火星運河

1877年喬凡尼·斯基亞帕雷利繪製的火星地圖。
在19世紀末和20世紀初，人們錯誤地認為火星上存在"運河"。早期天文學家使用低分辨率望遠鏡在沒有攝影的情況下觀測到火星赤道南、北緯60°之間地區分佈有大片細長的直線網絡。1877年火星衝日期間，意大利天文學家喬凡尼·斯基亞帕雷利首次對它們進行了描述，並得到後來觀察者們的證實。斯基亞帕雷利稱它們為“渠道”(canali)，而英語誤譯成“運河”(canals)。愛爾蘭天文學家查爾斯·愛德華·伯頓(Charles E.Burton)繪製了部分火星上最早的直線特徵圖，儘管他的繪圖與斯基亞帕雷利的並不相符。二十世紀之交，甚至有人猜測這些是工程建築，是火星本土智慧文明所建造的灌溉渠。到了二十世紀初，經過改進的天文觀測發現“運河”實際上是一種光學幻覺，現代太空探測器對火星表面高分辨率測繪顯示沒有此類特徵。

**歷史**
6英寸(15釐米)口徑反射望遠鏡看到的火星，斯基亞帕雷利看到的可能就是如此。
帕西瓦爾·洛厄爾繪製的火星運河圖
意大利語中的"canale"(複數:"canali")一詞可表示為“運河”、“灌溉渠”、“通道”、“管道”或“溝渠”之類。1858年，安傑洛·西奇是首位將運河與火星聯繫起來的人，儘管他並沒看到任何直線，並將該詞應用於大型特徵，例如，他使用“亞特蘭提科運河”(canale Atlantico)這一名字來稱呼後來的大瑟提斯高原。
考慮到他們原始的天文儀器，這些可敬的科學家在火星上看到實際不存在的特徵並不奇怪。在19世紀末，天文觀測是在沒有攝影的情況下進行的。天文學家必須通過望遠鏡凝視數小時，等待空氣平靜後圖像清晰時，再畫出他們所看到的景象。天文學家當時認為火星有一層相對厚實的大氣，也知道火星的自轉週期(一天的長度)與地球的差不多，而且他們知道火星自轉軸角度也幾乎與地球相同，這意味著它有天文和氣象意義上的季節。他們還能看到火星極地冰蓋隨季節的不同而產生變化。由於與地球相似，使他們誤將淺色地表上較暗的反照率特徵(例如大瑟提斯)解釋為海洋。然而，到了20世紀20年代末，人們知道火星非常乾燥，大氣壓也很低。
1889年，美國天文學家“查爾斯·奧古斯都·揚”(Charles A.Young)報告說，斯基亞帕雷利於1877年發現的運河在1881年已被證實，雖然新運河出現在了此前從未有過的地方，這就引發出了有關它們起源的“非常重要又令人困惑的”問題。
1892年的“火星衝日”期間，威廉·亨利·皮克林觀察到許多黑色小圓點出現在“運河”的每個交叉點或起點處，這其中許多被斯基亞帕雷利看到過的較大暗塊，被稱為海洋或湖泊。皮克林的觀測站位於秘魯阿雷基帕海拔約2400米處，在他看來，此地的大氣條件，相當於將望遠鏡的口徑擴大了兩倍。不久，這些特徵也被其他觀察者們發現，尤其是洛厄爾。
在1892年和1894年火星衝日期間，人們報道了火星表面的季節性顏色變化。當極地積雪融化時，鄰近的海洋似乎出現了氾濫，並蔓延到遠至經常看上去明顯呈綠色的熱帶地區。在這一時期(1894年)，人們開始懷疑火星上是否根本就沒有海洋。在最佳觀測條件下，那些所謂的“海洋”看上去全部消失的無影無蹤，取而代之的是其外觀呈現出山區地貌，從高處看遍佈山脊、裂谷和峽谷。這些懷疑很快就成了確定的事實，現在人們普遍認為火星表面沒有永久性的地表水。 

