希腊神话中驾在战神战车上的两匹马的名字，可笑的是，这两个名字分别有着“恐惧”和“恐怖”的意义。（相应的形容词会引起—些问题；我们是否在谈论“恐惧”的轨道和“恐怖”的晚上呢？）如果有朝一日再发现一个火星的月亮，我希望能给它一个不太可怕而比较乐观的名词——比如说叫帕克斯④。

　　我还希望，当国际天文学联合会最终为火卫一和火卫二这两个卫星上的地貌定名时，有一个地貌应该用霍尔夫人的名字命名。但由于肯定有另一个地貌会用霍尔先生的名字来命名，于是就会产生一个问题：两个环形山都叫霍尔，会互相混淆。我有一次在哈佛大学作有关天文学的谈话时提出，只要知道霍尔夫人出嫁前的名字，这个问题就解决了，我的朋友，哈佛大学的科学史教授金吉里奇( Owen Gingerich )立即一跃而起，脱口说出了“安吉利娜·斯蒂克尼( Angelina Stickney )”这个名字。因此，我希望有朝一日在巴松的某一个月亮上会有一个叫做“斯蒂克尼”的地方。

　　1877～1971 年期间对火卫一和火卫二进行的一系列研究有一段颇不寻常的历史。火星的月亮十分小，即使用地球上最大的望远镜来看，看上去也只是一团模糊的光点。这些光点极为微弱，用 1877 年以前的望远镜根本看不见。火星卫星的轨道可以通过在不同时间记下它们的位置而计算出来。1944 年 B·P·夏普力斯( Sharpless )在美国海军天文台（可以理解，这个地方对火卫一和火卫二应该已发生了特殊的兴趣）收集了当时所能得到的全部观测资料，尽可能精确地算出了这两颗卫星的轨道。他发现——毫无疑问他对此极为惊讶——火卫一的轨道看来在不断地衰减，天文学家们把这叫做长期加速度。在比较长的一段时间里，这颗卫星似乎愈来愈靠近火星，同时运行速度愈来愈快。今天我们对这种现象已相当熟悉了：人造卫星的轨道在地球大气层内不断地衰减，一开始它们与地球高层扩散的大气碰撞而减速，但根据开普勒的定律，其最后结果是更快的运行。

　　夏普力斯关于火卫一具有长期加速度的结论一直是一个未能得到解释、几乎是没有进行过研究的悬案。直到 1960 年前后，才为苏联的一位天体物理学家什克洛夫斯基( Shklovskii )所注意。什克洛夫斯基为这种长期加速度没想了一系列可供选择的假设，包括太阳的影响，假想的火星磁场的影响，火星引力的潮汐影响等等。他发现，这些假设没有一个是接近于能说明问题的。于是他重新考虑了大气阻力的可能性。当时还没有宇宙飞船对火星进行探测，因而对火星卫星的确切大小还知道得很少，而且是间接地知道的。但已知火卫一的直径约为十英里。火卫一离火星表面的高度也是已知的。什克洛夫斯基和在他之前的科学家发现，火星大气层的密度很小，不可能产生夏普力斯所推断的那种阻力。正是根据这一点，什克洛夫斯基作出了一个了不起的大胆猜想。

　　所有的计算都表明，火星上的大气阻力对火卫一的轨道不会有影响。但这些计算都基于一个出发点，即假定火卫一是一个具有常规密度的天体。要是它的密度很低很低，那会怎么样呢?那么，尽管它的体积很大，它的质量就会相当的小，于是它的轨道就会受到火星的稀薄的高层大气的明显影响了。

　　什克洛夫斯基计算了火卫一应该具有的密度，结果得出的大小约为水的密度的千分之一。没有一种天然物体或物质的密度会这么低。比如说：轻木的密度约为水的一半。如果密度这样低的话，只可能有一个结论：火卫一是空心的。这样一个直径为十英里的巨大空心体不可能是天然产生的，因此，什克洛夫斯基得出结论说，那是由火星上一个发达的文明社会创造出来的。确实，要发射一个直径为十英里的人造卫星，要求具备的技术水平要远远超过我们地球上的水平，也大大超过勃勒斯所想象的巴松上的技术水平，勃勒斯所设想的火星人只能造造刀剑和小型的飞船而已。

　　由于今天没有迹象表明火星上有这样一个发达的文明社会。什克洛夫斯基推断说，火卫一（可能还有火卫二）是由火星上一个现在已经毁灭了的文明社会在遥远的过去发射的。（感兴趣的读者可以在我和什克洛夫斯基合著的“宇宙中的智慧生物”一书中谈到关于什克洛夫斯基这一惊人论点的更多细节。该书出版商及年份为：旧金山，Holden Day，1966； 纽约， Delta Books，1967）。继什克洛夫斯基关于这个问题的第一本书之后，英国的G·A·威尔金斯( Wilkins )也重新研究了火星月亮的运行问题，他发现可能并不存在长期加速度，但他未敢肯定。

