在我办公室的墙上有一幅水手四号拍摄的小照片。我把它倒转过来，稍微倾斜了一下，以反映火星上真实的南北朝向。这幅照片是黑白的，边上有嵌板。在照片中，太阳以一定角度照射在粗糙的火星表面。它照亮了每个陨石坑边缘的一半，然后在另一半投下阴影。我把它挂在桌子旁边的墙上，因为它充分说明了在其他星球上进行科学研究的挑战。在这张粗糙的照片中可以看到地面，但是它是白色的，遥远而贫瘠。我知道那是火星，是火星亚马孙平原南部的广阔地带，但与此同时，它与我所知道的火星完全不同。
我把它挂在一张1962年的火星规划地图的复制品旁边，这张地图曾用于策划水手四号任务。它是在美国空军的要求下绘制的，我的这张地图和半个世纪前挂在喷气推进实验室走廊上的那张是一样的。两张图片形成的这种对比再明显不过了。在我的这张地图上，火星是光滑的，充满了奶油般的桃色和灰色。明亮和黑暗的区域都被赋予了名字，这些名字被写成曲线形并倾斜着，以适应地形的走势：跨越索利斯湖的陶马西亚，以及围绕着希腊的马蹄形的亚得里亚海。在这颗行星的长方形墨卡托投影的上方和下方，是火星球体的曲面小视图，总共有六个，飘浮在黑暗的太空中，就像一组节日装饰品。然而水手号拍摄到的图像是一组静态像素在独自徘徊。但地图不一样，它代表的是一个世界，它令人着迷，充满意义。每一个位置、每一个方位、每一个形状、每一个阴影——都深刻地捕捉到了人类对所观察到的事物的诠释。
我知道如何绘制地图。我曾在塞拉东部学习勘测，这是我在死亡谷和莫哈韦沙漠之间的无人区一次冬季野营的一部分，那里的道路像划痕一样划破了褪色和弯曲的景观。从定义上讲，它是地球上的一片狭长地带，几乎没有人真正需要知道它的任何信息。但重点是，我们是来这里迎接挑战的。我们的目标是将数百万年的一片广袤地壳上的收缩和伸展作用简化为一组整齐的线条，刻画在一张张飘动的地图纸上。
在这个极度干燥的山区，我睡在一顶黄色的小帐篷里，每天早上都随着太阳升起而起床。然后我穿上一件厚厚的旧运动衫，用一个弯曲的金属杯吃早餐，拿起我的布伦顿指南针，和其他研究生一起坐在卡车上。空气清冷而平静，使得远处的物体似乎近在咫尺。我们驱车驶向远方，花一整天的时间在沙漠和古老的河床上跋涉，爬上布满岩石的斜坡。
我师从队伍中的一位伟人，是一位名叫克拉克·伯奇费尔（Clark Burchfiel）的构造学家，他笑起来时会露出大牙缝，在戴皮头盔的时代就学会了踢足球，早在40年前就发现了死亡谷的拉裂起源。他训练我们紧盯着露头[42]，这样我们就可以测量走向，并在褶皱和断裂的岩石上往下探。我用我的岩石锤敲开露头上的碎屑来检查矿石，我把锤子甩过头顶以获得足够的扭矩，然后当它发出像牙齿碎裂的声音时，我向后退缩。我在熔化的石英曾经从岩床中喷射出来的地方标上了GPS坐标。我追踪着那些易碎的、参差不齐的岩石，它们先是被铺满鹅卵石的路面取代，然后又被冲积层取代。
一天晚上，克拉克扔给我一块石头，说它一定是看到了上帝的面容。我注意到这些矿物是如何裂开的，它们是如何在黑暗中被地球的扭曲和剪切撕裂的。当我盯着它看的时候，我意识到我的一生都是在最薄的蛋壳上行走的，无视了脚下的温度和压力，无视了力量的强度和物质世界的深度。然而尽管我自己努力地寻找断层岩和侵入岩，我还是在野外徘徊，感觉迷失了方向。沙漠一片死寂。岩壁上有巨大的岩石，有时，周围没有人，我就会用尽全力把一块巨石推下山顶，只为了听到它在我下面几百英尺的地方轰然坠落的声音，看着它裂开。
我从黎明一直工作到黄昏，努力去弄明白我的测量结果，心想着这些山对初学者来说真不是个好地方。当太阳一落山，火一熄灭，黑暗笼罩莫哈韦时，就是我回帐篷的时候。我打开我的头灯，头灯照亮了我在寒冷河滩边的黄色帐篷的小圆顶。我随身带了十几本书。它们在破旧的帐篷里堆成一堆，帐篷里几乎没有其他空间了。我读过飞行员柏瑞尔·马卡姆的《夜航西飞》，她在20世纪30年代驾驶飞机载着乘客环游肯尼亚，每英里收费一先令。欧内斯特·海明威在给朋友的信中称这本书“太棒了”“这个姑娘……她写的东西吸引了我们所有人。”我读了迈克尔·翁达杰的《英国病人》，就像主人公拉迪斯劳斯·德·奥尔马西把希罗多德的《历史》带到了沙漠一样，我开始把地图和草图贴在我的书上。凯瑟、陀思妥耶夫斯基、迪拉德、布莱克、库切、司汤达，我像回想航海年历一样在脑海里回忆他们。我只是想找到一些实实在在的点，找到一些三角测量的方法，找到一种方式，把人类对我周围这个巨大的物质世界的理解模式化，在这个世界里没有人类存在。
