1610年7月底，伽利略用他自制的望遠鏡隱約看到了土星環(huán)。雖然并不確知土星兩側(cè)的模糊光斑是什么，他還是給同行們寫信，以易位構(gòu)詞的加密方式，謹慎地鎖定這一新發(fā)現(xiàn)的歸屬。信中，他把“Altissimum planetam tergeminum observavi”（拉丁語：“我看到最高那顆行星由三部分構(gòu)成”）打亂重組，代之以一串天書：

收到信的人，就有開普勒。他對這條暗語反復(fù)推敲，結(jié)果是：

Salve umbistineum geminatum Martia proles.

拉丁語：致意！狂怒的雙胞胎，戰(zhàn)神火星之子。

開普勒嘗試往火星方向破譯，并非偶然。1610年上半年，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆最大衛(wèi)星。開普勒從那時就開始猜想：地球有一顆衛(wèi)星，木星有四顆，那么火星介于其間，衛(wèi)星應(yīng)有兩顆？

開普勒沒能拆解伽利略的字謎，語法也有問題（umbistineum就不是個合乎語法的拉丁詞匯），并且，從今天的科學(xué)認知來看，他的衛(wèi)星遞增猜想也沒有道理。可是，冥冥之中，作為“天空立法者”，似乎他說什么，大自然就得長成這樣子。1877年8月，阿薩夫·霍爾在美國海軍天文臺，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了火星的兩顆衛(wèi)星——“狂怒的雙胞胎，戰(zhàn)神火星之子”。（開普勒把伽利略另一條暗語錯解為“木星上有個紅點，依數(shù)學(xué)路徑移動”，大自然只好遵命，在木星表面布置了大紅斑。）

過了百十來年，又出了一則定量的神預(yù)言：1726年，喬納森·斯威夫特在《格列佛游記》中描寫了飛行島“拉普達”（對，就是宮崎駿《天空之城》的致敬式同名“拉普達”），那里的島民科技先進，他們發(fā)現(xiàn)了火星有兩顆衛(wèi)星，分別以10小時和21.5小時的周期環(huán)繞火星運行。

火衛(wèi)一和火衛(wèi)二的實際公轉(zhuǎn)周期分別是7.66小時和30.31小時。數(shù)量級算是對了，是吧？

所以，火衛(wèi)上許多特征地形的命名，除了發(fā)現(xiàn)者、研究者之外，還有開普勒、斯威夫特、《格列佛游記》里的人物、景點，向這些歪打正著泄露天機的大神們致敬。

許多人聽到“衛(wèi)星”，會想起月球或者木星身邊那四個大家伙。而這兩顆火衛(wèi)，卻能帶來嚴重的心理落差。它們小得可憐：火衛(wèi)一平均直徑22.5千米，火衛(wèi)二12.4千米。給大家一個快速直觀的印象：月球上的哥白尼環(huán)形山，直徑就有93千米呢。它們太小太輕了，無法靠自身重力坍縮成一個球體。所以，與其說這是兩顆衛(wèi)星，還不如說是兩座山、兩塊大石頭。

在地球上體重70公斤的人，到了火衛(wèi)一表面，會覺得自己只剩40克，真是身輕如燕。

火衛(wèi)二的重力更弱，它表面的逃逸速度僅有每秒5.6米。假如在這里辦運動會，只能安排舉重、棋牌、電競這些斯文項目，而體操、田徑之類的，一個用力過猛，運動員就消失在茫茫太空，損失太慘重了。

不僅個頭奇小，這兩顆衛(wèi)星還非常暗淡。照到上面的太陽光，它們只能反射7%（對比：月球13%，火星15%）。

把這么小、這么暗的物體放到火星的距離上，還能被發(fā)現(xiàn)，真是很了不起。這里面并非全靠好運氣。首先，霍爾使用的設(shè)備，是當時世界上口徑最大的66厘米折射望遠鏡；其次，他開始觀測的日子，距火星大沖（9月2日）不到一個月。霍爾發(fā)現(xiàn)火衛(wèi)二當天（8月12日），火星到地球只有0.4個日地距離，隨后幾天，火星離地球越來越近，有充分的時間來核實，他看到的微弱光點是陪伴火星運動的。

火衛(wèi)一的英文名叫做Phobos，火衛(wèi)二叫Deimos。在希臘神話里，他們是戰(zhàn)神阿瑞斯和愛神阿佛洛狄忒（羅馬神話稱為瑪爾斯和維納斯）所生的一對雙胞胎，象征畏懼和恐怖，常常緊隨其父，出現(xiàn)在戰(zhàn)場上。

這兩顆衛(wèi)星距離火星非常非常近：火衛(wèi)一的軌道半長軸只有2.76個火星半徑，火衛(wèi)二相對較遠，但也僅有6.92個。再各自扣除一個火星半徑，以得到它們相對火星表面的飛行高度，就更是在和火星跳貼面舞了。對比一下：地月之間的空間，最寬時可以并排擺其他七大行星呢（114個火星半徑）！

于是，從火星上看，兩顆衛(wèi)星的視覺效果，尤其火衛(wèi)一，會讓地球人很不習(xí)慣。

首先，火衛(wèi)一自西向東的公轉(zhuǎn)速度超越了火星的自轉(zhuǎn)。這樣，在火星上，就會看到一枚土豆從西方冉冉升起，以極易察覺的速度，在西沉的群星中逆流而上，劃過長空，4小時15分鐘后沉入東方地平線。每個火星日，它大約西升東落兩次。

