《行星》The Planets 是 BBC 于 2019 年上映的一部讲述太阳系行星的纪录片。
纪录片的英国版本，由 Brian Cox 教授讲解演示；而其美国版本，由 Zachary Quinto 教授展示。其初次放映，是 2019 年 5 月 28 日，于 BBC 2 台播出。
上一次，大家和我们一起欣赏了《行星》的第一集：A Moment in the Sun（沐浴阳光）。在第一集中，我们通过将其它类地行星与地球作比较，分析了水星、金星、火星以及木星的卫星木卫六的前世今生及未来。
这一次，我们继续跟着 Brian Cox 教授，借助最新的科学探测手段，通过分析比较，来更深入地认识地球的好姐妹——火星。
火星，是距离地球第二近的行星，其公转轨道半长轴大约 1.524 天文单位，近日点 1.382 天文单位，远日点 1.666 天文单位。在很多的描述中，火星都与地球一样，位于“宜居带”之内。
但是如今我们知道，火星是一个寒冷、荒凉的世界。
大家都是爱科学的人，不管是根据牛顿的力学定律，还是根据马克思的辩证唯物主义思想，亦或者是佛系青年们的佛学因果论，都向我们阐释了一个道理——凡是事物的变动，都是有原因的。
是什么原因，让一个明明处于宜居带之内的、被人们寄予厚望、可能存在生命的星球变成了一个死寂的荒漠呢？（至少不会是人性的扭曲或者道德的沦丧。）
借用 Cox 教授的话：“在这荒凉的尘土下，掩藏的，是往日的伤疤。”
人类对火星非常感兴趣，可能揭别人的伤疤确实有着难以言说的乐趣吧，所以人类发射了非常多的探测器，前往火星，有些失败了，但很多都成功了。
但是话又说回来，火星自古以来就非常让人着迷。
因为是行星，所以它在天球上的位置，相对于绝大部分的星星来说，飘忽不定，难以捉摸——我们现在知道这是参考系选取的问题——但是古人觉得这非常神奇。所以中国古人将火星称为“荧惑”，荧荧如火的惑星。而西方人哥白尼，更是在长久的宗教压迫后，以火星运行轨迹的特殊为契机，提出了日心说。
后来，我们都知道，火星人作为入侵地球次数最多、规模最大且总是死得非常憋屈的外星人，长期活跃在各类影视和文学作品中。甚至一些不相干的东西，比如集成灶，也会冠上这种外星人的名字。（不是广告）
所以大家看到了，人类刚一进入宇航时代，就开始了大规模的火星探索。直到今天，我们对于火星的热情，也没有丝毫减退。
海盗 1 号着陆器（Viking1）第一个成功从火星地表传回信号，表情包收好。
过去是因为怀疑有火星人，现在，则是我们越来越发现，火星虽然一片死寂，但是火星，似乎并非一直如此。
火星地形图（USGS，2014）
借助大量探测器形成的数据，科学家们绘制了火星的地形图。就算没有专业地质学家的眼光，我们也能看出来，在这张图上，是有很多类似河床的谷地。
甚至还有河口三角洲。
Eberswalde 撞击坑里的三角洲，由 Mars Global Surveyor 探测器拍摄
而在南纬 45 度，西经 340 度附近，有一片很大的区域，被称为“诺亚大陆”（Noachis Terra），整片大陆，都充满了被流体冲刷，剥蚀的痕迹。
基于这些发现，发射的火星探测器几乎都以找水作为主要任务目标。
2011 年 11 月 26 日，著名的地面探测器，火星车“好奇号”（Curiosity），发射，并于 2012 年 8 月 6 日成功着陆。它的着陆地点被设计在 Gale 撞击坑——这里还可能是一个干涸的湖泊。
纪录片用动画结合实际录像的模式，为我们展现了好奇号极端酷炫的着陆过程。
首先，好奇号很传统地进行“升力再入”，也就是顶着个烧蚀剂盖子一路冲进去，一边下降，一边靠阻力和升力降低速度，以获得能安全打开降落伞的速度。烧蚀剂的盖子，则防止探测器过热。
随后，打开降落伞，借助火星的大气层进行减速。
速度慢下来之后，之前用于再入大气层的烧蚀剂盖子，就成了累赘，于是探测器抛弃了它。
