译者序
火星，人类未来的希望之星
在人类的文化意境中，火星不似洁白如玉的月亮，能给人思乡、温暖的情感寄托。不管是东方还是西方，都把夜空中的这颗红色行星，与血腥、灾难、死亡联系在一起，看到它唯恐避之不及。在中国古代，火星被称为“荧惑”星。古人认为，火星荧荧似火，时而顺行，时而逆行，行踪捉摸不定。“荧惑守心”甚至被视为象征灾难来临的“至凶”星象。但是，火星之所以会在心宿内停“留”，只是因为从地球上看过去，火星似乎与心宿二靠得很近。其实两者中，一个在太阳系内，一个远在数百光年以外，实在是八竿子打不着，压根不会对我们的生活造成什么影响。在古希腊神话中，火星被称为战神阿瑞斯(Ares)，是宙斯与赫拉的儿子，属于希腊神话中奥林匹斯山的十二主神之一。在罗马神话中，战神被称为玛尔斯（Mars），是朱庇特和朱诺的儿子。Mars也是火星的英文名称。
每隔26个月地球正好位于火星和太阳之间的连线上，被称为火星冲日。太阳刚落山，火星 就从东方升起，是观测火星的最佳时机。望远镜发明后，天文学家利用火星冲日的时机，绘制了一系列火星地图，虽然那时候看到的火星还比较朦胧。最初只是肉眼可见的一个小圆点，后来发现这其实是一个圆盘，接着识别出火星圆盘上的一些宏观特征，如V形黑斑、南北极冰盖等。他们认识到，火星的自转周期与地球相似，自转轴也像地球一样是倾斜的，因而也会有一年四季。他们甚至还推测出，火星的大气层非常稀薄，可能还会有云层。本书中附有不同时代绘制的火星地图，直观展现了人类对火星认识的逐步深化。
人类认识火星的最主要的成就，还是进入航天时代之后取得的。从刚开始时远距离蜻蜓点水式的飞越探测，到实现环绕火星进行全球遥感，再到航天器登陆火星表面，派出火星车进行巡视；从早期搭载在“火星探路者号”上小巧玲珑的“索杰娜号”火星车，到双胞胎火星车“机遇号”和“勇气号”，再到正在执行任务的“好奇号”火星车；三代火星车的质量从11.5千克、170千克，提高到900千克，体型一个比一个大，着陆技术一次比一次先进，功能一个比一个强。火星探测由表及里，从对火星表面的探测，到探测火星内部的能量和结构。这一切，展现的是火星探测技术进步的历程。
火星探测在技术上并不容易。就登陆火星而言，1971年，“火星3号”成为首个登陆火星的航天器，虽然“海盗1号”（1976年）、“海盗2号”（1976年）、“索杰娜号”（1997年）、“机遇号”和“勇气号”（2004年）、“凤凰号”（2008年）、“好奇号”（2012年）都成功登陆，与此同时，也不应忘记，建立这些成功的基础是“火星2号”（1971年）、“火星6号”（1973年）、“极地着陆器”（1999年）、“深空2号”（1999年）、欧洲空间局研发的火星探测器“猎兔犬2号”（2003年）和“斯基亚帕雷利号”（2016年）等失败任务的累积。这些价值数十亿的航天器，虽然一个个消失在太空中，但并没能阻挡我们前赴后继探索火星的步伐，才换来了如今火星登陆技术的逐渐成熟。
长期以来，火星探测似乎是美国人的专利。正如20世纪60~70年代美苏在载人登月领域的竞争，早期火星探测同样以美国人的胜利宣告终结。1998年，日本发射“希望号”火星探测器，遭遇失败。进入21世纪以来，欧洲国家和印度先后加入火星探测行列。在2020年的火星发射窗口，欧洲空间局将和俄罗斯联合实施火星生命2020计划，美国也会发射价值20多亿美元的新一代火星车。而中国，将独立自主开展首次火星探测，从零开始，在一次任务中实现环绕、着陆和巡视三大目标，完成了前所未有的技术跨越。
在美国国家航空航天局的太空探索计划中，火星始终占据核心地位。根据特朗普签署的太空政策一号令，美国把太空探索战略聚焦在“从月球到火星”的宏伟计划。航天员将从地球出发，在五年内登陆月球。但与阿波罗时代的载人登月不同的是，这次不仅要实现重返月球的壮举，他们的目标更加明确、更加远大：计划在2033年左右，实现人类历史上首次载人登陆火星的梦想，实现从月球（卫星）到火星（行星）的跨越。