　　什克洛夫斯基关于火星的月亮是人造卫星这一非同寻常的假设是关于火星月亮起源的三个假设之一。另两个假设就其本身来说是很有意思的，但比起什克洛夫斯基的假设来却要逊色得多。这两个假设是：(1) 这些月亮是俘获的小行星； (2) 它们是火星本身形成时留下的碎片。

　　小行星是在火星和木星轨道之间绕太阳旋转的大块岩石和金属。火星的引力能俘获从近旁掠过的小行星，这种方案在现论上是可能的，但实际上却未必有可能。

　　根据“火星碎片”假设，设想当初是许多块大大小小的岩石聚落在一起而形成火星，最后一批落入的岩石块造成火星表面那些古老而又巨大的撞击坑，而火卫一和火卫二则是火星早期灾变史中偶然仅存的残余。

　　显然，这三种关于火星月亮起源的假设中若是有一种能得到证实，那末，它必将是一项重大的科学成就。

　　我曾有幸参与 1971 年进行的水手号火星飞行任务的研究工作。原先打算发射两艘宇宙飞船：水手 8 号和水手 9 号，计划把它们放置在不同的轨道里，对火星本身进行不同目的的研究，当这两艘飞船的轨道最后商定时，我注意到，它们距离火卫一和火卫二的轨道都并不太远。我还感到，水手号飞船对火卫一和火卫二进行电视观测及其他接近观测会使我们多少能确定它们的起源和实质。

　　因此，我就去找国家航空和航天局组织和经管这项飞行任务的官员，要求同意安排对火卫一和火卫二的观测，尽管实际执行机构喷气推进实验室的飞行任务控制人员对我的要求并非不表同情，但国家航空和航天局总部的某些官员却持反对意见。关于水手 8 号和水手 9 号的飞行计划包括哪些内容写成了一本厚厚的书，而在这个飞行计划里却没有一处提到火卫一和火卫二。这样，我就不可能对火卫一和火卫二进行观测了。

　　我指出，我的建议只需要移动一下飞船上的扫描平台，使照相机能观测到火星的卫星就行了，但反应仍然是否定的。过了一个短时期，我又提小这样一个论点，即如果火卫一和火卫二果真是被俘获的小行星，那么从水手 9 号上对它们进行研究就相当于不花钱对小行星带安排一次飞行任务。按我的建议把扫描平台稍作调动，就可以为国家航空和航天局节约两亿美元左右。我的这个论点至少在某些人看来更加值得考虑。我游说了差不多有一年时间，终于成立了一个卫星天文学计划小组，制订出了研究火卫一和火卫二的计划草案。根据我的建议，卫星天文学工作小组由我从前的一位学生詹姆斯·波拉克( James Pollack )博士领导。但这个小组直到水手 9 号发射以后，在它到达火星以前的两个月左右才建立起来，这说明国家航空和航天局对此不太积极。（水手 8 号其时已发射失败。）

　　当水手 9 号到达火星时，我们发现这个行星几乎完全被尘埃所遮蔽，由于火星上几乎什么也看不到，于是突然戏剧性地出现了一股研究火卫一和火卫二的意想不到的巨大热潮。第一步是拍摄远距广角照相，以便较为精确地确定这些月亮的轨道和位置。这一任务在飞船进入火星轨道后约两周之内初步完成，水手 9 号的轨道周期约为 12 小时，因此每天绕火星转两圈左右。

　　水手 9 号飞船上的电视图象通过无线电从火星发送到地球，就象地球上发送有线新闻传真照片一样。每张图象分成大量小点（水手 9 号的图象约分成数十万点），每一小点都有它自已的亮度，即从黑到白的灰度梯度。在宇宙飞船摄下图象并把它们录制在磁带上后，就一个点接一个点地把它们发回地球。实际上发回的是；第 3277 点，灰度 65；第 3278 点，灰度 62，等等。地面上的计算机实质上就是根据这些点把图象重新还原。

　　第一张火卫一的中等近镜头照片是在飞船转到第 31 圈时摄得的。第 98 页上所示的就是 1971 年 11 月 20 日收到的第 31 圈上摄得的照片。这是一张火卫一的电视监控图象的波拉罗伊德照片⑤。这个图象很不清楚，因此无法就此得出任何结论。

　　就在那天深夜，我和我从前的另一位学生——康奈尔的约瑟夫·维弗卡博士( Joseph Veverka )在喷气推进实验室的图象处理室里一直工作到次日凌晨，用计算机反差增强技术，把图象的全部细节显示出来。其结果如第 100 页所示（扫校者注：由于扫描质量问题，这些图片未能附上）。所得到的形状凹凸不齐，那些斑点是撞击坑吗？

　　我们的计算机增强照片是在计算机的电视监控器上一行接着一行地从上到下拼起来的。当顶部的明显的大撞击坑逐渐呈现出来时，我们看见在撞击坑中央有一个亮点。在一刹那之间，我似乎觉得我们看见一颗星星正穿过火卫一上的一个巨洞——或者，更加令人惊骇的是，我们看到了一个人工的发光体。但当我们要求计算机一个不剩地消除全部差错时，这个光点就不见了。