**人造工程說**
火星上有生命的假說源於所觀測到地表特徵的季節性變化，這種變化一開始被解釋是植物季節性生長的緣故(事實上部分原因為火星沙塵暴)。
1894年火星衝日期間，美國天文學家帕西瓦爾·洛厄爾和其他一些人首先提出斯基亞帕雷利“運河”實際上是智慧生物建造的灌溉渠，這一觀點在後來被普遍認為是唯一可理解的解釋。從所看到的火星極地冰帽季節性融化，引發了一種猜測，即一種火星上的高級種族建造了運河，並將水輸送至乾旱的赤道地區。報紙和雜誌上刊登的有關火星運河和“火星人”文章吸引了公眾的想象力。洛厄爾在1895年的《火星》、1906年的《火星及其運河》和1908年的《生命之所的火星》三本書中發表了他的觀點。在他的餘生中，他始終執促地認為火星運河是由智慧文明為灌溉而造，比斯基亞帕雷利走的更遠，而後者認為洛厄爾繪圖中的許多細節都是虛構的。部分觀察者繪製了一些火星地圖，其中顯示了幾十條甚至數百條運河，並對所有運河進行了詳細的命名。一些觀察者看到了一種他們稱之為“雙生”或成對的現象，即兩條平行的運河。19世紀末是大規模興建各類大型基礎設施的時期，尤其是建造運河，如蘇伊士運河於1869年完工，1880年法國開始嘗試修建巴拿馬運河，但未獲成功。可以理解的是，19世紀接受火星定居文明理念的人可能會把運河特徵理解為巨大的工程設施。

**懷疑**
其他觀察者們對運河的理解提出了異議，天文學家愛德華·愛默生·巴納德就稱從未看到過它們。1903年，約瑟夫·愛德華·埃文斯(Joseph Edward Evans)和愛德華·沃爾特·蒙德利用小學生志願者進行了一次視覺實驗，演示了運河錯覺是如何產生的。這是因為當從一架質量較差的望遠鏡中看到許多點狀特徵(如太陽黑子或撞擊坑)時，它們似乎會連接成一條線。洛厄爾的助手“安德魯·埃利奧特·道格拉斯”(A.E.Douglass)也根據自己的實驗，從心理學角度解釋了這些觀察結果(為此與洛厄爾鬧翻)。1907年，英國博物學家阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士出版了《火星適合居住嗎？》一書，嚴厲抨擊了洛威爾的說法。華萊士的分析顯示，火星表面幾乎肯定比洛厄爾估計的要冷得多，而且大氣壓太低，液態水不可能存在於火星表面。他指出，最近幾次用光譜分析尋找火星大氣中水蒸氣證據的努力都失敗了。最後他總結道，不可能存在複雜的生命，更遑論洛厄爾所稱的環球灌溉系統了。
1909年火星衝日期間，權威觀測者歐仁·米歇爾·安東尼亞第使用巴黎天文臺83釐米(2.6英寸)口徑望遠鏡沒看到任何運河，而拍攝於日中峰天文臺(Pic du Midi observatory)新貝勒勞穹頂出色的火星照片在1909年給火星運河論帶來了真正的信任危機，運河的概念開始變得不受歡迎了。此時，光譜分析也顯示火星大氣中不存在水。然而，截至1916年，曾任《科學美國人》和後來《科技新時代》月刊編輯的“瓦爾德馬爾·肯普弗特”(Waldemar Kaempffert)為對抗懷疑論者，仍積極地為火星運河論辯解。

**探測器的證據**
1965年，美國水手4號探測器抵達了火星，它拍攝的照片顯示了撞擊坑和一片荒蕪貧瘠的地貌，這是對火星可被更高形式生命定居，或存在任何運河地貌猜想的最終定論。估計地表大氣壓為4.1至7.0毫巴(410至700帕斯卡)，只相當於地球大氣壓的0.4%至0.7%，白天溫度為攝氏-100度，沒有檢測到磁場或火星輻射帶。
威廉·肯尼斯·哈特曼解釋這些“運河”是風在山脈和撞擊坑背風側形成的沙塵條紋。

