火星地名:星际史诗中的命名之旅

作者: 张弈斌

来源: 中国科学院国家天文台

发布日期: 2023-11-01 14:12:09

火星地名的命名历史与科学探索密切相关,涵盖了古代天文学家的观测成果和现代探测任务的发现。IAU对火星地理实体的命名规则和中国在火星探测中的自主命名,展示了中国文化的深厚底蕴和对科学探索的追求。

火星,这颗以其独特的红色外观而闻名的星球,一直以来被认为与地球具有相似的条件,并可作为未来移民之地。它不仅是一个古老而充满谜团的世界,也是备受科学家们关注的目标,隐藏着关于太阳系的奥秘和生命的线索。

当我们俯瞰火星表面最引人注目的地理奇观“水手谷”,身临这无尽深渊领略其宽阔深邃的雄姿时;当我们仰望伫立的“奥林波斯山”,赞叹于火星之巅的巍峨身姿时;当我们徜徉于广袤的“乌托邦平原”,追寻“祝融号”火星车探寻奥秘的足迹时,我们不仅赞叹于它的雄伟壮丽,更惊讶于它的多姿多彩。今天,我们将从火星上的地形及其地名出发,带你了解这颗星球上的别样风景。

火星上的地形

人类对火星的观测记录可追溯到公元前两千年古埃及天文学家的时代。自1610年伽利略第一次用望远镜观测火星以来,随着望远镜性能的不断提升,天文学家观测到了火星表面存在着大片明暗交加的区域,并把它们想象成“大陆”和“海洋”,而这种由于反照率差异而呈现出来的明亮或阴暗区域则在现代天文学中被称为反照率特征。

1877年,意大利天文学家乔凡尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利结合前人的成果,根据其观测到的景象绘制出了一张具有重要意义的火星地图,并为这些明暗区域取了富有神秘色彩的名字。

1965年美国发射的水手4号火星探测器传回的21张照片向世人揭开了火星的神秘面纱,而后续火星探测器传回的清晰图像,特别是水手7号在火星轨道上进行的观测彻底改变了人们对火星的理解,那些早期天文学家观测到的大片明暗区域并非只是简单的黑白影像,而是存在着大量形态各异、蔚为壮观的地形细节,而这其中,火星表面蔚为壮观的“水手谷”就是为了纪念美国水手号任务而命名的。

在科学界的共同努力下,IAU最终确定了火星表面最具代表性的29种地形,并给予了正式的名称。除了早期天文学家观测到的反照率特征之外,还包括:平原、高原、荒原、洼地、高地、山(山脉)、方山、山脊、丘陵、穹丘、峡谷、谷、沟、沟垄、峭壁、陡崖、滑坡、沙丘、蛇曲、沼泽、浑地、流地、迷宫、高原岬、坑链、暗斑、环形坑、碟形坑。

这些地形绝大多数都能在地球或月球上找到具有类似特征的对照物,我们也可以从它们的名字中推测出其大致的样貌。当然,火星上也存在着一些我们无法在地球和月球上观察到的独特形貌,而这也让我们不禁赞叹于宇宙的神奇力量。

与火星给人一种红色沙漠的传统印象截然不同,在这颗星球的南北两极却是一片千里冰封的冰雪世界,科学家们通常将这两块永久性的冰冻地带称为冰盖,它的最上面覆盖了一层季节性的干冰,它在火星的每个秋季和冬季都会由大气中的二氧化碳冻结而成,并在春季变暖进入夏季时升华消失,每年大约有25%的火星大气会通过这些季节性的冰盖进行循环。冰盖下方的主体则是由水冰和从大气中掉落的灰尘混合而成的数千层薄薄的层状沉积物。

在IAU的地形划分上,冰盖的主体部分通常称之为高原,而其向周围延伸、具有岬状边界的区域则称之为高原岬。

浑地是火星上独特地形的一个典型代表,它是由一系列大小、形状各异的崎岖地块杂乱无章地分布在火星表面构成的,就像一片被巨大的力量随机翻动、打乱的拼图,形成了一种极具视觉冲击力的地貌景观。这些地形可能是由于地下冰层的瞬间熔化或气化导致地表塌陷而形成的。当这些冰层熔化时,上面的地壳会因为失去支撑而塌陷,形成了一大片破碎的区块,通过纵横交错的沟壑镶嵌在一起。

迷宫又是火星表面一种令人惊叹的地形,它由一系列纵横交错的峡谷和沟壑组成,就好像是一个错综复杂的巨大迷宫。在火星最著名的地理奇观之一水手谷的西端,矗立着一座长约1200公里的诺克蒂斯迷宫,它清楚地展现出了一片蛛网般伸展的地堑群。科学家认为,这些神奇的迷宫是由于火星地壳运动和张力导致地表经历了剧烈的拉伸和断裂,从而形成了一系列纵横交错的峡谷和山脊网络,给人一种错综复杂、令人迷失的感觉。