　　在第 34 圈上，水手 9 号和火卫一相互间的距离不到四千英里，这是整个飞行任务中相距最近的机会之一。在收到这次所拍摄的照片的当天深夜，我和维弗卡又通过计算机对它加以增强，所得的结果见第 101 页上的附图。我不能肯定，直径为十英里的人造卫星看上去究竟是什么样子，但这个卫星看上去不象。火卫一看上去与其说象一颗人造卫星，还不如说象一个有病害的土豆。确实，火卫一上到处都是撞击坑。它在太阳系的这个部位上积累了那么多的撞击坑，说明它必定是历史悠久，很可能已经存在了几十亿年了。

　　火卫一看来象一块纯属天然的巨大岩石的碎块，这块岩石受到反复撞击，因而损坏严重，撞出了许多洞孔，削去了许多块块。它看上去有点象我们的更新世时代的祖先沿着天然的石纹断面凿制成的手斧，上面没有工业技术的痕迹。火卫一不是人造卫星。当火卫二的照片经过计算机衬度增强后，结论也是一样。

　　火卫一和火卫二是最早用近镜头拍摄到的另一个行星的卫星。水手 9 号上的紫外线分光仪和红外线辐射计也对它们进行了观测。我们已能测定它们的大小、形状，以及有关它们的颜色的部分情况。这两个卫星是颜色极深的天体——深得比你现在所在的房间里可能有的颜色最深的东西还要深。确实，它们属于太阳系中颜色最深的天体之列。因为别处几乎没有一个天体颜色有这么深，我们希望能对它们的组成推断出某些结论。它们全都至少被一层薄薄的细粉末状物质所覆盖。它们为早期太阳系的碰撞过程提供了重要的线索。我相信，我们所看到的是一种因碰撞而自然选择得到的产物。在此过程中，有许多碎块从一个更大的母体上碎裂下来，而我们所看见的只是剩下的两块：火卫一和火卫二。火星的两个月亮同的又是校测火星碰撞的重要参考天体。火卫一、火卫二和火星很可能在太阳系的同一地区已经呆了很长很长的时间。总的来说，火星上一定尺寸的撞击坑的数目要比火卫一和火卫二少得多，这就提供了重要的资料，说明在火星上存在侵蚀过程，而在没有空气和水的火卫一和火卫二上并没有侵蚀作用。

　　由于现在我们已经拥有第一批有关这些天体大小和形状的宝贵资料，又由于我们现在有充分理由认为它们具有普通岩石的典型密度，我们就能够推测，如果我们站在比如说火卫一上，我们会看到怎样的景象了。首先，离火卫一不到六千英里远的火星，将占据火卫一上面的一半天空。火星的升起会是一种极为壮观的景象。最终在火卫一上建造一所天文台来研究火星可能是一个不坏的主意。我们从水手 9 号得知，火卫一和火卫二都和我们的月亮一样，在绕火星转的过程中总是以同一面向着火星。当火卫一位于火星处于白天的那半球上空时，火星的红光可使火卫一上的人在晚上还可借以看书。

　　由于火卫一和火卫二的体积很小，它们的重力加速度极低，它们的引力也不大。火卫一上的引力仅为地球引力的千分之一。如果你在地球上原地跳高能跳二、三英尺，那么你在火卫一上就能跳到半英里高。用不着跳很多次你就能绕火卫一跳一圈。而且跳起来的动作很优美，慢慢地划一个弧形。要化许多分钟才能达到自我弹射的最高点，然后再轻轻地落回地面。

　　更为有趣的可能是在火卫一上打球，比如说打棒球。发射一个物体进入绕火卫一运行的轨道所需加速度仅为每小时 20 英里左右。一位业余投手轻而易举地就能把一只棒球发射到绕火卫一运行的轨道上去。脱离火卫一的逃逸速度仅为每小时 30 英里，一位职业投手很容易达到这一速度。从火卫一逃逸出去的棒球仍将在绕火星运行的轨道之中，从而变成一个人力发射的小月亮。如果火卫一完全是圆形的，一个孤独的宇航员如果对棒球感兴趣，可以发明一种古怪的然而有点慢腾腾的玩法（而棒球运动本身就已经是够慢腾腾的了）。首先，他可以当投手，以每小时二、三十英里的速度用体侧投球法把球平投出去。然后他就可以回家吃饭去了，因为这个球要化两个小时左右才能绕火卫一转一圈。饭后，他再检起球棒，面朝另一个方向，等待他两小时前发出的那个球。一个好的投手很少同时又是好的击手，但在这儿不用担心，击中这个球相当容易。从这个球在地平线上出现一直到它来到我们这位宇航员的身边要化十五秒钟左右。如果他挥动球棒而没有击中，（或者更为可能的是，如果这个球离本垒很远），那末他就可以回家睡两小时午觉，再戴着接手手套去接球。相反，如果他击中了这个飞球，使球得到每小时二、三十英里的速度，他就可回家睡午觉，然后戴上一副守场员手套回来，等待两小时后球从相反的地地平线处飞来。由于火卫一各处引力不完全相同，打起棒球来比我上而所说的要困难一些。并且由于火卫一上的白昼只有四小时左右，因此必须装上灯，或者把棒球游戏适当安排，使所有的投球、击球、接球等活动都在白昼进行。