**流行文化**
儘管自1877年喬凡尼·斯基亞帕雷利提出火星運河來，運河的概念就已廣為流傳，但早期的火星虛構小說中卻忽略了這些特徵。如在赫伯特·喬治·威爾斯的《星際戰爭》(1897年)一書中就並沒提到它們，只描述了一顆逐漸乾涸的火星，對地球資源虎視眈眈，它的海洋在不斷減少，如斯基亞帕雷利的地圖所示。後期的小說作品，受洛厄爾理論的影響，描述了一顆越來越乾旱的火星，運河成為一個更突出的特點，儘管如何解釋這些運河因作者而異。
*1889年，“卡米伊·弗拉馬利翁”在《烏拉尼》(1890年英文版《烏拉尼亞》)一書中描述了火星上的生命：“他們把河道拉直並延伸，使之像運河一樣，在陸地上建造了一套巨大的運河網。大陸本身並不像地球陸地到處遍佈著阿爾卑斯山或喜馬拉雅山脈般的崇山峻嶺，而是廣袤遼闊的平原，四面八方貫穿著運河，運河以及溪流將所有海洋連接在一起”。
*1898年，“加勒特·普特南·塞維”(Garrett Putnam Serviss' )的《愛迪生征服火星》一再提到斯基亞帕雷利運河(在故事結局中起著關鍵作用)，但沒詳細描述它們，顯然認為它們只是與地球上相類似的灌溉渠—他忽略了這樣一個事實：從地球上空很難看到灌渠。塞維斯的火星也有湖泊和海洋。
*1900年，“喬治·格里菲斯”(George Griffith)的《太空蜜月》將運河描述為海灣和海峽的遺蹟，“由...火星勞工拓寬、挖深並延長”。 
*1902年，“卡爾·榮格”的醫學畢業論文《關於神秘現象的心理學和病理學》描述了一位15歲女患者的敘述，在降神會中遇到超自然生物靈媒：“她告訴我們該星球居住者的所有特色：...整個火星都覆蓋著運河，運河都是平坦的溝渠，裡面的水很淺。開挖運河並沒給火星人帶來特別麻煩，因為那裡的土壤比地球上的更輕”。
*1912年，“埃德加·賴斯·巴勒斯”的《火星公主》描述了一顆幾乎完全沙漠化的火星，表面只有一小塊液態水(雖然續集中出現了沼澤和森林)。這些運河，或者巴勒斯所說的水道，仍然是灌溉工程，但是這些渠道被大片耕地包圍著，這使得它們的能見度有點可信。 
*1913年，“亞歷山大·亞歷山德羅維奇·波格丹諾夫”的《工程師梅尼》(Engineer Menni )一書詳細介紹了火星運河的社會、科學和政治史以及建造運河對火星社會的經濟影響。
*1933年，“奧蒂斯·阿德爾伯特·克萊恩”(Otis Adelbert Kline)的《火星逃犯》一書中，火星有多條平行的運河，周圍有牆和露臺，並描述了火星機械建造運河的過程。
*在1934年“斯坦利·格勞曼·溫鮑姆”(Stanley G.Weinbaum)的《火星漫遊》中，主角“賈維斯”(Jarvis)穿過了數條運河：一條是“約400英尺寬的乾溝，在自己公司的地圖上像鐵路一樣筆直”，一些運河旁邊有“泥城”和植被。其中一條看起來像是一道漂亮的綠草坪，但實際是數以百計的小生物，當接近時，它們就會立刻散開。在1934年的續集《夢之谷》中，人們發現火星上的不同種族合作維護著運河系統，將南極冰蓋的水向北調送。 
*1938年，“雷蒙德·津克·蓋倫”(Raymond Z. Gallun)的短篇小說《黃昏的種子》一書講述了在遙遠的未來，地球上的人類和動物將受到一種外來植物的威脅。這種植物可以自適應地自我保護，甚至殺死攻擊者。當它繁殖並與其他物種連接成長鏈時，這些相連的植物鏈開始通過它們形成的特殊內腔泵水。最後很明顯，這種植物的孢子是從火星漂到地球上的，它開始像在火星上那樣在地球上形成長長的運河。
*1938年，在《沉寂的星球》一書中，“克利夫·斯特普爾斯·劉易斯”將“運河”(火星語中的"手杖")描述為幾乎無空氣的火星表面上巨大的裂谷系統，只有那裡才聚集有可供生命所需的可呼吸空氣和水，而火星的其他地區則已完全死亡。手杖是火星在被邪惡的地球守護天使攻擊和毀滅後，為了拯救星球上僅存的一切，火星人在很久前就開工建造的一個巨大工程項目。 
*1946年，系列小說《太空突擊隊》之《非法世界》中，火星需要通過古老的運河系統從極地冰蓋輸送水來保持活力，該星球上保守的最大秘密是鐳能發動機需要不間斷的水流。
*“羅伯特·安森·海因萊因”對火星運河給出了兩種描繪：
**在1947年《地球上的綠色山丘》一書中，盲詩人“瑞斯林”(Rhysling)創作了《大運河》(The Grand Canal)，描述了他第一次到達火星時所看到的火星主運河之美。在後來他失明後，瑞斯林沒料到人類定居者的工業廢料很快就嚴重汙染了運河，並拆毀了運河畔一半美麗精緻的建築，將另一半轉為工業用途，而殘剩的火星土著卻無力阻止他們。 
**在1949年《紅色星球》中，定居者利用冰凍的運河進行旅行和季節性遷徙(冬天運河結冰時乘破冰船，火星夏季冰川融化時乘船)。青少年“吉姆·馬洛”和“弗蘭克·薩頓”打算逃離洛厄爾寄宿學校，從冰封的火星運河上滑冰數千英里回家。
*1949年，“弗雷德里克·布朗”《致長生鳥的信》中一位18萬歲的講述者提到他是運河挖掘人之一。
