也来聊一聊刚跑丢的那个Schiaparelli号着陆器

作者：haibaraemily
链接：http://zhuanlan.zhihu.com/p/23144575

上周在如何对一颗星体进行详细观测？）一文中，顺手挑了这张意大利布雷拉天文台台长乔凡尼·斯基亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli ）绘制的火星地图应景，就是封面那张地图。
因为跟那个问题不相关，所以也没多扯，不过还是有细心的小伙伴发现了：哎？这名字，这不是最近欧空局跑丢的那个娃嘛？
↓ Schiaparelli 着陆器的着陆假想图，该着陆器于2016年10月19日着陆失败坠毁在火星表面

（http://exploration.esa.int/mars/57464-exomars-2016-schiaparelli-descent-sequence/）

对，欧空局ExoMars轨道器（ExoMars Trace Gas Orbiter, TGO） 携带的那个着陆器Schiaparelli 号就是以这位伟大的天文学家乔凡尼·斯基亚帕雷利（1839-1910）命名的。在他超长待机的四十年（1860-1900）布雷拉天文台台长生涯里，Schiaparelli童鞋取得了诸多成就，如：发现了小行星69 Hesperia，证明狮子座流星雨和彗星 Tempel-Tuttle有关，详细观测了水星和金星的表面和自转周期——嗯，虽然不久之后人们就发现他对这两个自转周期的观测结果都是很不准确的。但真正让Schiaparelli童鞋的名字和火星结下不解之缘，还是归功于他绘制的火星地图，以及此后关于“火星运河”事件绵延几十年的巨大乌龙。
虽然人类从1600s就开始用望远镜观测火星表面，但从那之后的三百多年，我们对火星表面的认识几乎全部来自于火星冲（opposition）期间对火星表面的观测，那时候火星离地球最近。
人类的第一张完整的火星地图来自Johan Van Madler和Wilhelm Beer，发表于1840年，这也是第一张用经纬度标注地球以外行星的地图。经度起点被定义在位于子午线湾（Sinus Meridiani）区域的小型撞击坑Airy-0（直径约500米，是一个位于直径40千米的艾里撞击坑内部的撞击坑）。此后三十年间也有各种版本的火星地图问世，并用各自的命名方式给火星地貌命名。
（http://mars.jpl.nasa.gov/mgs/msss/camera/images/01_31_01_releases/airy0/）
但最终一统江湖的还是Schiaparelli 童鞋于1877年火星大冲时期绘制的火星地图，他借用拉丁语中的神话和《圣经》中出现的名字，为火星上的一些地貌特征命了名，如塔尔西斯火山(Tharsis)、希腊盆地(Hellas)、克里斯平原(Chryse)，较暗的区域成为海(mare)等等。这些火星地貌命名最终被广泛采纳，沿用至今。我们的故事就从这里开始。

（https://www.wikiwand.com/en/Giovanni_Schiaparelli）
除了火星地图，Schiaparelli 童鞋还观测到了火星表面几条暗色的线条，并将这些线条称为“沟槽(can ali)”。此时Schiaparelli 童鞋表示完全不知道这些线条的来源，只是认为这可能是某种火星表面的自然地貌。然而，同年一位业余天文学家和画家Nathaniel Everett Green在马德拉观测和绘制的火星地图中就完全没有看到沟槽的痕迹，这在当时引起了一些争论，但Schiaparelli 童鞋坚持自己的观测结果，并认为别人是因为观测技术和水平不够所以才没有观测到，于是故事慢慢有了一点现实版《皇帝的新装》的意味了——越来越多的天文学家由于不愿意承认自己观测水平不够，渐渐觉得自己也能看到沟槽了！而且还发现了越来越多新的沟槽！
同僚的认可反过来给了Schiaparelli 童鞋信心，于是在1883年火星冲期间，尽管这次火星的视大小远小于1877年的大冲，但Schiaparelli 坚持认为自己看到了更清楚的火星沟槽，还绘制了更详细的火星沟槽地图。法国天文学家和科普/科幻作家尼可拉斯·卡米伊·弗拉马利翁（Nicolas Camille Flammarion）采纳了这一发现，并进一步在其1892年发表的La planète Mars et ses conditions d’habitabilité一书中认为这反映了火星生命和火星植被——虽然他自己只观测到了几条沟槽，并没有他书里描述的那么多条。
↓ Schiaparelli 绘制的沟槽草图

（http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1997JBAA..107...11S/0000013.000.html）

