就在本周二，美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)院（National Academies of Sciences，Engineering，and Medicine，NASEM）正式發(fā)布了一份名為《火星載人探索科學(xué)戰(zhàn)略》（A Science Strategy for the Human Exploration of Mars）的報告。

圖丨相關(guān)報告（National Academies）

這份長達(dá) 240 頁的文件，由美國亞利桑那州立大學(xué)的 Linda T. Elkins-Tanton 與麻省理工學(xué)院航空航天系教授 Dava J. Newman 聯(lián)合主持編寫，動員了 58 位跨學(xué)科志愿專家、54 位特邀演講者，歷時一年，經(jīng)過五次線下會議和兩次開放式線上討論會，最終呈交給 NASA 和公眾。

報告開宗明義：人類踏上火星的第一步，將成為自阿波羅登月以來人類太空探索史上最重要的里程碑之一。但比起這些宏大敘事，真正讓這份報告具有分量的，是它試圖回答一個懸置已久的根本問題：我們?yōu)槭裁匆扇巳セ鹦牵靠茖W(xué)界給出的首要答案，是尋找生命。

“火星生命探測一直是多個學(xué)科探險者的共同優(yōu)先目標(biāo)，也是本報告的首要科學(xué)目標(biāo)。”報告如是寫道。這不是修辭，而是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)評估之后得出的排序結(jié)論。報告列出了 11 項優(yōu)先科學(xué)目標(biāo)，涵蓋火星地質(zhì)、氣候、水與二氧化碳循環(huán)、沙塵暴機(jī)制，以及火星環(huán)境對人體健康和生物系統(tǒng)的影響等，但“尋找現(xiàn)存或曾經(jīng)存在的生命證據(jù)”被明確置于最高位置。

這份報告最大的意義在于，它事實上為載人火星任務(wù)提供了一種“科學(xué)合法性”的背書。長期以來，NASA 在國會山面臨的最大質(zhì)疑之一，就是為什么要花費(fèi)數(shù)千億美元，把人送到一個理論上可以由機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的地方。現(xiàn)在，美國最高科學(xué)咨詢機(jī)構(gòu)給出了一個明確立場：有些科學(xué)發(fā)現(xiàn)，只有人類親臨現(xiàn)場才有可能實現(xiàn)。

為什么是現(xiàn)在？

今年九月，NASA 宣布，其“毅力號”（Perseverance）火星車從杰澤羅隕石坑（Jezero Crater）內(nèi)一塊名為“Cheyava Falls”的巖石中提取的樣本，包含了“潛在生物標(biāo)志物”（potential biosignatures）。這一發(fā)現(xiàn)經(jīng)過長達(dá)一年的同行評審，最終發(fā)表于頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature），在科學(xué)界引發(fā)廣泛關(guān)注。

圖丨相關(guān)論文（Nature）

所謂潛在生物標(biāo)志物，指的是一種可能具有生物起源的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，但仍需更多數(shù)據(jù)或進(jìn)一步研究，才能確定是否與生命存在相關(guān)。NASA 噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）“毅力號”項目科學(xué)家 Katie Stack Morgan 在發(fā)布會上強(qiáng)調(diào)：“天體生物學(xué)方面的聲明，尤其是那些涉及發(fā)現(xiàn)過去地外生命可能性的聲明，需要非凡的證據(jù)。”

這塊巖石位于一片被稱為“Bright Angel”的沉積巖層中。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，其泥巖和粉砂巖組成與地球上保存古代微生物生命的巖層高度相似，并且富含有機(jī)碳、硫、氧化鐵和磷。最引人注目的是巖石表面呈現(xiàn)出的“豹紋斑點”——這種紋理在地球上往往與微生物代謝過程密切相關(guān)。

紐約州立大學(xué)石溪分校的 Joel Hurowitz 教授是該論文第一作者，他表示：“我們在 Bright Angel 地層發(fā)現(xiàn)的化學(xué)組合，可能曾經(jīng)是微生物新陳代謝的豐富能量來源。”

NASA（可能馬上就要加個“前”字了）代理局長 Sean Duffy 更是直言：“這是我們迄今為止離發(fā)現(xiàn)火星生命最近的一次。”

（WikiPedia）

因此，在如此背景下，NASEM 報告的發(fā)布實質(zhì)上是在宣告：機(jī)器人已經(jīng)觸碰到了“可能存在生命證據(jù)”的門檻，人類是時候親自上場了。

四種方案與一個共同邏輯

報告的核心貢獻(xiàn)之一，是提出了四種可供選擇的探測活動方案（campaign）。每一種方案都涵蓋最初三次人類規(guī)模著陸任務(wù)，并根據(jù)科學(xué)目標(biāo)的優(yōu)先級進(jìn)行了排序。