　　一、二个世纪以后，可能有人会在火卫一和火卫二上发展旅游事业，用进行这类体育活动吸引游客。但是，在火卫一上打棒球却不能作为我们要到火卫一去的理由，正如（随便举个例子）在月亮上打高尔夫球不能作为我们要到月亮上去的根据一样。科学界对火星月亮深感兴趣的是：它们究竟是俘获的小行星还是形成火星时所造成的碎片。迟早（当然这个“迟早”可能要几百年）会有仪器（然后是会有人）登上火卫一的表面，怀着敬畏的心情仰望着一轮巨大的、从天顶到地平线盖没整个天空的红色行星。

　　从相反方向看过来，又会是什么景象呢？从火星表面上看起米，巴松的月亮会是什么样子呢？尽管火卫一实际上是一个极小的天体，但由于它离火星这样近，它看上去可能就象一个可以看得清清楚楚的圆盘，其实，火卫一看上去的大小约相当于从地球上看月亮时所看见的一半大小。我们从水手 9 号得知，火卫一只有一面朝着火星，就象我们在在地球上只能看到月亮的一面一样。火卫一的这一面多少就象第 100 页所示。在水手 9 号以前，除了火星人（如果有的话）没有人看见过这一面。

　　由于火卫一离火星非常近，根据开普勒定律，它绕火星运行的速度较快，大约在 24 小时内绕火星转两圈半。面火卫二则要化 30 小时 18 分才能沿轨道绕火星转一圈，这两个月亮在它们的轨道上旋转的方向与火星绕轴自转的方向相同。这样，火卫二从东方升起，在西方落下，我们根据地球沙文主义来看，一个规规矩矩的卫星就应该这样。但火卫一绕轨道转一圈所化的时间比火星自转所化的时间少，因此，火卫一从西方升起，在东方落下，从地平线到地平线运行 6 个半小时。这不能算真正的“飞驰”，——如果以星空为背景观测一分钟是不太容易觉察它在移动的，但也不能算缓慢了。在火星赤道上，有几个晚上可以看到火卫一在日落时分在东方落下去，然后在黎明之前很久又从西方升起。

　　火卫一离火星赤道面很近，因此在火星的两个极区完全看不见它。如果我们设想在火星上有智慧生物，研究天文学只可能在赤道地区进行，而不会在高纬度地区。我不敢肯定氦国是否是以前的赤道王国。

　　佛洛伊德( Freud )⑥曾经说过，孩提时代的梦想能付诸实现的人是最幸福的人。我不能够说我童年时梦想的实现使我的生活变得无忧无虑了。但是我永远不会忘记在一个寒冷的加利福尼亚的十一月，我和喷气推进实验室的一位技术专家维弗卡一起度过的那几个凌晨的小时。就在那时，我们俩成了首先看见火卫一真面目的两个人。

　　加利福尼亚州政府对我真是体贴入微，他们给了我一张汽车牌照，上面写的是“火卫一”( PHOBOS )。我的汽车开起来不算特别慢，但它也不能够在一天内绕地球开两圈。这个照会牌我很喜欢，我其实宁可要“巴松”( BARSOOM )，但牌照上的字母严格限制在六个以内，因此我的愿望也就只好作罢了。

　　① 巴松(Barsoom)是勃勒斯所写小说中的火星人给火星取的名字，详见下文。——译注
　　② 珀西瓦尔·洛厄尔，1855~1916，美国天文学家。——译注
　　③ 到目前为止，己发现木星有十五个卫星。——译注。扫校者注：截至2002年5月，木星有39个卫星，土星有30个。
　　④ 罗马神话的和平女神。——译注
　　⑤ 指一种在拍照后可立即冲洗出来的照片。——译注
　　⑥ 1856~1939．奥国精神病学家，首创精神分析。——译注

伤我心太深

第十六章　火星上的山——从地球上观测


　　地球上的山是历次地质变动的产物。人们认为，层峦起伏的大山脉是大陆漂移期间庞大的大陆板块碰撞而形成的。大陆以每年约一英寸的速度相向或反向移动在我们看来是慢得微不足道的。但由于她球已有几十亿年的历史了，因此各大陆块在全球各处猛烈相撞的机会是很多的。

　　较小的山是由于火山活动而形成的。炽热的熔岩从地球表层的某些空隙中喷出（这些空隙处结构较弱，因而地下压力就从那里泄出），渐渐冷却，形成巨大的火山渣堆。在这些火山顶上留下的洞（地质学家称之为顶部火山喷口）是随后熔岩喷涌的通道。在活动火山（如夏威夷火山）的这种顶部火山喷口里，我们真的可以看到流动的熔岩。这些单独的火山和火山山脉并不真的是孤立的，它们说明地球在地质上很活跃，还在不断变化。

