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NASA “火星车们”:寻找红色星球上水和生命的痕迹

发布于 6个月前 / 46 次围观 / 0 条评论 / 新闻其他 / Edwiin
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北京时间3月19日消息,对人类旅行者来说,太空探索的标志时刻发生在半个世纪前,当时尼尔·阿姆斯特朗在月球上留下了第一个人类脚印。但是,如果你不介意人类机器人取代的话,那么,最伟大的太空探索时代此时就在火星上展开。

 

美国国家航空航天局(NASA)的“好奇号”火星车在尘土飞扬的铁锈色火星表面行驶,留下的车辙以摩斯电码拼出了“J-P-L”。这是NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的缩写。正是在这个研究中心,NASA科学家和工程师们设计并建造了“好奇号”(Curiosity)及之前的三台火星漫游车。截至目前,所有这些火星车已经完成了75公里的旅程,极大地扩展了我们对火星环境的认识,也为在宇宙中寻找外星生命提供了动力。

 

火星探路者号着陆器传回的图像被拼接在一起,形成了一幅奇怪的全景图

无论火星车去到哪里,都会有令人意想不到的发现。它们观察到了干涸的河流、湖泊和灾难级别的水流痕迹,表明在35亿年前,火星的火山活动频繁,液态水充足。它们还发现了令人费解的大气变化,暗示着一些未知的化学过程直到今天仍在进行。火星车获得的证据表明,如果在看似贫瘠的火星表面向下挖掘,你可能会发现一颗生机勃勃的——甚至仍然存在生命——的行星。

到目前为止,大多数火星任务都是着陆器,目标定在某个特定地点。大多数任务(包括苏联的每一次尝试)都以失败告终。不过,美国国家航空航天局的5台火星车都成功登陆并运行,尽管目前只有“好奇号”和“洞察号”仍在执行任务。2020年夏天,我们可能会见证三台不同的火星探测车发射,它们分别是NASA的“火星2020”探测车、欧洲空间局的“罗莎琳德·富兰克林”(Rosalind Franklin,DNA双螺旋结构的发现者之一)火星车和中国的“火星一号”探测车。

旅居者号(1997年7月4日至9月27日)

美国国家航空航天局的旅居者号(Sojourner)是一台小巧可爱的火星探测车,帮助该机构第一次在互联网上引起了轰动。这辆六轮火星车只有10.6千克重,车顶装有太阳能电池板。旅居者号的母飞船为火星探路者号(Mars Pathfinder)着陆器,登陆之后,旅居者号部署了一个小型气象站,用立体摄像机扫描周围环境,并检查了岩石和土壤的成分。7月7日,旅居者号的页面浏览量达到了8000万次,这在互联网刚刚起步的时候是一个巨大的成功。

旅居者号为后来的机器人火星探索建立了模板。在旅居者号的探险地图上标有日期,标明着陆后的火星日数。火星探路者号着陆器传回的图像被拼接在一起,形成了一幅奇怪的全景图。火星上的每一天都是24小时37分钟,这要求NASA的地面漫游车适应火星上不同的昼夜周期。这次任务的持续时间也比预计的长得多:83天,而不是原计划的7天。和所有的火星车一样,旅居者号被派往一个曾经有丰富水源的地方。地球上的生命需要水才能生存,而目前的假设是,火星上如果存在任何生命,应该也都会以同样的方式生存。旅居者号着陆后,NASA科学家们提出了一句箴言,“随水而行”,来指导他们的火星调查。

在旅居者号的着陆点环顾四周,你可能看不出那里曾经是一片广阔的洪泛区,位于两股巨大外流河道——阿瑞斯谷和提尔谷——之间。在旅居者号到达之前,行星科学家怀疑那里的水道是数十亿年前一场灾难的洪水造成的。在围绕着陆点进行的短途旅行中,旅居者号发现了圆形的岩石,暗示着该地区在很长时间内都存在流水,也许是连接古代海洋和内陆海洋的一系列通道的一部分。对于火星生命的搜寻来说,这是个好消息。

勇气号(2004年1月4日至2010年3月22日)

让我们继续在火星上行进。“勇气号”和它的孪生兄弟“机遇号”一起,标志着NASA机器人火星探测技术的重大升级。勇气号携带了一个核动力加热器来维持温度,从而能将从太阳能板获得的所有电力都输送给科学仪器,并进行长距离的活动。按原先的涉及,勇气号的任务将持续90天,行程至少为600米。在2009年5月1日被困在沙里之前,勇气号火星车已经运行了7.7公里,之后它在原地又工作了一年。

 

