从祝融号到载人计划：火星水文、着陆与居住全解析

过去的研究已经在火星上确认了多种水资源，包括水冰、永久冻土和深藏在矿物质中的水。有些土壤的含水量甚至和地球干旱地区土壤的含水量相当。

凤凰号火星车着陆器就曾徒手挖出了水冰，火星稀薄的大气中也含有少量的水，可以说火星上是不缺水的。

大量的证据表明，早期火星上有大量的液态水，只不过后来随着大气等条件的变化逃逸了。

那么现在火星上还有液态水吗？可以说有，因为我们已经掌握了一些证据，凤凰号就曾经在自己的机械臂上观察到了液滴，这证明了火星上是有液态水的。

或者说火星具备局部保存液态水的条件。也有一些研究认为，火星上可能存在零星流动的液态水，甚至存在由地热驱动的地下湖泊。

近日，中国科学家在《科学进展》上发布了关于火星水文环境的最新研究成果，数据来自祝融号火星车。祝融号降落的乌托邦平原离赤道比较近，那里有很多沙丘，他们发现沙丘上的结壳、皲裂等水痕可能来自于降雪或者是降霜。

过去关于火星液态水的研究多是在高纬度地区，而此次的发现填补了赤道附近低纬度区域的液态水研究空。

毅力号用激光将其打碎以后发现这些团粒是由沙子凝结在一起形成的，有什么能把沙子粘在一起呢，水、冰、干冰、粘土、各种盐，还有其他的一些交接物，都可以根据祝融号降落地的大气条件以及水和二氧化碳的性质，作者排除了干冰和水冰的可能。

光谱研究显示，沙粒的交接物最有可能的是含水的硫酸盐、蛋白石和含水氧化铁。这些矿物的形成必须有液态水的参与，那么这些水从哪里来呢？火星上只有三种来源，地下水、降雪或者是降霜，还有下雨。

如果是地下水的话，水是从下往上蒸发的，水里的盐应该留在比较低的位置，但我们看到的水痕是在沙丘表面较高的位置。

剩下的就是下雪或者是下雨了，根据现在的火星大气条件来看，下雨基本是不可能的，但乌托邦平原的气温下降到零下74摄氏度以后，大气中的水汽就会形成降霜或者是降雪。

火星降雪在多年前就已经发现，并且研究好多次了，所以这种杀菌特征形成的大概过程就是温度降低开始下雪，温度回升变成水蒸气，然后化为盐水完全蒸发掉，接着进入下一个冷却循环。

这一轮接一轮的水相变化，就让沙粒交接成为更大的团粒。根据相关的数据推测，沙丘的表面特征大约形成于140万年到40万年之后。

在这期间，火星重复的倾角变化也会帮助水汽从极地冰盖向赤道扩散，赤道附近更加湿润，有助于下雪。

此次研究对我们将来移居火星有着重要的意义，不出意外的话，再有10年人类就要带着肉体向火星进发了。当然意外在航天领域是经常出现的，过去数十次的火星任务有一半都失败了，那么极端复杂的载人登陆风险也更大。

但好在我们已经初步了解了火星的环境，并为将要踏上的冒险之旅做好了充分的准备。载人登陆火星，首先要考虑的一个问题就是火星那么大，降落在哪里比较好呢？

2015年10月，科学家在一次会议上提出了将近50个备选的着陆点。这些着陆点必须满足以下条件，第一，每个着陆点都必须囊括一个直径超过100千米的圆形探测区。

第二，着陆点必须在赤道附近50度以内。第三就是着陆点必须有能力支持3~5次的着陆，并允许宇航员执行超过500个火星日任务。

很明显，选择着陆点最重要的还是安全因素。着陆的地方必须远离砾石区、陡坡、沙丘、陨石坑和强风地带，可持续性也是同样的重要，因此理想的着陆点还必须能让航天员活下去，所以这里还有一个硬性的指标，那就是必须能够采集至少100吨的水。听起来好像不多，但航天员可以靠这些水在火星上生存15年。

不管火星任务的清单上列出了多少内容，水都是最重要的一项。大家也可以看到，近些年来大量关于火星的研究都是围绕着水资源展开的。当然除了水之外，氧气也是非常重要的，火星的大气密度只有地球的1%，而且95%都是二氧化碳，虽然火星上几乎找不到纯氧，但好在每一个二氧化碳分子都有两个氧原子。

2021年毅力号火星车就利用制氧机成功将部分火星大气转化为了氧气，再加上火星上丰富的矿产资源，我们就可以建立一个可以满足少部分人基础需求的前哨站。

为了避免起飞降落产生的碎片等危险，这个前哨站在规划上可能会分为四个独立的区域，它们分别是居住区、动力区、主要着陆区和货物着陆区。

那么火星上的建筑应该是长什么样子呢？2015年，美国航天局曾经举办过一次竞赛，招募3D打印房子的创意。他们一共收到了165份申请书。第一名是一座完全由冰雕刻而成的蜂房状圆顶建筑，叫做冰屋。它由一个半自动机器人通过收集地下水来打印，参加比赛的还有熔岩模块化结构等等，脑洞都是比较大的。

载人登陆火星的时间节点真的越来越近了，这是1967年人类首次登陆月球时拍摄的照片，大家肯定很期待第一个登上火星的人会留下怎样的经典语录。

或许你会考虑这样的问题，我们为什么要去火星呢？探索火星的意义不仅是为了了解宇宙的起源和演化，探索太阳系内的其他生命之谜，或者是技术创新和利益。同样重要的是，这颗荒凉、神秘、危险的星球时刻提醒我们，地球是多么的可爱。

原文链接：https://www.toutiao.com/article/7450004850580013579