　　火星上的情况又怎样呢？火星是一颗比地球小的行星，它的中心压力和温度比地球小，它的平均密度比地球低。这些情况汇合起来，可以设想火星在地质上没有地球那么活跃，可能有点象月球。月球是一个比火星小得多的天体，其内部温度估计比火星的还要低，但即使在月球上，在阿波罗登月时也曾发现过近期火山活动的迹象。虽然我们已经知道月球上没有特别大的重峦起伏的山脉，但我们即使在今天还没有弄清楚，一个行星的大小和构造与火山活动以及山脉的存在之间究竟有什么联系。

　　早期的行星天文学家比我们现在对这个问题知道得更少。近百年以前，他们通过小型望远镜观测火星，并试图猜测这遥远的火星究竟象什么。在最早研究火星上山脉的天文学家中有一位名叫洛厄尔( Pereival Lowell )的，他认为（见十八章），他已找到证据，证明在火星表面有一些涉及范围很大的十字交错网状线条，线条的形状笔直而有规律，只有火星上存在智慧生物才可能造出这样的图形来。他认为这些“运河”真的是有水的运河。我们现在知道，他所谓的运河问题只是他的一些看法，并不那末合乎逻辑推理。不管是水手号飞船的观测还是其他近期定量观测丝毫都不能证明火星上有洛厄尔所说的那种运河。

　　十九世纪九十年代，洛厄尔提出一个论点，认为火星上没有山，因为山对建造一个全面的运河网是一大障碍。但显然如果真有这么一个种族能够建造一个全行星范围的运河网的话，他们也必然有能力随时清除一座碍事的山。

　　尽管如此，洛厄尔还是最早对火星山脉进行观测研究的天文学家之一。他对火星明暗界线边上的暗侧进行了观测。明暗界线是把行星分成白天一半和黑夜一半的一条清晰的或模糊的分界线，其清晰与否取决于有没有行星大气层。这条明暗界线每天（该行星上的一天）绕行星移动一次。但如果山脉刚巧在明暗界线的黑夜一边，那么日落时那些山峰就会受到阳光照射，而其相邻的山谷则处在黑暗之中。伽利略第一个用这个方法发现了月球上他所谓的山，尽管这些月球山主要是月球生成的最后阶段从天上掉下来的巨型碎石块，而地球上的山则是地球内部地质活动而造成的。





　　图：根据雷达探测绘制的火星中纬度高地的地形图——康奈尔大学行星研究实验室提供。

　　洛厄尔及其合作者发现，在落日的照射下，火星明暗界线的暗侧也投射出明亮的光线。但当计算其高度时（只要懂得中学里学的几何学就不难算出），他们发现这些山有好几十英里高。根据他的“运河”观点，他觉得这些高地的存在是不合理的。而且，当第二天（火星上的一天几乎与地球上的一天完全一样长）重新看见这些特征时，它们的位置发生了变动。不管是什么样的山，都不可能是这样的。于是洛厄尔就得出一个正确地结论，认为他所看见的都是尘暴。发生尘暴时火星表面的细粒尘埃被刮到火星的大气之中，高达几十英里。

　　我们用望远镜观测火星的白天一侧时，也能观测到这种尘暴。有时我们会看见，火星上明暗标志的独特形状会暂时分辨不清。有时亮区的资料会闯入暗区，然后又变成原先的形状。在洛厄尔时代，这些现象被解释为是在亮区内起的尘暴遮蔽了相邻的暗区。现在根据水手 9 号的全部近距离观测作出的解释进一步证实了这一观点（见十九章）。

　　洛厄尔及其合作者把亮区叫做“沙漠”，这个名称看上去是恰当的。洛厄尔一派还关心着这么一个问题：即使预期高度差别极小，亮区是否比暗区要高些或低些。在被照亮的火星边缘所看见的暗区似乎是峡谷或凹地，但这一点只能就暗区的“暗”而言，如果这个暗区是以黑暗的夜空为背景的，我们就根本看不见这个暗区。我们所得到的关于峡谷或凹地的印象可能是错误的。大多数天文学家的倾向性意见似乎是认为暗区比亮区要稍低一些，但据洛厄尔估计，共差别还不到半英里。

　　1966午，我和詹姆斯·波拉克博士( James Pollack )一起，重新研究了这个问题。我们利用了两个主要论点。火星的半球上有一个巨大的极帽，这个极帽在不同时期有人说成是结成冰的水，也有人说是冰冻的二氧化碳，即使在目前对它的组成仍无定论，两种物质都有可能存在。当极帽每年一次缩小时，还是有一部分地区冰冻着。之后，当这些地方也开始解冻时，它们看上去比周围要亮一些。根据地球上相似情况类推，我们可以猜想这些是高山地区。当山谷里的雪融化蒸发后，这些高山地区仍然封冻着。事实上，火星上的一个极区（所谓米切尔山）就是单凭这个论点被鉴定为山区的。