火星曾经备受科幻作家的青睐。这颗红色的星球，给了他们足够的想象空间。19世纪，科幻作家根据望远镜中看到的隐隐约约的“蛛网”结构，想象认为，火星上的居民正面临着干旱灾害，他们挖掘了大规模的运河网络，将极地的冰雪融水，输送到赤道地区进行灌溉，以发展农业。当代科幻大师金·斯坦利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)创作了人类太空移民计划三部曲《红火星》《绿火星》《蓝火星》。2015年，硬科幻太空大片《火星救援》上映，再次将人类对火星的幻想拉到极具现实感的未来场景。
火星塞勒姆地区新形成的撞击坑
“火星勘测轨道器”拍摄的塞勒姆地区的撞击坑。从陡峭的边缘和保存完好的溅射物可以看出，这个撞击坑形成的时间相对较近。（感谢NASA供图）
随着一个个轨道器环绕火星进行全球遥感，一台台着陆器登陆火星表面，一辆辆火星车在表面行驶，在过去几十年里，人类对火星的认识越来越深刻。火星已经成为除地球以外，人类了解得最为透彻的一颗行星。
这些年来，搜寻火星上的水取得了重要进展。刚开始，人们只是在火星表面发现了海岸线、冲积扇、三角洲等大规模的水流遗迹。后来发现，火星的极地冰盖下面有大型的湖泊；大气中有微量的水，甚至可以结成露珠；土壤中有水，含水量相当于地球干旱地区土壤中的水量。再后来，又在一些峭壁和悬崖等特殊的地区，发现了埋在地下的冰层，冰盖下的大型湖泊，甚至可能还有正在流动的液态水。所以，火星上一点也不缺水。
跟地球一样，火星也是类地行星的一员。我们知道，现在火星上还没有发现生命。但是，火星曾经跟地球一样，有过温暖湿润的环境，有过浓密的大气层，拥有江河湖海的时间可能长达十亿年。一些盆地内的湖泊，水质呈酸性，环境也很稳定，与地球上生命起源时的水环境很相似。在未来很长一段时间内，火星探索的关键问题将聚焦在，火星上到底是否孕育过生命呢？如果有证据证明，火星上有过生命，那么，生命在宇宙中就不再是独一无二奇迹般的存在，在其他星球上发现生命只是时间问题。如果最终证明火星上没有孕育过生命。那么，地球上的生命不仅十分孤独，而且尤为宝贵，传统的生命起源理论将面临重大考验。
研究火星的目的，最终是为了认识地球，造福人类。如果我们考察太阳系的宜居带，就会发现，宜居带靠里侧的是地球，靠外侧的是火星。火星是太阳系中与地球环境最为相似的一颗行星，也是人类唯一有可能实现大规模移居的行星。目前，国家力量仍然是火星探测的主力军。同时，商业力量也在崛起。美国太空探索技术公司已经成功研制出重复利用的火箭、重复利用的飞船，最终目标是为了建立从地球到火星的廉价航线。一旦建立这样的航线，人类在火星上生活将不再是科幻故事。马斯克甚至放言，地球不配他为之牺牲，要死就死在火星上，他希望有朝一日能在火星上退休。说实话，我特别希望他能成功。与此同时，中国的商业航天已然觉醒，假以时日，这些民营公司的力量和前景不可小觑。
本书之所以被称为《火星全书》，是因为它所包括的内容十分广泛。从望远镜发明之前，人类对火星的肉眼观测，到望远镜发明后，对火星的早期观测，再到航天时代对火星的深空探测，展现了人类认识火星的历史图景。不仅介绍了火星探测的历史和正在发生的现实，还展望了人类在可以预见的将来登陆火星的愿景。不仅介绍了实实在在的科学发现和技术突破，还介绍了以火星为主题的科幻小说。不仅介绍了火星表面的地形、水、大气、环境，还介绍了火星内部和地下的情况。因此，这是一本介绍火星的过去、现在和未来的全景式的科普书，把它称为《火星全书》是十分恰当的。
我们只有一个地球。一片荒凉的火星时刻提醒着我们，要保护地球，珍惜地球，积极行动起来，应对地球面临的环境变化。
充满希望的火星，吸引着我们前往探索。在某种程度上，人类这个物种能否永续生存，取决于我们对火星的探索。
火星探测已经有50多年历史，美国、俄罗斯、欧空局、印度、日本等，都曾经实施过火星探测。中国作为火星探测的后起之秀，在综合考虑航天技术能力和国际火星探测发展趋势的基础上，经过多年论证，终于启动了火星探测工程，计划在2020年，实现环“绕”、“着”陆、“巡”视。在一次任务中，实现以往需要两到三次任务才能实现的目标；在2030年前后，中国从火星上采集土壤和岩石并返回地球。我国将从火星探测的旁观者，正式登上舞台的中央。希望我们翻译的这本书，有助于向公众特别是青少年普及有关火星的知识，激起他们对这颗红色星球的好奇。希望他们有朝一日，接过火星探测的接力棒。
郑永春、刘晗
2019年5月于北京