然而，火星大气层非常稀薄，降落伞并不能将着陆器的速度降低到足够低。之前的勇气号和机遇号，是给外壳充气，在地面上弹跳减速。然而好奇号，要搞点更高端的方法——点燃火箭！
这个机构叫做天空吊车（Sky-Hurricane），就像吊车一样，将火星车轻轻放在地面上——未来，人类如果要建设火星基地，少不了这种精准的吊装技术。
停留几秒，确认火星车已经安全落地之后，天空吊车切断缆绳，自行坠毁。
好奇号火星车，安全落地。
大家一定要去看纪录片本体——这简直太刺激了。
着陆之后，好奇号展开了自己的机械臂。好奇号的机械臂非常灵活，用于执行各种各样的科学任务。好奇号自身，更是一台价值 25 亿美刀的移动化学实验室。
上一次，我们还说过，好奇号是个自拍狂魔。
好奇号在 Gale 撞击坑里慢慢探索，他看到了被水流冲刷出来的砾石，明显有磨圆和分选的过程。
61 天之后，他采集了第一份，火星土壤样品。
倒进分析仪器，去进行分析。
分析发现，尽管火星的土壤看起来非常干燥，实际上，这份土壤样品，依然有2%，是由水组成！
火星，曾经比现在，要湿润的多。
Cox 教授说：在 40 亿年前，火星是水的世界。这颗红色的星球在很久以前，是蓝色的。
要知道水，在地球上可并不少见。这也就是说，如果你想知道在 40 亿年前，火星长什么样子，你只要找一个足够荒凉的，不怎么长草的湖边或者海边，环顾四周——火星那个时候，就长这样子。没错，不需要去埃隆马斯克那里掏火星船票钱。
要知道在笔者小时候，科学家们还天天为火星上那些沟壑到底是不是河流而吵来吵去——如今，火星曾经富含水分，几乎已经是学界的共识了。科学真的是突飞猛进，只要不学习，立刻就落后了。
水，在地球上促成了拥有无限可能的生命，从此让地球变成了星空下最独特的，你我的故乡。既然过去的火星像地球一样，拥有充足的水分——那么火星人呢？在哪里呢？为什么在之后的 10 亿年中，火星上的水消失了，而地球上却渐渐产生了生命呢？
地球其实也不容易。
40 亿年前，地球也拥有海洋——我们所清楚知道的是，那个时候，大气层浓密而富含二氧化碳。看上去可能和如今地狱一般的金星有点像。
而地球的海洋，则是酸性的。
这中间发生了什么？为什么昔日的地狱变成了如今的天堂？为什么昔日蕴藏一线生机的蓝色火星，变成了荒漠？
作为一个比较性的命题，我们当然要从双方去找原因。但是地球是一个地质构造活跃的地方，地表的景观不断被板块运动、风化剥蚀、生命活动所重塑，我们没办法在地面上找到答案。Cox 教授告诉我们，可以看月亮。
月球的地质活动，从数十亿年前，就几乎完全停止了。从那时候开始，太阳系内发生的许许多多的大事，在月球上留下的痕迹，都有据可查了。
通过分析月球上撞击坑的叠加情况，我们可以判断撞击坑之间，发生的相对的时间序列。而通过对历次返回的登月样本定年。我们则可以定出相应撞击坑的年代的绝对值，进而反推所有撞击坑的精确年代。
Cox 教授在讲解撞击坑
同样的方法也可以运用在火星。研究发现，火星的撞击坑形成年代，有一个峰值，大约在38 到 39 亿年前。
这段时间，被称为“晚期大撞击时期”。
据推算，每平方米的火星表面，落下了 53 吨的物质。
而这样的“大轰炸“，据模拟计算很可能是因为海王星的轨道，从外向里推移了一点点。
太阳系是一个整体，整体中的任何成员，都会影响整个体系的行为。这一点在下一集中会更加集中的体现——而在这一集中，只是略微一提。
根据月球撞击坑的记载，地球在 39 亿年前，同样经历了晚期大撞击。
这样的大轰炸，很可能改变了地球和火星姐妹俩未来命运的平衡。
因为就在这次大轰炸后不久，大约 38 亿年前，地球命运的转折出现了——生命诞生了。地球上的化学，出现了一个新的分支——生物化学，生命的化学。这个新的分支开始影响地球的整体环境。