不过，很快我就开始意识到，花岗岩山脉并不像它们看起来那么空旷。当我第一次凝视莫哈韦时，一切似乎都静悄悄的。所有的颜色在干燥的空气中都显得苍白。植物呈现一种泛白的卡其绿，就像一把把的干药草。我有一种向它们吐口水的冲动，觉得这好像是我能做的最起码的善举。但过了一会儿，我的感官开始适应这里了。山艾树看起来像溅起的水花，几乎像雨滴打在湖面上。我看到我周围的生命——属于节肢动物的蚂蚁和芜菁，甚至是在沙漠岩石的黑漆上，有一种可能与微观生态系统有关的光泽。
有一天，我追踪到一个化石层消失的地方，那是那些曾在历史上统治过世界的生物消失的地方。然后在另一个下午，我注意到几千米外类似的岩石中存在类似的状态。我顺着深入地下的岩石带，然后扫视地平线，试图想象它们会在哪里重新出现。我正通过脚下几百英尺深处那些弯曲的物体，把这些点连接起来。
这对我的影响使我想起了帐篷里的另一本书。我读过安托万·德·圣埃克苏佩里的故事，还有他的飞机是如何在撒哈拉沙漠迫降的。他无助地熬到天亮，躺在一堆沙子上睡着了，然后突然仰面醒来，与繁星面对面。他感到晕头转向，感觉自己被甩了出去，仿佛要掉下去，仿佛天空就是大海，他就要一头扎进大海里。那天我在山脊上的感觉就像那样，凸起的地方突然凹陷下去。我有一种发自内心的感觉，觉得这个世界从二维突然变成了三维，我看到了一幅前所未见的景观。
通过一点数据和一点想象力，我开始理解如何将不相干的观测线编织成一整个系统。一旦地形开始显现，我想要做的就是找到下一个山脊，把它放进我的地图里。就好像我可以窥探到未知的地层。我不仅仅只想获得那个强大系统的碎片、一些表面的理解，我想要的是一个连贯的整体。
挂在我办公室里的火星规划地图写满了制图的细节——包括各种特征和名字。但如果退一步看，首先映入眼帘的是光线和阴影。地图上布满了纵横交错的线，形成了一个由完美直线构成的广泛的、相互连接的系统。纵横交错的路径是烟色而不是黑色的，也不是十分清晰，但不可能被忽略掉。它们把表面装饰得仿佛维多利亚时代的蕾丝衣领。
这些线条可以追溯到19世纪末，当时米兰的天文学家乔凡尼·斯基亚帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）首次对它们进行了广泛的记录，他永久地改变了我们对火星的看法。1877年夏天，当火星特别靠近地球的时候，人们对它展开了很多讨论。一位美国天文学家刚刚通过位于美国国务院的美国海军天文台的一个66厘米望远镜厚厚的镜片发现了火星的两颗卫星。斯基亚帕雷利的望远镜[43]镜头要小得多，只有21厘米，但它是由高质量的玻璃制成的，所以他想看看他的仪器是否也适合观测行星。他爬上了布雷拉宫的屋顶。一场可怕的风暴刚刚过去，在恶劣的条件下，他无法在寒风中分辨出两颗星星。在晚上10点之前，他用一只眼睛看着望远镜，另一只眼睛盯着他的笔记本，开始了对火星的第一次素描：笔记本的装订线旁边是一个圆圈，附近的一小块白色空间表示极地冰盖，一圈阴影从它的边缘向下延伸。最后，一片新月形的黑暗中有一个明显的圆点。他在自己的观察笔记中指出，他在现存的英国版火星地图上找不到这个特征，而英国版地图被认为是世界上最精确的火星地图。这实在是令人费解。但话又说回来，天气条件也不利于观测。
斯基亚帕雷利在第二天和第三天的晚上又对火星进行了观测。他对这颗行星观察得越多，就越对英国版火星地图感到困惑。英国版火星地图看上去就像两只从赤道处黑暗地带伸出的卡通手，黑暗区域被指定为海洋，而光明区域被指定为大陆。但在开普勒地、道斯海、赫歇尔大陆或德纳罗海中，没有任何阴影与斯基亚帕雷利所见的阴影相匹配。事实上，通过他的望远镜看到的火星似乎与任何一张火星地图都没有相似之处。
考虑到当时摇摆不定的气流，斯基亚帕雷利不得不加快速度，在影像消失之前记录下他看到的影像。但他使用了一种仅有很少火星地图绘制者所拥有的工具：一个小型螺旋测微计[44]。他把这个在俄罗斯学会使用的微型装置安装固定在了望远镜的目镜上。这帮助他确定了几十条经线和纬线，然后他就可以用它们来快速地给自己定位。斯基亚帕雷利超乎寻常的敏锐洞察力[45]和执着，造就了一幅惊人的火星新地图。
夜晚在屋顶上观察火星的时候，斯基亚帕雷利注意到一些奇怪的特征：在火星表面有纵横交错、相互连通的暗斑线。这些线后来困扰了科学家们几十年。他把每一块暗斑都解释为海洋，并认为水越咸，颜色越深。他猜想连接它们的线是“运河”。最后，他确定了几十条这样的运河[46]。它们通常起源于一片暗斑，又终止于另一片暗斑或另一条运河，从未出现在一片陆地的中央。在某些情况下，运河甚至出现分裂，迅速地变成两条平行的运河，彼此之间距离很近。
几年之后，一位名叫卡米伊·弗拉马里翁（Camille Flammarion）[47]的法国天文学家获得了斯基亚帕雷利的地图，开始用最乐观的态度来解读它们。在意大利语中，“canali”这个词仅仅意味着渠道。斯基亚帕雷利曾接受过民用建筑和水利工程方面的训练，他认为这些地貌可能是海峡，比如英吉利海峡或莫桑比克海峡。但是这个词作为运河的意思进入了更广阔的世界被人们熟知，这个词里包含了所有隐含的含义。