火星上的地理实体是如何命名的火星上地理实体的命名可追溯到19世纪中期。在1840年出版的第一张火星反照率特征图中,天文学家约翰·海因里希·梅德勒和威廉·比尔就用a、b、c等字母对这些明暗区域进行了简单的标记,但并没有给出具体的名称。

在随后的二十年时间里,那些最显眼的反照率特征被一些天文学家赋予了各种各样非正式的名称,而第一个进行系统性命名的天文学家是理查德·A·普罗克特,他在1867年绘制的火星地图中,用参与火星制图的几个天文学家的名字对一些反照率特征进行了命名。这一命名体系最终被乔凡尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利设计的新方案所取代,并一直沿用至今。

他在其开创性的火星地图中,用来自于古希腊、古罗马的古典神话以及圣经中的人物、地点等名称,对火星表面的这些“海洋”和“大陆”进行了系统性的命名。如广为人知的埃律西昂(希腊神话中英雄死后灵魂前往的至福乐土)、塞壬海(名字求源于希腊海妖塞壬)。

1958年,IAU成立了一个特别委员会,对历史上遗留的一系列火星地名进行了规范化的管理,正式采纳了128个反照率特征的名称,其中105个来自于乔凡尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利绘制的地图,20个来自于其他天文学家绘制的火星地图,另有3个由该特别委员会提出。这些反照率特征名称也成为了现代火星命名体系的地名之源。

随着人类对火星的探索进入太空时代,返回的高清影像图揭示了火星表面丰富的地形细节,对识别出的大量地理实体进行命名也成为了显而易见的需求,而原先的经典命名体系显然无法满足这种命名需求上的巨大变化。在经过长期的讨论和修订后,IAU为反照率特征之外的其他火星表面的地理实体制定了原则性的命名框架,从而建立了现代的火星地理实体命名体系。

总体上,主要包含两大部分:针对火星表面分布最为广泛的环形坑和谷这两种地形,设定了专门的命名主题。

对于火星表面密密麻麻的环形坑,它的命名取决于其直径大小:直径在50公里以上的环形坑以科学家的名字命名,特别是那些在火星领域做出过杰出贡献的科学家,或者是对火星知识传播有贡献的作家或其他人物;而直径在50公里以下的环形坑,则约定以地球上人口小于约10万的居民点的名字来命名,这也是为什么火星上的地名较少有著名城市的原因。

而对于大量蜿蜒曲折的谷来说,其命名同样取决于规模大小:规模较大的谷,用各个国家语言中表示“火星”或“星星”的单词进行命名。如长约1700公里的“阿瑞斯谷”,是以希腊语的“火星”命名的;HuoHsing Vallis,则是中文“火星”一词的威妥玛拼音,现在的标准译名为“火星谷”。对于规模较小的谷,则以世界各地古典或现代的河流名称进行命名。

例如,以我国河流命名的“松花江谷”就是一条长340公里左右的小谷。

除反照率特征、环形坑和谷三者之外的其他地形,则采用一条简单的规则——即沿用附近的反照率特征的名字;若附近不存在反照率特征,则沿用附近环形坑的名字。这也是为什么火星上,有许多不同地形的地理实体具有相同地名的原因。天问一号着陆区所在的乌托邦平原,就是根据其附近的反照率特征“乌托邦”来命名的,而周围还有同名的乌托邦峭壁。

在上述的命名体系框架下,任何团体或个人出于火星科学研究、制图等需要,均可向IAU提出火星地理实体的命名申请,特别是各个国家的火星探测任务团队,可以根据探测活动以及后续科学研究的需要进行批量的命名。截止2023年9月30日,IAU共批准了2050个火星地理实体的名称,这其中有46个地名由于种种原因被废弃。

从历年火星地名的命名数量来看,在1958年IAU正式采纳126个反照率特征名称之后(根据行星命名辞典中的数据,128个古典反照率特征中,其中有一个最终于1973年正式批准,另有一个被废弃),随后的两次命名高峰分别出现在1973年和1976年,正是美国水手9号任务和维京号任务成功地对火星进行探测之后。

而超过三分之一的火星地名来源于希腊、拉丁(及罗马)文化的这一现象,也印证了在现代火星地理实体命名体系下,古典的反照率特征名称是火星地名之源的说法。作为两个传统的超级宇航大国,与美国和俄罗斯(含前苏联)的人物、地点和文化相关联的火星地名数量遥遥领先于其他国家,而中国也有47个相关联的名称镌刻在了火星上。