第一種方案被命名為“跨擴(kuò)展探索區(qū)的火星科學(xué)”，建議所有三次任務(wù)都著陸在同一個低緯度至中緯度地點，該地點需具備近地表冰川和多樣化的地質(zhì)環(huán)境。搜尋前生命化學(xué)和生命跡象的工作，將聚焦于地質(zhì)上較年輕、曾經(jīng)短暫宜居的區(qū)域，以及包括分層冰在內(nèi)的冰層。這一方案的特點是資源集中、基礎(chǔ)設(shè)施可復(fù)用，能夠在單一探索區(qū)內(nèi)盡可能實現(xiàn)全部 11 項科學(xué)目標(biāo)。

第二種方案名為“火星科學(xué)測量的協(xié)同優(yōu)化”，側(cè)重于在多學(xué)科之間找到最佳測量組合。雖然在覆蓋范圍上可能略有不足，但能在有限資源條件下獲得盡可能高的科學(xué)回報。

第三種方案“尋找火星冰殼下的現(xiàn)存生命”則更為激進(jìn)，它將重點放在深部地下探測上，規(guī)劃建立強(qiáng)大的鉆探系統(tǒng)，能夠深入火星地表以下 2 至 5 公里處。這一深度對于尋找可能仍然存活的微生物群落至關(guān)重要。因為火星地表輻射極其強(qiáng)烈，任何生命若要長期存活，幾乎只能藏身于地下深處或冰層之中。

第四種方案“在三個不同地點探索火星”則采取完全不同的策略：三次任務(wù)分別著陸于三個不同地點：一個具有火成巖和撞擊熔融地質(zhì)特征的南部高地，一個沉積巖區(qū)域以尋找古代生命證據(jù)，以及一個位于沙塵暴形成區(qū)內(nèi)的冰川區(qū)域，以尋找現(xiàn)存生命。這一方案的優(yōu)勢在于能夠充分探索火星的異質(zhì)性，但代價是無法開展需要 300 天駐留才能完成的多代動物研究等長期實驗。

（National Academies）

四種方案背后有一個共同邏輯：每一次任務(wù)都必須采集樣本并帶回地球。報告明確建議：“來自每一次火星載人任務(wù)的樣本都應(yīng)當(dāng)被帶回地球。NASA 應(yīng)當(dāng)與科學(xué)界合作，在首次載人任務(wù)啟動前，確定所需樣本的數(shù)量、類型、質(zhì)量以及環(huán)境條件要求。”

乍看之下，“樣本帶回地球”似乎是理所當(dāng)然的任務(wù)內(nèi)容，但報告在此處著墨特別明確，背后實有深意。當(dāng)前 NASA 的“火星樣本返回”（Mars Sample Return）計劃正因特朗普政府提出的預(yù)算削減而處于搖擺邊緣，科學(xué)界擔(dān)憂關(guān)鍵鏈路被迫中斷。

NASEM 在報告中將“樣本必須返回”明確寫入原則，客觀上也是在向決策層傳遞一個清晰信號：樣本回收并非可做可不做的附加選項，而是整個載人探索體系得以成立的前提與剛性基礎(chǔ)。

行星保護(hù)的困境與突圍

報告另一處值得注意的篇幅，落在“行星保護(hù)”（planetary protection）議題上。國際空間研究委員會（COSPAR）制定的準(zhǔn)則旨在防止地球微生物污染火星（正向污染），同時避免外星物質(zhì)對地球造成潛在風(fēng)險（逆向污染）。

然而，最有可能存在現(xiàn)生命的區(qū)域被劃為“特殊區(qū)域”（Special Regions），現(xiàn)行規(guī)定禁止機(jī)器人甚至人類進(jìn)入，而生命探測恰恰是任務(wù)最高優(yōu)先級。

沖突由此產(chǎn)生。

報告坦承，委員會“既沒有專業(yè)知識也沒有權(quán)限”來解決這一難題，但它給出了一個方向性建議：“NASA 應(yīng)繼續(xù)就行星保護(hù)準(zhǔn)則的演進(jìn)與國際社會合作，目標(biāo)是使人類探險者能夠在那些可能支持甚至孕育生命的區(qū)域開展研究。”換言之，規(guī)則需要改變，而且要在載人任務(wù)啟動前改變到位。

近年來，NASA 一直在與國際空間研究委員會合作，試圖設(shè)計一種分區(qū)管理方案：允許人類著陸在某些火星區(qū)域，同時將其他區(qū)域保持為“原始狀態(tài)”。委員會認(rèn)為，這項工作應(yīng)當(dāng)被優(yōu)先納入載人火星任務(wù)的整體設(shè)計之中。

人與機(jī)器，以及那個“為什么是人”的問題

報告的另一個重要貢獻(xiàn)，是系統(tǒng)性地論證了人類在火星科學(xué)探索中的不可替代性。

Newman 教授在接受 Ars Technica 采訪時表示：“我們正在火星上尋找生命。除非它（生命）真的被發(fā)現(xiàn)，否則‘我們是否孤獨(dú)’這個問題的答案永遠(yuǎn)只能是‘也許’。”她和 Elkins-Tanton 都強(qiáng)調(diào)，人類的臨場判斷力、應(yīng)變能力和多任務(wù)協(xié)調(diào)能力，是當(dāng)前任何機(jī)器人都無法企及的。