　　但是为什么地球上的山是最后解冻的呢？因为每一个登山运动员都知道，我们越往山上走就越觉得冷。但是为什么越往上走就越冷呢？地球上山顶比山脚冷的原因是否也适用于火星呢？

　　我们的结论是：地球上的人往山顶攀登时感到越来越冷的全部因素对于火星是不适用的，主要是因为火星上的大气十分稀薄。但火星上的风在山顶比在山谷中大，这一点和地球上一样。这不是根据类推法得出的结论，而是根据有关的物理学知道的。因此，我们设想火星上山顶的雪首先被疾风刮掉，因而火星上保持冰冻状态的亮区应是低的地方。

　　我们的第二道进攻线是根据本世纪六十年代中期开始的对火星所作的雷达观测。有一条资料立即引起了我们的注意：当雷达射束的小小的中心部分直接照射在火星的一个暗区上时，只有极少一部分雷达信号返回到地面上。而当相邻的亮区（不论是在暗区的这一边还是那一边）处于雷达射束的中心照射之下时，反射要强得多。这只能理解为暗区比相邻的亮区或是高得多，或是低得多。根据当时能得到的初步雷达探测资料，我们得出结论：如果必须要在这两者之间选择一种的话，那么火星上的暗区按说应是高地。我们的结论是，火星上相邻的亮区和暗区高度之间存在有较大的差别，有几处相差达十英里。大多数斜坡最多只有几度，坡度不太陡。高度差和坡度都和地球上的差不多，虽则高度似乎比地球上还要高些。关于沙漠通常是低地的概念和细沙及尘埃被卷进低谷的概念是一致的，而风力强大的山顶则被冲刷得于干净净，决不会留下细小的发光微粒了。

　　在我们作出了如上分析后的几年之内又进行了许多更为详细的雷达探测。这些雷达探测主要是由麻省理工学院海斯塔克 ( Haystack )天文台的戈登·佩顿吉尔( Gordon Pettengill )教授领导的小组进行的。这是第一次能用雷达来直接测量高度。这种测量技术不必利用我们的间接推论，它已经达到这样一个水平，能测出雷达信号到达火星并反射回来所需的时间。雷达信号来回一次化费时间最长的那些地方离我们最远，因而也就是最深的地方。雷达信号来回化费时间最短的那些地区就离我们最近，因而也就是最高的地方。通过这个方法绘制出了火星表面选定的几个地区的地形图。最大的高度差和坡度差不多，刚巧和我们用间接方法推断出来的一样。

　　但暗区看来并不理所当然地比亮区高。佩顿吉尔及其同事们发现，火星上一个叫做塔尔锡斯( Tharsis )的亮区看上去似乎极高——或许是火星上所选定的调查地区中最高的地区。根据最近的非雷达观测，火星上一个叫做“希腊”（希腊语为 Hellas ）的很大的环形亮区被证明确实是极低的。而另一个多少有点类似的叫做伊刊锡埃姆( Elysium )的地形也是既大又亮，而且基本上是环形的地区，却被证明是高地。火星上最暗的大暗地锡尔蒂斯－梅乔( Syrtis Major )被证明是一个陡坡。

　　为什么我和波拉克只对了一部分呢？这是因为我们用的是“奥克姆①的剃刀刀锋分界线”原理。这是科学上常用的一个很方便的原理，但并不是万灵妙药。“奥克姆的剃刀刀锋分界线”原理建议，如果有两个同样好的假设供我们选择，我们就挑选比较简单的那一个。我们前面已经假定，暗区或者一定是高的，或者必然是低的。如果情况确实如此，那么暗区就应该总是高的。但情况并非如此，暗区有可能高，也有可能低。我们的推断只是反映了我们的假设罢了。

　　但我非常高兴，我们能够通过逻辑推论和物理现象的分析得出至少是部分正确的结论。我并且也很高兴能够证实在火星上存在极大的高度差，高度比洛厄尔预计的要大得多。我发现，在得到全部资料之前通过过间接推理来得到正确的结论是比较困难的，但同时却又非常有趣。这是一个理论家在科学上常做的工作。用这种方法得出的结论显然要比从直接测量得出的结论多冒风险，而大多数科学家在得到较为直接的资料之前是不肯发表自已的看法的。这种探测性工作的主要作用除了使理论家高兴之外，看来就是刺激那些观测工作者，让他们恼火、生气，使他们出于不相信而发愤去完成一些关键性的测定。

　　① 十四世系纪英国哲学家。——译注

伤我心太深

第十七章　火星上的山——从太空观察


　　图：水手9号宇宙飞船队太阳系中目前已知的最大火山尼克斯·奥林匹卡( Nix Olympica )进行垂直高空摄影所摄四张空中照片的拼嵌地图——国家航空和航天局提供。