在《火星环境》一书中，弗拉马里翁描述到运河不像小溪和河流那样蜿蜒。事实上，地图上的运河看起来是奇怪的几何图形[48]。难道它们是公共工程吗？在地球表面，科技正以新的方式展现。伊利运河被称为世界第八大奇迹，于1825年竣工，并于19世纪下半叶两次扩建。法国积极参与了苏伊士运河的建设，这是一条环绕非洲的海上捷径，于1869年开通。1881年，法国人也开始在巴拿马修建连接大西洋和太平洋的新航道。弗拉马里翁综合其他人的观察结果分析了这些运河，并根据1892年绘制的所有火星地图草图的简化对比中得出结论：“一个比我们更优秀的种族居住在火星上似乎……是非常可能的。”“还有什么能解释火星运河的规模和规律性呢？”
将关于运河的发现带到美国的是一位纺织业大亨的继承人，他后来成为运河最响亮、最杰出的支持者。珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）在波士顿郊区布鲁克林希思街的一幢豪宅里长大，这座房子因住在那里的七个洛厄尔家族的人而被昵称为“赛文奈尔”。洛厄尔的哥哥后来成了哈佛大学的校长，他的一个妹妹成了著名的诗人。和他的兄弟姐妹一样，洛厄尔也拥有一大笔财产。他从哈佛大学毕业，在那里学习了数学，还涉猎了天文学。毕业后，他按照惯例进行了一场盛大旅行，之后又花了几年时间，在远东地区执行各种文化和外交任务。他自认为是一个情绪多变的人，他会一会儿在自己的广场上与朋友们谈笑风生，一会儿又独自抽着雪茄，郁郁寡欢。他喜欢打网球和散步，但不喜欢打高尔夫球，也不喜欢开车。他拥有美国最快的马球用马中的一匹。他有着巨大的个人魅力，尽管内心深处是一个隐士，但在别人眼中，他通常是一个孩子气的、热切的人。
1893年回国后，他的玛丽姑妈送给他一本《火星环境》作为圣诞礼物。洛厄尔能说一口流利的法语，他被这本书深深吸引，被弗拉马里翁所说的斯基亚帕雷利发现的网状结构所震撼了。弗拉马里翁把这个网状结构解释为一系列两侧有植被的运河，这些运河深深嵌入地表，可以用来灌溉土地。挖掘的范围简直令人眼花缭乱。有确凿的证据表明一个全新的文明就在眼前。如果这不是迄今为止最大的发现，不是哥白尼革命的自然延伸，又会是什么呢？洛厄尔在书里潦草地写下：“快点！”洛厄尔家族的座右铭是“认清机会”，这是洛厄尔非常擅长的。他知道，再过几个月，当火星和太阳在地球的两端排成一条线后，火星就会冲向相反的方向。这将是火星15年来最接近地球的一次，他不会错过这个机会。
他在一月份会见了一位粗犷的年轻天文学家威廉·皮克林（William Pickering）[49]。皮克林本人也观察到了火星上的线性特征，并于1890年在《恒星信使》杂志发表了一篇文章，对此进行了报道。他也刚刚从位于秘鲁的哈佛天文台的一个偏远的前哨站回来，在那里他精进了自己用来评估天文观测点的“标准尺度”。皮克林使洛厄尔相信，可以在亚利桑那州境内找到最佳的观测条件。工业化和城市化的副产品——烟雾和光污染——正在成为主要问题，因此洛厄尔很快着手建造一座“远离人类烟雾”的天文台。他选址在弗拉格斯塔夫的一个高高的台地上，那里的大气条件稳定，夜晚笼罩在深深的黑暗中。正如洛厄尔所坚持的，那里有最好的空气[50]。
皮克林设计了一个预制圆顶，通过铁路[51]运到西部。那年4月，天文台开始破土动工，5月对火星进行了首次观测[52]。洛厄尔不缺资金，他在亚利桑那州的前哨站很快就从当时领先的光学制造商——马萨诸塞州剑桥市的阿尔万·克拉克父子公司——那里购得了一架制作精良的60厘米折射望远镜[53]。洛厄尔在望远镜旁边放了一架梯子，在梯子顶上放了一把厨房椅子。他孤单地待在自己的栖所，只有一个观察者，独自站在黎明时分的山顶上。他透过当时世界上最先进的镜头仔细观察这个星球，绘制了火星上运河的详细地图，地图呈现出完全不同于以往的线条。他对自己非凡的光学仪器和敏锐的视力充满信心，在这个公认的世界上最好的观察站，他发现的运河比乔凡尼·斯基亚帕雷利发现的还多几十条。
洛厄尔耐心地绘制了整个火星的地图，甚至包括那些长期以来被认为是海洋的暗斑。运河到处都是，甚至在海洋那里也存在。洛厄尔推测，他看到的不是一个像地球一样被海水淹没的星球，而是一个失去了海洋的世界，一个雨停了的世界。因此需要建立一个全球水网，每年春天都将极地融雪而成的珍贵水源泵送到赤道，灌溉出一片片黑暗的植被。洛厄尔说：“如果……这个星球上有居民，为了维持生命，他们只有一条路可走。灌溉尽可能大的范围，这必定是火星人孤注一掷的追求。”由于运河遍布整个火星，而且地区和国家之间没有明显的界线，洛厄尔推断这个星球可能已经到达了一种地缘政治的终极状态，一群仁慈的执政者来指挥社会秩序。