報告中特別提到了“發(fā)現(xiàn)驅(qū)動型科學(xué)”（discovery-driven science）的概念。與按預(yù)設(shè)路徑運(yùn)行的機(jī)器人任務(wù)不同，人類探險者可以根據(jù)初步發(fā)現(xiàn)實時調(diào)整后續(xù)活動，這種敏捷性在探索未知環(huán)境時至關(guān)重要。當(dāng)你尚不確定自己究竟在尋找什么時，你需要的是一個會思考、會提問的探險者，而不僅僅是一臺按程序運(yùn)行的儀器。

當(dāng)然，報告也高度重視人機(jī)協(xié)作。它建議 NASA 定期召開“火星人機(jī)協(xié)作峰會”，評估人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在火星任務(wù)中的可靠性，探討如何最大化宇航員用于科學(xué)研究的時間。報告設(shè)想，未來的火星任務(wù)將是一種“人類主導(dǎo)、機(jī)器輔助”的混合模式：機(jī)器人承擔(dān)體力密集型和危險度較高的作業(yè)，而人類專注于判斷、決策和精細(xì)操作。

這一愿景聽起來要切實很多，但它的實現(xiàn)仍需跨越大量技術(shù)鴻溝：進(jìn)入、下降與著陸系統(tǒng)，長期生命保障，推進(jìn)劑在地生產(chǎn)，宇航員健康維護(hù)……報告假設(shè)這些挑戰(zhàn)最終會被解決，但并未給出具體時間表。

時代窗口與不確定性的博弈

這份報告發(fā)布之際，載人火星探索的全球格局正在經(jīng)歷微妙重塑。

SpaceX 創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在 2025 年 5 月宣布，公司有 50％ 的概率在 2026 年底向火星發(fā)射首艘無人 Starship 飛船，這取決于軌道加注技術(shù)能否及時成熟。他還透露，如果首批任務(wù)成功著陸，公司計劃在 2028 至 2029 年的發(fā)射窗口發(fā)送約 20 艘飛船，并可能搭載首批人類宇航員。他的終極目標(biāo)，是在火星上建立一座自給自足的城市。

與此同時，NASA 的 Artemis 計劃進(jìn)展緩慢但穩(wěn)步推進(jìn)。Artemis Ⅱ 計劃 2026 年執(zhí)行繞月載人飛行，Artemis Ⅲ 預(yù)計 2027 年實現(xiàn)月表著陸。NASA 將月球定位為通往火星的“試驗場”：宇航員將在月球上測試長期生命保障系統(tǒng)、輻射防護(hù)、地表棲息艙和漫游車，為未來的火星任務(wù)積累經(jīng)驗。

圖丨 Artemis Ⅲ 渲染圖（NASA）

此外，潛在的不確定因素同樣不可忽視。特朗普政府在 2025 年 5 月提出的預(yù)算案，大幅削減 NASA 經(jīng)費(fèi)約 25％，“火星樣本返回”計劃首當(dāng)其沖。盡管 Sean Duffy 表示，正在評估“更快、更便宜”的替代方案，但科學(xué)界普遍擔(dān)憂，樣本返回的延遲將嚴(yán)重制約生命探測研究的推進(jìn)。

NASEM 報告發(fā)布的時機(jī)，在某種程度上正是對這種不確定性的回應(yīng)。它試圖在政治風(fēng)向發(fā)生劇烈變化之前，為載人火星任務(wù)的科學(xué)必要性建立一個相對穩(wěn)固的論證基礎(chǔ)。正如報告序言所言：“科學(xué)站在這份報告的起點、中心和終點。”這既是一種學(xué)術(shù)立場，也是一種政治策略。

一個時代的起點

五十多年前，阿波羅 17 號宇航員從月球表面離開，人類此后再未踏足地球之外的任何天體表面。太空競賽的激情逐漸冷卻，載人航天被困在低地球軌道數(shù)十年。如今，火星成為新一輪太空雄心的焦點。無論是 NASA、SpaceX，還是中國和歐洲的航天機(jī)構(gòu)，都將目光投向那顆紅色行星。

NASEM 的這份報告，某種意義上為這一歷史轉(zhuǎn)向給出了科學(xué)層面的確認(rèn)與回應(yīng)。它告訴政策制定者和公眾：載人登火不是一場昂貴的作秀，而是回答“我們是否孤獨(dú)”這一人類根本問題的必要手段。它也提醒科學(xué)界：火星不僅是一個地質(zhì)實驗室，更可能是另一個曾經(jīng)或仍然孕育生命的世界。

當(dāng)然，從報告到任務(wù)，從藍(lán)圖到足跡，中間仍隔著技術(shù)、資金、政治和運(yùn)氣的層層考驗。但正如 Elkins-Tanton 在報告發(fā)布會上所說：“我們用機(jī)器人探測火星已經(jīng) 50 年了。人類如果能親自去到那里，意味著全新的可能性。”

參考資料：

1.https://www.nationalacademies.org/publications/28594

2.https://arstechnica.com/space/2025/12/in-a-major-new-report-scientists-build-rationale-for-sending-astronauts-to-mars/

運(yùn)營/排版：何晨龍