火星地理实体的命名一直在持续进行之中,而随着命名高峰的逝去,近些年来每年的命名数量基本稳定在数十个的体量。

中国元素的火星地名

2021年5月15日,天问一号搭载的火星车“祝融号”成功着陆在火星北半球的“乌托邦平原”,标志着中国成为第二个成功登陆火星的国家。为了便于祝融号未来巡视路线的规划以及后续科学研究活动的开展,也为了纪念我国首次火星探测任务取得圆满成功,我国向IAU提出了对天问一号着陆点附近共计22个地理实体进行命名的申请,并于2022年3月9日获得了正式批准,这也是我国首次对火星地理实体的自主命名。

根据火星地理实体命名规则,在此次我国提交的22个火星地理实体命名申请中,有16个是环形坑,可以被赋予新的名称,另有6个分属于穹丘、沟和方山三种地形的地理实体则需按照就近的原则,沿用附近环形坑的名称。这些环形坑的直径均在50公里以下,这也决定了需要用地球上现有人口小于10万的居民点来命名。如何在遵循国际命名规则的基础之上,将中国悠久的文化历史和民族特色融入到命名主题之中,是命名方案的首要考虑。

而最终确定的两条命名主线,则巧妙地结合了我国深厚的历史文化底蕴:

第一条主线,是从火星“战神”的名字含义联想到我国春秋战国的历史,于是,春秋战国时期各诸侯国的都城名称成为了命名的首选。然而,这些历史古都自古以来便是繁华富庶之地,到现在早已发展成了现代化的大都市,这显然与IAU规定的人口小于10万的居民点不符。

因此,一个折中的方案在遵循规则的前提下,保留了原方案所蕴含的寓意:一批与春秋战国时期各诸侯国古都的历史遗迹存在关联的现今村镇级地名,被用于天问一号着陆区内环形坑的命名。例如,“春秋五霸之首、战国七雄之一”的齐国都城临淄,其历史的记忆如今仍为山东省淄博市的临淄区所保留,但其庞大的城市规模和人口数量使得无法直接使用临淄这个地名。

而根据考证,齐国都城遗址位于临淄区下辖的齐都镇上,因此“齐都”成为了替代“临淄”的最佳选择,用于本次环形坑的命名。

第二条主线,则是在已经公布的中国历史文化名镇中进行选择。根据第一条主线所选择的地点存在一个特点,即大多数地名集中在中原地区附近,这也与中原大地本身就是中华文明的发源与兴盛之地密切相关。而来自于祖国天南海北、覆盖广泛区域的地名分布则更能表现出我国幅员辽阔的雄伟之美。

因此,一批保存文物特别丰富且具有重大历史价值或纪念意义的、能较完整地反映一些历史时期传统风貌和地方民族特色的历史文化名镇被精心挑选出来,用于天问一号着陆区内环形坑的命名。如代表巴蜀之地平和安乐的“平乐”镇,体现刚劲热烈湖湘风情的“文家市”,荡漾着江南水乡柔情的“周庄”,洋溢着浓浓西域风情的“鲁克沁”,等等。