（其實我們的月球以及太陽系的絕大多數(shù)衛(wèi)星，都是從西向東公轉(zhuǎn)的，只是它們跑得太慢，追不上主星的自轉(zhuǎn)，所以從主星表面看起來，像是東升西落。）

火衛(wèi)二稍微“正?！毙?，它還是東升西落的。但它也在努力向東追趕火星的自轉(zhuǎn)，所以它的東升西落，在匆匆旋轉(zhuǎn)的星空襯托下，顯得格外悠長。每2.7個火星日，它才會出沒一次。比起火衛(wèi)一來，它又小又遠，從火星上看，只是一顆較大較亮的星，輕易意識不到這是個“月亮”。

火衛(wèi)一每0.32天完成一次朔望，火衛(wèi)二則每1.26天一次。不管從哪顆“月亮”來算，火星上的“月”都太短，沒什么歷法意義。

其次，和火衛(wèi)的公轉(zhuǎn)軌道比起來，火星的半徑就不可忽略了?；鹦l(wèi)一在（火星）地平線附近時，距離明顯比它過中天時更遠。動筆畫一畫可以求得，它在地平線附近時，距離觀察者大約2.57個火星半徑，而它過中天時，則只有1.76個。地平線附近的火衛(wèi)一的張角（0.14°），只有它過中天時（0.2°）的70%左右，這個區(qū)別，對于火星表面觀察者來說，相當明顯。

相比而言，由于地月之間的極遠距離，我們留意不到月球的這個視覺差異。甚至，還因為建筑的烘托，反而覺得地平線附近的月球更大些。

第三，兩顆衛(wèi)星在赤道面附近低飛，由于行星球面的遮掩，在火星的高緯度地區(qū)，無法看到這兩顆衛(wèi)星。70.4°以上的極地看不到火衛(wèi)一，82.7°以上瞧不見火衛(wèi)二。

最后，火衛(wèi)一特別容易走進火星的巨大陰影里，這時，朝向夜面的低緯度地區(qū)，全都能看到這場“月全食”，幾乎每晚都有。與之相對的是，兩顆火衛(wèi)的尺寸都不能完全遮擋太陽，“日全食”是不可能發(fā)生的。火衛(wèi)一還能勉強稱為“環(huán)食”，火衛(wèi)二就只能叫做“凌日”了。

由于火衛(wèi)們離得近、轉(zhuǎn)得快，凌日幾乎每天都在火星某處上演，而對于固定一處的觀察者來說，只能等每火星年兩次的“食季”。每個“食季”里，可以看到大約六次火衛(wèi)一及最多一次火衛(wèi)二凌日。

圖為2013年8月20日，“好奇號”拍攝的火衛(wèi)一凌日。我們“天問一號”的計劃著陸地點在烏托邦平原南端，屬于中低緯度，盼望它也能分享火衛(wèi)凌日的奇觀。

離主星極近，公轉(zhuǎn)軌道極圓，所以毫無懸念地，這兩顆火衛(wèi)都已經(jīng)被火星潮汐鎖定，始終只以固定的半面朝向火星，就像我們的月球那樣。但潮汐作用最終會毀掉火衛(wèi)一：它正在逐漸縮小軌道，每百年朝火星下降兩米。大約3千萬到5千萬年內(nèi)，它會突破火星的洛希極限，解體化為星環(huán)，墜落火星。火衛(wèi)二則被潮汐作用漸漸推遠。

這兩顆行星的起源尚在爭議中，主要的假說有捕獲、吸積和撞擊。它們的低密度、低反照率等特征，很像附近小行星帶里的C型、D型小行星，而它們非常規(guī)整的近圓軌道又不像是臨時湊合的作品，有人認為它們最初可能是作為一個聯(lián)體被捕獲的，被潮汐力拆分后，各自到了現(xiàn)在的位置。對火衛(wèi)一的熱紅外探測顯示，它富含硅酸鹽成分，和火星表面很相似，從這點看，很像是撞擊的結(jié)果。也有人認為，過去可能有大量小天體環(huán)繞火星運行，甚至形成過較大的衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星是星環(huán)或衛(wèi)星解體后的殘留。

如果能登陸火衛(wèi)，現(xiàn)場采集巖石土壤，相信能獲得火衛(wèi)起源的可靠證據(jù)。2011年11月，俄羅斯的“福布斯-土壤號”（Fobos-Grunt）原計劃登陸火衛(wèi)一、搜集土壤并返回?？上н@枚探測器變軌失敗，最終墜毀在地球大氣層。

和“福布斯-土壤號”一道墜毀的，還有我們的探測器?！拔灮鹨惶枴贝钴囃?，不幸遇難。

匆匆十年彈指一揮，這次我們不搭車了，讓“天問一號”自己飛。目前，“天問一號”在停泊軌道運行，遠火點大約18個火星半徑，近火點距離火星表面只有280千米（0.0826火星半徑）。它走的是極地軌道，遠則俯瞰火星火衛(wèi)，近則穿行二者之間。除了預(yù)設(shè)的火星探測任務(wù)，它能否帶來與火衛(wèi)有關(guān)的驚喜，讓我們拭目以待。

來源：中國的航天

作者：曲 炯

編輯：王舒穎