Mars Reconnaissance Orbiter,(MRO)，在火星大气层进行大气刹车的艺术想象图
2006 年 3 月 10 日，MRO 探测器，进入了火星轨道，并对火星进行了一次彻底的勘探。它飞行了超过 6 万圈轨道，对 99% 以上的火星地表，进行了测绘。有了很多美丽，或惊人的发现。他看到了极地的雪崩、火星上变幻的沙丘以及随火星季节变化的沙流——甚至也许是流动的液态水。
接着，在 Eridania 盆地，MRO 发现了一些神奇的东西。
400 米厚的矿物沉积物。
这种东西，在地球上，通常出现在一个这样的地方——
深海热液区。
这是我们目前猜想的，地球生物两大可能的起源地之一。这也就是说，火星曾经也拥有与地球生命起源时，非常非常类似的环境。
又过了很久，到了 35 亿年前，火星开始进入一个相对寒冷的季节。之前我们曾经提到的奔流在诺亚大陆上的洪水，渐渐被冰封起来。但是在相近的年代，火星的火山活动开始变得剧烈起来。炽热的火山熔岩融化了冻结起来的冰雪，引发了一场灾难性的洪水。
这是一场极端大规模的洪水，就算在整个太阳系的历史上，也是一次空前的盛事。
这些冰川融水，从高山上奔流而下，创造了整个太阳系，最大的瀑布。落差达到 4 千米，350 立方千米的水，从这里流过！而这样的一次洪水爆发，持续了仅仅几周。
洪水消退，这座前无古人，后…恐怕也无来者的瀑布，消失了。
留下一座，到现在为止依然是太阳系最大的峡谷——水手峡谷（Valles Marineris）。
火星曾经具有如此发达、如此令人叹为观止的水系，这些水为什么就没了呢？
这个答案，要找一个反面去看。
我们如今知道，地球，有一个磁层保护我们。插播广告：欢迎报考中国科学院地质与地球物理研究所，地球物理学、空间物理专业，和笔者一起学习和研究磁层物理嘿嘿！（被领导拖走）
站在地面上，我们对磁层最直观和最美丽的印象，就是极光。
Cox 教授在看极光，兴奋的搓手手。
简单地说，太阳辐射，每天将地球大气层的粒子电离、加速、发送到外太空去。但是这些粒子——包括一部分太阳风里的粒子，被地球的磁层束缚住无法逃脱。最后，被磁层从地球的南北磁极发射回来。这些相对高能的粒子，轰击在中性的大气层粒子上，就会激发出极光。这些绿色的，是氧原子 557.7 纳米波长的极光。如果你对极光感兴趣，也可以报考空间物理……
因此从结果上看，地球的大气层，很难被太阳辐射和太阳风剥离掉。
这样的保护罩，火星曾经也有。这种保护罩由行星内部液态的核所产生。这种产生的过程，被称为“地核发电机”过程。地球的核心非常活跃，因此拥有强有力的保护罩。但是火星——
火星太小了，它的质量只有地球的 0.107 倍，不到九分之一。所以它的核心，很快就冷却了。火星的磁场保护罩，也随着火星核心的冷却而消失。
从那个时候开始，火星无法再保护自己的大气层，只能任由太阳宰割。这其中，水的主要成分氢H，作为最轻的原子，非常容易从大气层逃逸出去。于是，很多蒸发进大气层的水，再也没有回到过火星地面。
一天天、一年年。漫长的岁月之后，火星，变成了一片干旱寒冷的荒漠。
火星，因为质量太小，规模太小，而早夭。
后来，地球，开始了太阳系内，生命的独唱。
地球和火星，简单地看，犹如姐妹一般，非常相似。但是因为规模的差距，走上陌路。
火星，因为某种机制，质量太小，他的“发电机”过早地关闭，生命来不及产生，就失去了所需的条件。
而地球，同样因为某种机制，拥有了足够的质量，拥有了稳定而强大的磁场保护，最终诞生了我们，而后开始思考我们从哪里来？我们如何来？我们要到哪里去的问题.
我相信读到这里的朋友，都是热爱科学的，那么在《行星》的下一集开始之前，我们可以问这样一个问题——
什么机制？会让两个相邻的行星，拥有如此不同的质量？最终导向不同的结局？
这是何等强大的力量，何等决定性的力量。
而我们，正要去解开这些，伟大的谜题。