天问一号着陆区地理实体名称

序号 类型 名称 名称说明

1. 环形坑 平乐 Pingle 四川省邛崃市平乐镇,全国著名历史文化名镇。

2. 环形坑 西柏坡 Xibaipo 在河北省石家庄市平山县,平山县为战国时中山国都城所在地。

3. 环形坑 文家市 Wenjiashi 湖南省浏阳市的文家市镇,全国著名历史文化名镇。

4. 环形坑 窑店 Yaodian 在陕西省咸阳市,窑店村为战国时秦国咸阳宫遗址所在地。

5. 环形坑 古绛 Gujiang 在山西省运城市绛县,古绛镇为春秋时晋国都(遗址)所在地。

6. 环形坑 胡襄 Huxiang 在河南省柘城县,胡襄镇为陈国开国之都所在地。

7. 环形坑 周庄 Zhouzhuang 江苏昆山市周庄,全国著名历史文化名镇。

8. 环形坑 郑集 Zhengji 在湖北省宜城市,郑集镇为楚国皇城城址所在地。

9. 环形坑 齐都 Qidu 在山东省淄博市临淄区,齐都镇为战国时齐国都城遗址所在地。

10. 环形坑 天柱山 Tianzhushan 安徽潜山市的天柱山镇,全国著名历史文化名镇。

11. 环形坑 马集 Maji 在山东省菏泽市定陶区,马集镇为春秋时曹国都城陶丘古城遗址所在地。

12. 环形坑 古田 Gutian 福建龙岩市上杭县古田镇,全国著名历史文化名镇。

13. 环形坑 五星 Wuxing 在河南省濮阳市,五星乡为战国时卫国都城帝丘遗址所在地。

14. 环形坑 杨柳青 Yangliuqing 天津市杨柳青镇,全国著名历史文化名镇。

15. 环形坑 鲁克沁 Lukeqin 新疆鄯善县鲁克沁镇,全国著名历史文化名镇。

16. 环形坑 漠河 Mohe 黑龙江漠河市(人口5万),全国著名文化旅游名城。

17. 穹丘 窑店穹丘 Yaodian Tholus 根据附近的环形坑“窑店”命名。

18. 穹丘 文家市穹丘 Wenjiashi Tholi 根据附近的环形坑“文家市”命名。

19. 穹丘 漠河穹丘 Mohe Tholi 根据附近的环形坑“漠河”命名。

20. 沟 窑店沟 Yaodian Fossae 根据附近的环形坑“窑店”命名。

21. 沟 齐都沟 Qidu Fossae 根据附近的环形坑“齐都”命名。

22. 方山 文家市方山 Wenjiashi Mensa 根据附近的环形坑“文家市”命名。

天问一号着陆区地理实体的成功自主命名,激发了我国人民强烈的民族自豪感和对火星地名的浓厚兴趣。而在此之前,火星上就已经存在了21个与我国有关联的地名。

1973年,IAU出于“命名应体现国际化”的考虑,公布了最早3个与中国有关的地名,除“火星谷”外,还有分别以西汉天文学家刘歆、东汉天文学家李梵命名的2个环形坑,而后又相继从《泰晤士世界历史地图集》等地图中,带有一定随意性地选取若干中国地名为小型环形坑与谷进行了系列命名。

而在此次自主命名之后,也有“岱阳”“乌坎”“朱范”和“嫩江谷”4个与中国相关的地名获批,均是国内行星科学家出于论文发表等科研需求,对其研究所涉及的地理实体进行的命名。

与中国关联的其他火星地理实体名称

序号 类型 中文名 名称 批准时间 命名来由

1. 环形坑 李梵 Li Fan 1973 中国天文学家 (c. A.D. 85).

2. 谷 火星谷 Huo Hsing Vallis 1973 中文单词“火星”。

3. 环形坑 刘歆 Liu Hsin 1973 中国天文学家 (d. A.D. 22).

4. 环形坑 苏州 Soochow 1976 江苏省苏州市。

5. 环形坑 平罗 Pinglo 1976 宁夏石嘴山市平罗县。

6. 环形坑 临浦 Linpu 1976 浙江杭州市萧山区临浦镇。

7. 环形坑 亚东 Chom 1976 西藏日喀则市亚东县。

8. 环形坑 宣城 Hsüanch'eng 1979 中国发射场(可能指安徽省宣城市广德县誓节镇的603探空火箭发射基地)。

9. 环形坑 绒辖 Rongxar 1987 西藏日喀则市定日县绒辖乡,位于珠穆朗玛峰附近。

10. 环形坑 绒乡 Rong 1988 属西藏山南市桑日县绒乡。

11. 环形坑 敦煌 Dunhuang 1991 甘肃省敦煌市。

12. 环形坑 大安 Daan 1991 中国城镇(中国存在多个名为“大安”的地方,无法确定究竟指代哪个地方)。

13. 环形坑 苍梧 Cangwu 1991 广西梧州市苍梧县。

14. 环形坑 枳沟 Zhigou 1991 可能指山东省潍坊诸城市的枳沟镇。

15. 环形坑 苏志 Suzhi 1991 可能指青海省海东市循化撒拉族自治县的苏志村。

16. 环形坑 申扎 Xainza 2006 西藏那曲地区申扎县。

17. 谷 松花江谷 Sungari Vallis 2009 中国的河流(松花江)。

18. 环形坑 马公 Magong 2014 中国台湾马公市。

19. 环形坑 集集 Jiji 2018 中国台湾南投县集集镇。

20. 环形坑 乌来 Wulai 2018 中国台湾新北市乌来区。

21. 环形坑 柯坪 Kalpin 2018 中国新疆阿克苏地区柯坪县。

22. 环形坑 岱阳 Daiyang 2022 福建宁德寿宁县清源乡岱阳村。

23. 环形坑 乌坎 Wukan 2022 广东汕尾陆丰市乌坎村。

24. 环形坑 朱范 Zhufan 2022 江苏连云港东海县石梁河镇朱范村。

25. 谷 嫩江谷 Nen Valles 2023 中国黑龙江河流。

结束语火星地理实体的命名,不仅具有重要的科学意义,同时也有着深刻的文化和社会意义,它还是世界各国航天实力的体现。而我们在自主开展的火星地理实体命名中,以探测活动和科学研究为牵引,以火星地理实体命名规则为准则,融入了古往今来的历史、四方上下的空间,展现了宇宙级的“中国式浪漫”。

“天问”是我们中华民族对自然和宇宙空间探索的文化传承,也是对科学创新永无止境的追求,相信随着我国月球与行星探测活动的不断开展,今后不仅在月球和火星、乃至其他星球上都会留下越来越多的中国印记和自主命名的、具有中国特色的地理实体名称。

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