　　水手 9 号宇宙飞船在 1971 年进行了有重大历史意义的飞行，对火星上的山和高地进行了一系列新的权威性的直接测量。根据水手 9 号飞船上的紫外线分光仪、红外线干涉仪以及 S 波段掩星试验的结果，绘制出了一些略为完整的高地地形图。但有关火星山脉最引人注目的资料却来自电视研究。

　　水手 9 号飞船从火星发回的第一批照片，甚至在飞船 1971 年 11 月 14 日进入火星轨道之前就得到了。这些照片所展示的是一个几乎完全没有特色的行星。其南极帽可以模糊地分辨出来，但一个多世纪以来一直看见并争论不休的亮区和暗区标志却根本找不到。这并不是电视摄象机出了毛病，而是由于发生了一场波及整个火星的极为壮观的尘暴。这场尘暴从九月底开始，一直到一月初还没有明显减弱。

　　在飞船进入轨道之前的最初的一些照片，以及进入轨道后的头几天所拍摄的照片中，除了塔尔锡斯地区外并未显示出任何重要的非极性细节。在塔尔锡斯地区，发现了四个深色的、多少不大规则的斑点，其中三个大致位于一条从东北到西南的直线上，第四个斑点则在西部，与其余三点分开单独存在。因为当时看不见这个行星上其它更多的东西，在飞行任务的最初阶段我就比较注意这些斑点。由于我对它们的注意，在一段时间内，这些暗点被我的几位比较幽默的同事叫做“卡尔标记”，而我则建议把它们命名为哈波( Harpo )，格鲁乔( Groucho )、奇科( Chico )和泽波( Zeppo )：然而这都是在它们的重要性被确认之前的事。

　　那个孤立的暗点的位置与传统的火星地形图上叫做尼克斯·奥林匹卡（希腊文，指奥林匹斯积雪地带，即诸神的住所）的地区完全对应。另外三个暗点则看来没有熟悉的火星地形与之相对应。但新墨西哥州立大学的天文学家布拉德福·史密斯 ( Bradford Smith )指出，这三个斑点和尼克斯·奥林匹卡地区一样，也有相对应的地区，这些地区从地球上进行观测时，可发现它们在下午呈现出局部增亮的现象。在史密斯从地面上用望远镜拍摄的某些照片上（这些照片是在火星上没有尘暴时用蓝色和紫色的滤光镜拍摄的），这四个地方看上去是耀眼的白点，虽则亮区和暗区的差别很小，火星常见的一些标志也很难辨别（用蓝色或紫色光而不用橙色或红色光观察时通常如此）。那来，是不是在通常可发现亮云的地方起了尘暴，我们当时观测到的是尘暴中的黑云呢？

　　另一位水手 9 号试验人员，亚利桑那州图桑市科学应用股份有限公司的威廉·哈特曼( Willian Hartmam )对这四个点的原始照片用计算机增大反差，发现至少在其中的两个点上有某种不清楚的圆形中心区的迹象。确实，水手 6 号和 7 号在 1960 年所摄的尼克斯·奥林匹卡地区的照片显示了那个地区有类似的迹象。

　　这一次，火星上尘暴范围之广，程度之猛烈已很清楚，因而水手 9 号一部分预定的任务（为火星绘制地图）被迫推迟。这就腾出大量的拍摄能力来对这四个点进行高清晰度的近镜头摄影。有可能进行这些凑巧的试验是因为水手 9 号飞船具有很大的适应能力。照相机所在的扫描平台可以对准火星上许多需要拍摄的点，因此加利福尼亚理工学院喷气推进实验室的科技人员能够很快改变计划以适应飞行中新的科学要求。由于宇宙飞船的设计周全，其控制装置适应性强，对于这四个点的首批近镜头摄影照片就开始源源而来了。

　　每个点都有一个模糊的圆形中心，有一些平行的弓形线，呈扇贝形。四周很亮，对比之下这些地形颜色都很深，与原先低清晰度照片上所看到的那些暗点一致。

　　早先那些照片上的这些独特的形状并未引起我的特别注意，但这些圆形的特征竟然出现在火星上最高的地区——塔尔锡斯地区，却使我大为震动。这些特征是环形山。为什么我们能看见这些环形山而看不见火星的其他地形呢？因为它们必定是塔尔锡斯地区最高的地方，而塔尔锡斯本身就已经是一个极高的地区了。因此，那四个点在我看来是耸立在尘埃之上的巨大山峰。我认为，随着时间的推移和尘暴的平息（根据过去几十年对火星上其他一些环球尘暴观测的经验，我们知道尘暴最终必然会平息），我们将看到越来越多的这种山峰，一直清清楚楚地看到它们的山脚。我甚至设想可以根据尘暴平息过程中各细部显现的先后次序来绘制地形图。可惜的是，尘暴的平息毫无规律，因而我这一建议尚未有结果。