不管他的政治推测的可能性有多大，洛厄尔的望远镜获得的证据震惊了世界，这是一个激动人心的消息。他没有高学位，但当时许多著名的天文学家也没有。在研究生院没有那么多东西要学，因为没有那么多东西可教。洛厄尔向科学杂志和报纸投稿，他的《火星》一书卖到脱销。随着这本书的出版，很多文化界人士相信在这颗红色星球上发现了智慧生命的证据。他用英语、法语和德语向北美、巴黎和柏林的大批民众发表演讲。《波士顿晚报》报道称，这是“新科学的一次勇敢而辉煌的亮相”。公众的热情被激发了，专业人士和业余爱好者都蜂拥前来听洛厄尔的演讲，争先恐后地购买望远镜。
但这对于洛厄尔来说才刚刚开始。他很快就开始为火星的历史构建一个故事，一个关于火星形成过程的编年史。这完全符合他对于行星形成的解释，以及行星在物理学和生物学方面都将朝着先进状态的方向而发展进化的观点。
在哈佛大学读本科时，洛厄尔完成了一篇关于星云假说的论文。这一理论最初是由哲学家伊曼努尔·康德（Immanuel Kant）基于直觉提出的，这是他在天文学领域的一次尝试。后来，著名的法国数学天文学家皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯（Pierre Simon de Laplace）认为，冷却收缩的恒星释放出的气体环凝结形成了行星。由于熵的无序倾向是单向的，它最终会导致太阳系的衰老，首先凋亡的是较小的行星。因此洛厄尔推断，从它们作为熔融物质诞生的那一刻起，行星的发展要经历很多个阶段。显而易见，火星正处于陆地阶段，海洋已经消失，但它正迅速接近死亡阶段。这是一个没有空气的阶段，一个类似水星的阶段，一个以我们的月球为代表的悲惨的阶段，现在的月球已经是一个几乎不再可能发生变化的天体。
洛厄尔并没有忽视这对我们星球的启示。火星已经发展到地球也将会经历的一种状态。地球仍然处于水陆混合的阶段——沉积岩埋在水下——但它的命运是确定的。“尽管还很遥远，但结果是无疑的，它就像明天的太阳会升起一样是必然的，除非有其他灾难预示着末日。”洛厄尔写道，“知道我们会怎样死去也许并不令人感到愉快。但科学只关心事实，我们要感谢火星为我们所呈现的事实。”他第一个意识到，火星让我们看到了自己的未来。
洛厄尔的科普之旅在后续多年中保持着公众影响力。然而，对运河理论的怀疑开始慢慢地、悄无声息地出现，主要出现在国外期刊上[54]。早在1894年，一位英国的恒星天文学家[55]就注意到，一系列微小的太阳黑子往往会被眼睛误看成线条，他想知道，同样的事情在火星上是否也会发生。1903年，为了挑战洛厄尔[56]，他安排了一个简单的论证。他让格林尼治皇家医学院的一群男生临摹一组放在教室前面的黑白画，画上刻满了黑点。坐在教室前排的男生画出来的大多数是点，但坐在教室后排的男生画出来的是线，对他们来说，这些点似乎融合在一起了。洛厄尔是一个有主见的人，在这个现象的问题上反驳道[57]，在很远的地方线性特征也同样会以直线的形式出现。
在洛厄尔看来，他将自己所看到的火星地貌景观视为他最重要的科学遗产，但令他吃惊的是这一科学遗产却面临挑战[58]，于是他转向摄影，希望能通过摄影来平息争议。由于摄影能够随着时间的推移建立一个模糊物体的图像，所以它在恒星天文学中发挥着巨大作用。通过摄影还发现了地外行星周围的新卫星[59]，但精确定位一个看起来只有点大小的遥远物体并弄清楚它的特征，具有很大难度。即使在完美的大气条件下，慢得令人痛苦的胶片速度也意味着火星图像中的细节会变得模糊。然而洛厄尔的一位助手设计了一种新的行星照相机，并接受了这个挑战[60]。1905年的那次对峙之后，在洛厄尔天文台暗室里的定影液下显现出了一些照片，这些照片只有半厘米宽，很难对星球上微小的特征进行全面的剖析。但是洛厄尔仍旧广泛宣传着这些照片[61]，他宣称这些照片是运河存在的确凿证据。1906年，英国天文学会主席也紧随其后，声称这些照片证明了“运河的客观存在”。
洛厄尔大张旗鼓地宣布，他将资助一次前往安第斯山脉的探险，以便在1907年收集到更好的火星照片。这次被大肆宣传的探险是由阿默斯特市著名的天文学家大卫·佩克·托德（David Peck Todd）带领的，并由他的妻子和厄尔·斯莱弗（Earl Slipher）陪同，后者是印第安纳大学天文学专业的毕业生。阿默斯特市的45厘米折射望远镜重达7吨，通过刚刚开通的巴拿马运河从纽约运往智利。它被露天安置[62]在硝石矿小镇阿利安扎，距离古老的港口城市伊基克大约65千米。当托德以通常的方式观测运河时，年轻的斯莱弗被证明才是真正的大师。尽管他只在弗拉格斯塔夫接受了短短几个月的训练，但他很快就掌握了行星照相机，在六周的时间里，他拍摄了近七千张火星照片。这些拍摄有火星图像的银盐胶片底板被装箱运回弗拉格斯塔夫。