↓  弗拉马利翁La planète Mars一书中采用的Schiaparelli绘制的火星沟槽图，沟槽数目已经从最初的几条变成了几十条

（http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k134436j/f13）

与此同时，一个翻译失误加速了这一猜想的传播：意大利语的“沟槽”(ca nali)在译为英语时被误译为“运河”(c a n al)，这个名字给了英文圈的吃瓜群众们一个不可磨灭的“火星上有人工开凿的水道”的第一印象。加之在此之前人们就已经发现火星于地球有诸多相似之处，如自转周期相似，都有四季变化等等，这已经让很多人猜想火星和地球一样有生命的存在，甚至有火星人的存在了——于是，这个can al的发现恰到好处的填补了人们之前的想象空白：人们开始认为这些“运河”就是“火星人”开凿用来灌溉平原的。（这个故事告诉我们科普翻译真是任重道远啊！）
这一猜想的集大成者是美国人帕西瓦尔·罗伦斯·罗威尔（Percival Lawrence Lowell）。这哥们是个土豪，读了弗拉马利翁La planète Mars一书后深受启发决定成为一个天文学家专门研究火星的“运河”，并且于1894年自己出钱在亚利桑那州的弗拉格斯塔夫建了罗威尔天文台。此后15年，他深入观测了火星，绘制了很多火星地图还写了好几本关于火星“运河”的书。
↓ 罗威尔描绘的火星沟槽

（https://www.wikiwand.com/en/Percival_Lowell）

罗威尔童鞋坚定地认为：

古代火星曾存在较厚的大气层，使得火星表面温度适宜，且保有大量的水。一种火星的智慧生物种群生活在这样的自然环境中，并遍布整个火星。但由于火星的体积只有地球的52%，大气逐渐向太空中逃逸，使得表面温度降低，水大量消失。这使得火星上的智慧生物种群逐渐向温暖的赤道区转移，并建造了水渠网络将极区的水引向干涸的赤道区。由于水渠的尺度太小，以至于在地球上用望远镜根本看不到，我们用望远镜看到的，实际上还包括了水渠两边的植被。（《火星：关于其内部、表面和大气的引论》第一章）

天啦噜，这么绘声绘色的“科幻小说”自然吸引了无数吃瓜群众的关注，此后很长一段时间都影响了大众对火星的普遍认识。火星人建造了运河的观念在20世纪上半叶仍深植人心，并成为许多经典科幻小说的灵感来源。
然而，谬误终究还是谬误——大部分天文学家依然观测不到这些沟槽，而更强大的望远镜的出现也只是看到了遍布火星表面的暗斑，越来越多的科学家们认为Schiaparelli观测到的暗线不过是由于观测分辨率的限制加上观测者自己的想象造成的光学视错觉，也就是观测者脑海里自动把这些暗斑连成了线——毕竟Schiaparelli童鞋患有严重的视觉障碍：他是近视 色盲（他从天文台台长一职退休也是由于视力衰退）。虽然此后罗威尔依然坚持用罗威尔天文台无以匹敌的观测能力进行反击，但到他1916年逝世之后，天文学界已经逐渐达成了“火星沟槽并不存在”的共识。这一事实最终被1964年美国水手4号探测器传回的火星表面影像彻底证实。
↓ 嗯，就是这种，高度近视读报纸的感觉[1]……

对了，10月21日NASA已经表示这个着陆失败的着陆器已经被MRO（Mars Reconnaissance Orbiter ）探测器找到了，也就是说，目前为止欧空局发射的火星着陆器都不是很成功（小猎犬2号虽然着陆成功但是因为太阳能板没能完全打开所以失联了）啊，下次是不是该起个更好的名字？（逃……）

(http://mars.jpl.nasa.gov/mro/news/whatsnew/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=1947)
Reference
Exploration of Mars and Schiaparelli’s can als episode
Giovanni Schiaparelli
Percival Lowell
Camille Flammarion
Giovanni Schiaparelli: Visions of a colour blind astronomer
Mars: From Myth and Mystery to Recent Discoveries
This is Mars
火星：关于其内部、表面和大气的引论

[1] https://books.google.co.jp/books?id=sPs3S5TYOEMC&pg=PA35&lpg=PA35&dq=Schiaparelli color blind&source=bl&ots=RbMUljXi09&sig=ox0vhq0PuLyxsFGb5CV5ptBto4U&hl=ja&sa=X&ved=0ahUKEwjBppKZ2PTPAhVNOrwKHXKUB50Q6AEIRDAK#v=onepage&q=Schiaparelli%20color%20blind&f=false