　　水手 9 号飞船电视组的地质人员，如美国地质调查所的哈罗德·马瑟斯基( Harold Masursky )和约翰·麦克科利( John McCanley ) 对这些环形山的“形状”很感兴趣，并很快就用类推法把它们与地球上类似地形相比，确定它们是带有顶部火山喷口的巨大的火山堆积。我从来不相信与地球类比得出的论点，毕竟，火星全然是另一个世界。据我们所知（至少据我所知）火星上的地质过程可能与地球上完全不一样，与地球上相似的地形可能是由于不同的原因而形成的。

　　然而，我从另一条途径得到了与这些地质学家相同的结论。

　　我们知道，形成环形山只有两种可能，一种是行星间碎片的撞击而形成的坑（例如，月球上大多数环形山就是这样形成的），另一种可能是火山活动形成的。如果说，形成塔尔锡斯地区这四个大型撞击坑的大陨星或是小行星刚巧落在塔尔锡斯地区这四座最高的山的顶上，那未免太巧合了。另一种，设想似乎要合理得多，那就是某一种自然现象的作用过程形成了山脉和火山口，这种作用过程就叫做火山形成。

　　随着尘暴的消散，这四个火山的真实大小变得清楚起来了。其中最大的一个火山尼克斯·奥林匹卡直径有五百英里，比地球上呈现最大的这类地貌的夏威夷群岛还要大。这些地域的高度尚未精确测定，但它们看来都比火星平均高度高出一、二十英里（对火星来说，我们不能说海拔有多高，因为无沦如何到目前为止还没有发现火星上有海）。从尘暴开始消散以来在火星的其他地区已发现了十多座小火山。

　　水手 9 号飞船上的红外线探测仪并未发观这些环形山顶部火山喷口处有炽热熔岩的迹象。另一方面，这些环形山看上去形成不久，在其斜坡上几乎完全没有陨石坑，这说明它们从地质学观点来看还非常年轻——也许只不过几亿年，可能更少些。

　　这些火山与云层的联系可能是火山喷口临时放气的结果，比如说，是火山口发散水蒸汽的结果。但是看上去更为可能的是，正因为这些山峰很高，山顶才有云层存在。假定有一股想象中的火星上的空气，沿着山坡上升，膨胀而冷却（当我们在火星大气中往上走时，这股空气变得越来越冷。但是由于火星上空气极为稀薄，不可能与火星表面进行热交换。因此，火星上山峰高处的表面也不会变冷，这一点我们已在前面讨论过了）。当这一股空气中的温度跌到水的冰点以下时，其中的全部水汽就冷凝成结晶冰。把我们所知道的火星大气中存在的水汽量、山峰的高度、以及要形成一个可见云层所高的小冰粒数等因素加在一起，就可正确解释火星山顶的云层了。

　　不管我们在这些火山的顶部所看到的云层是不是放气的迹象，火星上近期的火山活动指的是放气。炽热的熔岩流到火星表面时，它含有大量气体——在地球上，这种熔岩所含的主要是水，但也带有大量其它物质。因此，我们在火星上所看见的火山肯定对火星大气作出了重大贡献。至少，部分空气是从火星表面上的这些洞孔出冲的。由于目前火星上温度极低，水可能以多种形式存在（比如冰），而并不存在于大气之中。火星火山可能曾经放出过大量气体，比我们今天在火星大气中看见的要多得多。如果火星上有生物，这些生物几乎肯定要依靠与大气交换物质为生——就象在地球上一样，地球上绿色植物的光合作用循环和动物的呼吸是很突出的。如果火星上有生物，这些火山可能（至少是间接地）对这些生物目前的发展起了重要的作用。

　　在尘暴消散以后，水手 9 号转移到了一个较高的轨道上运行，以便进行原先计划的地质绘图工作。这艘宇宙飞船实际工作的时间比设计者预期的长好几倍。所得火星的全部地质情况清晰度达到半英里。得出的地质地图显示，在塔尔锡斯高原的周围有大批直线型的山脉和深沟——似乎火星三分之—或四分之一的表面在近期的某个非常事件中裂了开来，从而使塔尔锡斯区域升高了。在这些拟线性特征中最为惊人的是所谓科普雷茨( Coprates )区域的一个巨大裂谷。它位于火星上经度 80°的地方，几乎和地球上最长的裂谷——东非裂谷完全一样长（东非裂谷沿着非洲的整个东海岸一直上溯到死海）。由于火星比地球小，相对地说，利普雷茨裂谷就更为突出。

　　东非裂谷是由于海床扩展和大陆漂移而形成的。非洲和亚洲大陆慢慢地分道扬镳，所形成的裂口就是东非裂谷。但大陆漂移被认为是由于物质在地球表层内缓慢环流而产牛的。那么我们是否能得出结论说，尽管火星比较小，内部温度较低，也存在着表层对流和大陆漂移呢?或许是不同的历程在这两个行星上形成了类似的地貌？

　　不管答案怎样，我们禁不住要想通过研究我们的相邻行星火星的“地质”来弄清更多有关古老的地球地质学方而的问题——包括未来的实用学科，如地震的预报和控制等问题。