几个月后，《世纪杂志》刊登了这些略显模糊的照片[63]。洛厄尔考虑到读者可能不会对照片有什么深刻的印象，于是他坚持在声明中写道，杂志上的照片经过了照相印刷、色调调整和压印三道工序，与原始底片有一定区别。尽管他向读者保证，在最初的底片上运河就在那里，而照片不能如实地显现它们，但读者也还是几乎看不到它们。
事情继续恶化。同年，独立提出了自然选择理论的英国著名博物学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（Alfred Russel Wallace）根据自己的研究，对这一概念发起了抨击。他认为火星可能太冷，不适合液态水存在，全火星范围的灌溉系统是荒谬的。1909年，洛厄尔的长期支持者、希腊裔法国天文学家尤金·安东尼亚迪（Eugene Antoniadi）[64]发布了一幅没有运河的火星地图，这几乎是25年来首次这样描述火星。基于他使用的欧洲最大折射望远镜的观测结果，安东尼亚迪改变了他的想法，他认为只有植被、水源、浮云等自然物质和沙漠地区的不可避免的颜色差异才能解释火星上的各种现象。一直以来，心理学先驱西格蒙德·弗洛伊德和卡尔·荣格都在欧洲和美国各地讲授潜意识的作用，这使人们怀疑，火星观测者们是因为内心有希望运河存在的潜在欲望，所以才看到了火星上有一个巨大的运河网。随着洛厄尔有关火星上存在先进社会的证据逐渐减少，他自己的理论也开始发生变化。爱因斯坦的狭义相对论发表了，空间科学转向了天体物理学，慢慢地把行星科学推入了一潭死水[65]，在洛厄尔的有生之年都不会出现转机。
洛厄尔继续写作和演讲，在他越来越被科学主流边缘化的时候，他试图通过这种方式给予学生激励。1916年，他死于中风。在一篇感人的悼词中，他的助手描述道：“被他的火焰所温暖，为他的成就而激动，他的眼睛专注于发现‘变化之光’‘飘浮的眩光’ [66]——这就是真理本身。”
然而那些斯基亚帕雷利记录下来的、让洛厄尔如此筋疲力尽的线条，仍然困扰着火星科学。从20岁出头到80多岁，每当火星进入两年一度的对位时，洛厄尔的助手厄尔·斯莱弗都会不断地给火星拍照。这些照片来自弗拉格斯塔夫、智利、南非。在无数个夜里，他或站或坐在大望远镜的目镜前，有时裹着一件法兰绒格子外套。他时而换底片，时而按快门，时而换底片，时而按快门，就这样重复着，度过几个小时。
斯莱弗在一生中拍摄了超过十万张火星照片。1962年[67]，他将其中最好的一些照片整理成册，有些还附带了他自己的素描，命名为《火星摄影故事》。他在前言中写道：“大量的复印本和信息资料已经被收集起来。”这是他一生工作的概括，也成为同年由美国空军整理而成的火星规划地图的基础，这些规划地图后来挂在了我办公室里。
当然，在20世纪60年代初，几乎没有人仍然相信火星上的线条是智慧型社会的杰作，但没人能确切地说出它们是什么。在洛厄尔偶然发现弗拉马里翁的论文近七十年后，加拿大皇家天文学会的前会长写道：“所谓的火星‘运河’……已被大多数行星观察者以各种形式绘制出来……我可以总结一下目前的情况，运河的存在是普遍公认的，换句话说，它们不是幻想，是人们通过肉眼观察和照片记录火星表面一些物体时产生的效果……”塞缪尔·格莱斯顿（Samuel Glasstone）在1968年NASA的一份特别报告《火星之书》中断言：“在火星表面，显然存在着大量的线性特征。”
那些奇怪的直线是什么？可能是火星表面干燥开裂造成的裂缝？洼地？或是从火山口喷射出的物质形成的放射状条纹？如果它们确实存在的话，很难解释为什么水手四号没有看到蜘蛛网状的黑色网络结构。因为仅有的几张照片只覆盖了火星的1%，所以这次飞越火星是否刚好错过了它们？水手四号所拍摄的照片质量迅速提升，以至于该任务的科学家们一直在努力将它们与现有的望远镜照片联系[68]起来。也许这些照片拍摄的距离太近了？这种线性特征的谜团正是NASA决定在1969年发射第二对火星探测器的原因之一。NASA的新闻团队解释说：“这次任务的照片有望解决这一问题。”为了提高覆盖范围，远距离拍摄的图像被添加到那些近距离飞行时拍摄的图像中。一艘名为“水手五号”的探测器被送往金星，因此NASA将其下一批火星任务命名为“水手六号”和“水手七号”。