*1950年，“雷·布萊伯利”的《火星紀事 》中，運河是延伸在石堤間的人工水道，裡面盪漾著藍色的水，有時被詩意地描述為充滿了“綠色烈性酒”或“薰衣草酒”。1967年，布萊伯利在他的短篇小說《失落的火星之城》中重訪了火星運河。
*在“萊斯特·德爾·雷”(Lester del Rey)《被困火星》(Marooned on Mars)一書中，運河原來是一種像藤蔓一樣的植物，在火星表面生長得很遠。 
*在英國廣播公司(BBC)1954年-1955年的廣播節目《太空之旅：紅色星球》中，運河是長滿了類似大黃植物的山谷。 
*1964年的《魯賓遜太空歷險》(Robinson Crusoe on Mars )中，“基特·德萊波”(Kit Draper)和星期五通過地下運河逃離外星之敵，前往極地冰蓋。
*在1990年“科林·格陵蘭”(Colin Greenland)的《收回一切》(Take Back Pluncy)中，人類到達火星後發現由於原建造者已滅絕很長時間，運河系統狀況非常糟糕。人類定居者積極翻修運河，重新利用運河，在大運河發現了原建造者們埋藏的巨大城市，並對其進行了發掘，在運河周圍建立了一座繁榮的人類城市。該座人類城市被命名為“斯基亞帕雷利”。 
*1998年蒸汽朋克的火星角色扮演遊戲《空間：1889年》是縱橫交錯的人工運河，用來支持古老火星運河文明所居住的城市。
*1991年的電腦遊戲《終極：火星夢》以維多利亞時代火星探險為主線。火星運河扮演了一個非常突出的角色，因為主角們必須找到一種方法，將極地冰蓋的冰重新注入到運河中。
*“金·史丹利·羅賓遜”在科幻小說《火星三部曲》(1993年-1999年)和《2312》(2012年)中，以洛厄爾的地圖為靈感，通過在火星上創建運河(“用增強的太陽光加熱地表”)，記載了火星地球化的過程，“使一個十九世紀的幻想構成了實際景觀的基礎”。
*在“斯蒂芬·邁克爾·斯特林”(S. M. Stirling)2008年的虛構歷史小說《克里穆國王的宮殿》(In the Courts of the Crimson Kings)中，描述了在史前某個時期，火星被地球化並播種了包括早期人類在內的地球生命。火星人確實建立了覆蓋整個星球的運河網，因為他們的世界異常乾燥，但尚不清楚這是否就是19世紀洛厄爾所真正看到的。
*“肯·卡爾弗斯”(Ken Kalfus)2013年出版的小說《等邊形》，完全建立在存在“人造”火星運河和阿拉伯沙漠中有一座火星人用來交流的巨大三角形建築的假想上。 
*“斯科特·沃克”(Scott Walker (singer)的《搖籃曲》 來自2014年灌製的專輯(含Sunn O))))，包含歌詞”今晚我的助手將聽到火星運河之聲”。這首歌首次出現在烏特·蘭帕(Ute Lemper)2000年專輯《懲罰之吻》中。

**火星運河列表**
斯基亞帕雷利和其他人以神話中冥界或地球上不同地方真實、傳奇的河流名對它們進行了命名。

**另請參閱**
火星反照率特徵列表
*火星觀測歷史
*火星生命
*太陽湖
*火星水文 

**參考文獻**
 阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士 (1907) Is Mars habitable? A critical examination of Professor Percival Lowell's book "Mars and its canals", with an alternative explanation, by Alfred Russel Wallace, F.R.S., etc. London, Macmillan and co.- 歐仁·米歇爾·安東尼亞第 (1910) "Sur la nature des »canaux« de Mars",  AN 183 (1910) 221/222 date=20200623082209  (in French)

**外部鏈接**
 http://www.theguardians.com/space/orbitalmech/gm_emoi1.htm date=20210418034320 -  Martian canals throughout the history date=20210418034343