1969年2月，水手六号在卡纳维拉尔角被装进一个闪闪发光的整流罩里。情人节那天，水手六号地面团队开始了例行的测试程序。这次搭载的火箭不像水手四号所使用的那样简单，而是巨大的阿特拉斯–半人马火箭，它像一座摩天大楼高耸在海角。它有十层楼高，重达150吨。它比NASA进行火星探索所实际需要的火箭要大得多，但它被广泛应用和批量建造，用于将NASA更重的航天器运送到月球。
刹那间，金属弯曲的声音在发射台上回响，接着传来疏散警报器刺耳的声音。地勤人员抬头时，都不敢相信自己的眼睛：这一固定在发射台中部的固体运载火箭——这一坚实的、具有强劲动力的、可用于外太空任务的火箭——正在自身重量的压迫下发生塌陷，其光滑的金属表面仿佛针织面料一样发生弯折。
在他们做出反应之前，火箭的顶部已经倾斜了20°，圆柱体中部形成了一个扭结。火箭的球罐依靠压力来保持自身的刚性，但是阿特拉斯–半人马火箭的设计是去掉所有的内部结构来减轻重量。地勤人员意识到，一定是主阀门突然打开了，让空气从15厘米的开口中喷出。
连接在运载火箭远侧的电线被拉紧，然后爆裂，那一刻时间仿佛停滞了。当助推器危险地向控制塔倒下时，其中一名地勤人员冲过去把防松螺栓固定住，然后他“砰”的一声落到平台上。另一名则艰难地爬进推力段，拼命地尝试，终于成功地关闭了阀门，避免了已经变皱的火箭撞击坠毁在地面上。
这两名地勤人员[69]因为拯救了水手六号探测器而获得了NASA颁发的特殊勇敢勋章。水手六号探测器被小心翼翼地从整流罩中取出，并转移到另一支阿特拉斯–半人马火箭上。亲眼看着一支几秒钟前还很坚固的火箭的直边发生翘曲，我描绘不出那是一种什么感觉，我拼命地让自己头脑清醒。一座山怎么会倾斜呢？一道栅栏怎么会倒塌呢？阿特拉斯–半人马火箭怎么会弯折呢？不过，水手六号仍然按计划发射了，1个月后，水手七号也发射了。(www.xing528.com)
在到达火星的两天前，水手六号上的远摄快门打开了，激动人心的时刻开始了。当探测器从150千米外接近火星，立刻就发现了被人们长期研究的线性特征：科普雷茨[70]运河。它出现在明暗分界线处——一条区分白天和夜晚的分界线，然后在行星上划出一道弧线，消失在边缘处。但是当水手七号在火星引力的作用下与之相遇的24小时内，照相机的快门咔咔作响，拍摄了一张又一张的照片，拍到的照片表明科普雷茨只是一些由东向西排列的黑点的集合，这些黑点排列甚至都不是笔直的[71]。
接下来拍摄到的照片也是如此，水手六号快速飞越了火星，水手七号紧随其后，在南极上空拍摄了一系列照片。火星表面没有几何图案，没有并线，没有对角线，甚至没有钩编毛毯那种柔软的角。水手六号和水手七号只用了8天时间就彻底否定了火星线性特征的存在。学校里的男孩子们是对的。一直以来，我们看到的那些线条根本不存在。
整个任务都是如此。当探测器用它们的近角和广角照相机收集图像时，火星上的一切并不是最初在地球上观测到的样子。由于提高了观测分辨率，原本斑驳的区域其实是火山口区域，在火星东南边缘的一个“肿块”其实是一片分离的薄雾层。多年来观测到的“W”形云根本不是云，而是真实的表面地形特征。
其他曾经被认为是平滑和规则的边界——沿着南极冰盖的边缘，在辛梅利亚海和伊奥利亚之间的区域，实际上被证明是粗糙和破碎的。那里是一片坑坑洼洼的广阔地带，就像在希腊的深处一样，是一片平坦、毫无特色的土地，那里的地面一定是以某种方式重新露出地表的。那里还有一片混乱、块状、破碎的土地，不存在地球或月球上已知的对应物。那里的大气层有以前没有探测到的一层又一层的结构。那里有一个引人注目的南极冰盖，是由二氧化碳冰构成的。在这次任务中，甚至沿赤道纬度测量到了一些温和的温度数据，就像地球上清爽的秋日那样温和。火星既不是地球，也不是月球，这里完全是另一个世界。这整个任务，从被压皱的火箭到探测器返回的数据，似乎都强调了一个关于科学发现的最基本的事实：真理可能是一种虚幻的东西，一次飞行、一项发现或一张照片就足以使一个曾经一度持久的信念发生瓦解，然后消失。
水手六号和水手七号近距离拍摄的火星照片覆盖了火星表面的20%。探测器发现了许多新特征，但这些图像也使我们自以为了解的很多东西不复存在，我们现在连一张正确合理的火星地图都没有。随着探测任务团队努力将所有新的观测数据整合在一起，NASA显然需要另一个火星任务——一个真正的测绘任务。而在1971年，地球和火星将会排成一条直线，而此时也恰好是火星离太阳最近的时候，这将是一个特别有利的时间——随着火星的靠近，探测器的飞行距离将缩短。因此，在下一次发射窗口到来之前，NASA准备了一对孪生探测器：“水手八号”和“水手九号”，它们是两个一模一样的航天器，它们将进入火星轨道，而不只是飞越火星。它们将建立火星的大地水准面，这是一个参考网格，所有的点都可以由此确定：纬度、经度、高度。水手八号将绘制这颗行星永久的固定特征，比如水手谷和塔尔西斯火山，而水手九号将绘制火星随季节变化出现的特征变化。为了实现这一计划，它们会进入不同的轨道，在火星年的同一时间拍摄相同的地点。通过这两次任务，NASA希望让所有历史上粗糙的、静态的火星地表的表现形式都黯然失色。
当水手八号和水手九号被加满燃料、包裹起来，并搭载到火箭上时，苏联人也在拜科努尔航天发射场准备好了自己的三次火星任务，与美国人争夺放置第一颗火星卫星的位置。尽管已经进行了八次尝试，他们仍然没有在火星探测上取得任何成功。
1971年5月8日，作为五颗探测器的首发[72]，水手八号在发射窗口打开的那一刻发射升空。刚开始的几分钟，一切似乎都很顺利，但随后火箭的上面级开始震荡和掉落。有效载荷过早地分离，水手八号在黑暗的天空中坠落。它落到海里，不停地下沉，一直沉到海底。
第二天，苏联发射了“宇宙四一九号”无人探测器，但火箭的上面级也出现了问题，第二次点火失败，在重新进入地球大气层之前，探测器在近地轨道上滞留了两天。结果发现，用于火箭点火的一个八位数的代码被人工操作员输反了，虽然事出尴尬，但这个问题很容易解决。在接下来的几周里，苏联的“火星二号”和“火星三号”任务都是由“质子号”火箭发射升空的。
水手八号的失败也是由一个很小的东西引发的：一个还没有葵花子大的集成电路芯片[73]。其中的一个二极管出现故障，没能保护芯片免受电压脉冲冲击。在第二次出现问题后，水手九号的工程师们坚持了1个月寻找问题，直到5月底，得出了结论，引起故障的原因是推进剂系统出现短路。他们匆忙地从阿特拉斯–半人马火箭上撤下探测器，修理后重新进行了全套测试。最后，NASA把探测器重新装在火箭的顶部。在5月30日的晴朗夜晚，水手九号飞上了天空，加入了绘制首张完整火星地图的竞赛中。
[42]地球表面突出可见的岩床或表面沉积物。（译者注）
[43]米兰的布雷拉天文台是一座古老的天文台，当斯基亚帕雷利到达时，它的设备基本上已经过时了。然而，一位曾在都灵大学与斯基亚帕雷利一起学习工程学的意大利国王的助手，同意资助一架新的望远镜，它是在1875年交付的。斯基亚帕雷利的首要任务是用它来观察双星，这是非常适合的。
[44]作为斯特鲁夫（Struve）和恩克（Encke）的学生，斯基亚帕雷利积累了大量使用测微计观测双星的经验。从开始观测到由于视力下降而放弃，25年间他观测了11000个双星。
[45]斯基亚帕雷利是色盲，这意味着他可能对标记强度的细微变化更敏感，比如不同色调边界之间的变化。
[46]斯基亚帕雷利借用了另一位意大利天文学家的术语——运河，那位天文学家在大约15年前把一块暗斑称为“大西洋运河”，因为它似乎把两个明显的大陆分开了。
[47]卡米伊·弗拉马里翁（Camille Flammarion, 1842—1925），他也是一个神秘主义者。在维多利亚时代晚期，知识分子正在教会的权威下挣扎时，他把科学和唯心论结合起来，这是一种奇特的、短暂的妥协。弗拉马里翁对死后的生命和可见宇宙中其他世界的生命没有区分。他认为人类是“天空的公民”，相信人类的灵魂能从一个星球传到另一个星球，心灵感应就像伦敦、天狼星和氧气一样是一个实在的事实。
[48]1882年，斯基亚帕雷利描述了一种两条运河之间的奇怪现象：一条运河突然与另一条运河并行，就像一组铁轨一样。
[49]威廉·皮克林（William Pickering, 1910—2004），美国航天先驱，被称为“喷气推进实验室先生”。（译者注）
[50]为了选择观测站的地点，洛厄尔于1894年4月派安德鲁·埃利科特·道格拉斯（Andrew Ellicott Douglass）先前往亚利桑那州。利用洛厄尔的15厘米折射望远镜，他测试了不同地点的观测条件。由于他只在某一地点停留了一两天，这是一项完全不科学的研究。而且把天文台设在弗拉格斯塔夫的平顶山是相当武断的决定，但洛厄尔却迫不及待地想要了解更多，他认为这里的海拔是一个优势（道格拉斯后来说，弗拉格斯塔夫也有最好的轿车）。现在回想起来，当道格拉斯建立了亚利桑那大学的斯图尔德天文台之后，他发现亚利桑那南部的一些地方，尤其是图森附近，可能是更好的选择。
[51]弗拉格斯塔夫位于一条主要铁路线上，这是该选址的另一个优势。
[52]首次观测是使用借来的望远镜，一个45厘米的巴西利亚折射望远镜和一个30厘米的克拉克折射望远镜。
[53]45厘米的克拉克望远镜于1896年7月问世。
[54]应该注意的是，一些美国天文学家也表示怀疑，其中就有爱德华·爱默生·巴纳德（Edward Emerson Barnard），他在加州圣何塞附近的汉密尔顿山调试了利克91厘米折射望远镜，在同一时刻，洛厄尔在弗拉格斯塔夫调试45厘米折射望远镜（在洛厄尔发表星球上存在智慧生命理论之前）。“我一直在观察和绘制火星表面，”巴纳德在给一位同事的信中写道，“为了拯救我的灵魂，我不敢相信斯基亚帕雷利画的运河……我完全相信——尽管已经证实了——这些运河……是个谬论，在许多反对意见成为过去之前，它们就会被证明是谬论。”
[55]即爱德华·沃尔特·蒙德（Edward Walter Maunder），他在格林尼治皇家天文台工作。
[56]蒙德、巴纳德以及文森佐·塞鲁利（Vincenzo Cerulli）都对洛厄尔持怀疑态度。塞鲁利在意大利特拉莫附近经营一家私人天文台，配备了一台40厘米的折射望远镜，绘制了运河中最好的几条。直到1897年1月4日，他注意到，在清晰度完美、火星表面看起来没有任何起伏的情况下，众多运河之一——遗忘之河突然失去了线条的形式，变成了一个复杂到无法辨认的微小斑块。从此以后，他认为这些运河不过是些视觉上的把戏，可能是在不稳定的空气中看到的，或者看到的只是可分解的边界处不规则的小细节。
[57]洛厄尔对学生的证词也不以为然。
[58]洛厄尔早期最杰出的员工安德鲁·埃利科特·道格拉斯从天文台建立之初就一直在那里工作，他也开始怀疑了。他在1901年被解雇，但之后东山再起，在图森的亚利桑那大学建立了天文系。
[59]1899年，威廉·皮克林发现了土卫九“菲比”，1904年和1905年，通过摄影技术发现了木星的两颗新卫星——木卫六“希玛利亚”和木卫七“伊拉拉”。
[60]助手是卡尔·兰普朗德（Carl Lampland），他设计了几个天文相机。他没有去安第斯山脉旅行，而是留在了弗拉格斯塔夫，为了反对1907年对火星进行类似的成像。
[61]斯基亚帕雷利得知这一成就后，兴奋地写信给洛厄尔说：“我真不相信这是有可能的。”
[62]不需要圆屋顶，因为几乎不下雨。
[63]在探险结束时，洛厄尔和托德互相指责，因为他们都声称对探险的细节拥有版权，扬言要进行合法诉讼。最后，托德在1908年1月版的《大都会》上发表了一篇文章，抢先报道了这个故事，但洛厄尔获得了照片的独家版权。
[64]安东尼亚迪是一位技艺高超的艺术家，也是一位天文学家，自19世纪90年代以来，他一直与弗拉马里翁在巴黎附近于维西214号天文台工作。1902年，他和性格一样强硬的弗拉马里翁闹翻了，娶了一位经济独立的希腊女人。几年来，除了天文学，他还追求其他的兴趣爱好，包括用希腊语编写三卷本的伊斯坦布尔圣索菲亚大教堂的研究报告，通过这本书，他磨炼了自己的艺术技能。他对国际象棋也充满了热情，最终成为一名近乎伟大的大师。在巴黎附近的默顿天文台使用大月亮望远镜（当时欧洲最大的折射望远镜），安东尼亚迪看到的不是运河，而是大量不可思议的细节，全都是自然的、合乎逻辑的、方格状的图案，还有不规则的几何形状。洛厄尔当然不接受这一观点，他认为安东尼亚迪——他称之为“一个不知道如何观察的人”——受到了大气效应的欺骗，大气效应模糊了火星表面的实际线条，使它们显得不规则和不连续。
[65]在两次世界大战之间的那些年里，许多有用的工作都是业余爱好者做的。
[66]这是吉卜林（Rudyard Kipling）的诗《真正的浪漫》中的一句话。
[67]一年后，也就是1963年，斯莱弗拍摄到了最后一张对位时的图像。他于1964年去世，几个月后水手四号启程前往火星。
[68]一位行星科学家评论说：“水手四号拍摄的图像就像用双筒望远镜盯着一只皱巴巴的大象的皮肤。”水手六号和水手七号的设计是为了弥补这一“缺失”，并对火星表面的特写图像提供可靠的解释。
[69]即比尔·麦克卢尔（Bill McClure）和杰克·贝弗林（Jack Beverlin）。2014年，火星上的麦克卢尔–贝弗林陡坡（McClure–Beverlin Escarpment）以他们的名字命名。
[70]洛厄尔、斯基亚帕雷利和他们的追随者所发现的最大的运河之一。（译者注）
[71]在水手七号7F69和7F70框架中，以古老的波斯河命名的科普雷茨运河出现了很多暗点，主要的结论是“科普雷茨运河现在可以确定由一系列独立的暗点组成”。然而随着水手九号的高分辨率成像，呈现了不同的景象。事实上，新发现的科普雷茨是一个峡谷结构，即水手谷的一部分，它是连续的，相对来说是线性的。除了非凡的峡谷能与看起来相当粗短的科普雷茨吻合外，没有发现其他明确的特征来解释许多观测者报告的运河系统。
[72]发射日期是世界标准时间5月9日01:11:02。
[73]仿真结果表明，这是一个0.05平方英寸的集成电路芯片。平方英寸，英制面积单位，1平方英寸约等于6.4516平方厘米。
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