2009年5月1日被困在沙里之前,勇气号火星车已经运行了7.7公里,之后它在原地又工作了一年

勇气号的探索之旅始于一个名为“古瑟夫”(Gusev)的陨石撞击坑。小行星撞击火星的热量融化了地下冰,可能导致了这里的洪水泛滥。该撞击坑覆盖的区域如此之广,以至于科研团队不得不一直为不同的地貌取名,从而保持方向感。其中许多名字,包括哥伦比亚山,都是为了纪念挑战者号航天飞机2003年的失事;有些名字则不大正式,比如一处露出地表的岩层就被称为“本垒板”(Home Plate),因为与棒球场本垒板十分相似。

在那漫长的探索过程中,勇气号记录了更多关于古代流水的证据。这些证据如此之多,以至于在科学记者中间出现了一个流传很久的笑话:NASA的每一次新闻发布会都要宣布在火星上“发现”了水。哥伦比亚山的岩石很明显是被水流改变的,而“本垒板”则主要是火山岩。勇气号被困的具体地点——被称为“Gertrude Weise”,以全美女子职业棒球联盟的一名球员的名字命名——覆盖着硅沉积物,可能是在有温泉存在的情况下形成的。换句话说,勇气号被困在火星曾经温暖湿润的直接证据中。

机遇号(2004年1月25日至2018年6月10日)

在勇气号登陆三周后,其“孪生兄弟”机遇号在火星的另一边着陆,并在这个新世界创造了一项至今未被打破的长距离驾驶记录。在超过14年(它设计寿命的60倍)的时间里,机遇号行驶了45.16公里。相比之下,由阿波罗17号宇航员驾驶的最长的月球之旅,使用的是一辆大得多的月球探测车,行程为35.7公里。

 

在勇气号登陆三周后,其“孪生兄弟”机遇号在火星的另一边着陆,并在这个新世界创造了一项至今未被打破的长距离驾驶记录

机遇号的着陆点为鹰撞击坑,位于名为“子午线高原”的广阔平原上。这台火星车迅速补充了更多细节,让我们对火星上长期消失的水有了更深的认识。例如,机遇号发现了一些蓝色的小球状岩石,它们被称为“蓝莓”,这种外形必须在有积水的地方才能形成。与勇气号一样,机遇号也配备了钻孔工具和显微摄像机,以便对岩石进行详细分析。结合化学传感器的其他数据,这一发现有力地证实了火星曾经拥有一个更厚的大气层,其表面也具有丰富的水。康奈尔大学的史蒂夫·斯奎尔斯(Steve Squires)当时曾说:“我们认为,机遇号就停在火星一个咸海的海岸线上。”

机遇号的史诗之旅还包括游览维多利亚撞击坑,并在巨大的努力撞击坑外围进行了一次短途旅行,最后,它被一场全球火星沙尘暴击倒,其太阳能电池板被挡住,无法接触到阳光。机遇号还路过火星上的几块陨石,包括一大块名为“防热护盾岩”(Heat Shield Rock)的金属,显示了火星如何遭受小行星的撞击。

好奇号(2012年8月6日至今)

NASA至今最出色的火星车正是建立在过去的经验教训之上。与优雅的旅居者号相比,好奇号显得有点笨重,但却更加强大。好奇号重900千克,装有一台用于发电的核能发电机,还有17台摄像机,包括一台地质相机和一台名为ChemCam的化学相机。它甚至能发射激光束来蒸发岩石并检测其成分。此外,它还配备了6个有特殊花纹的轮胎,每个50.8厘米宽,正是用这些轮胎在沙地上留下了JPL的摩斯电码

随着大量图像的涌入,“好奇号”已经走过了21.6公里。从地图上可以看到,任务科学家们已经有点疯狂,他们给每一块岩石都起了名字,给好奇号经过的每一个地方起了名字。好奇号在盖尔撞击坑的着陆点也是在早期任务收集的数据基础上确定的。盖尔撞击坑有35亿年的历史,直径150公里,后来充满了湿沉积物和尘埃,然后又遭到侵蚀。这种不同寻常的地质环境使好奇号得以在绕着撞击坑行驶的同时,研究火星历史上的不同时期。

 

地图上可以看到,任务科学家们已经有点疯狂,他们给每一块岩石都起了名字,给好奇号经过的每一个地方起了名字

好奇号堪称一名出色的外星地质学家,它游览了怪异的火星沙丘,记录了奇特的岩层和矿物盐类,并证明了其着陆点附近的地区曾经是一条河流或一个湖泊的河口,这些河流或湖泊会间歇地泛滥和干涸。好奇号的项目科学家约翰·格罗青格(John Grotzinger)以NASA一贯乐观的态度得出结论,“这里的条件曾经适合生命存在”。好奇号还发现了火星大气中氧和甲烷的令人费解的变化,这可能是生物活动的迹象。但在寻找真正的生命或其遗骸的过程中,好奇号的进一步发现又让事情变得不确定起来。

幸运的是,NASA的下一个火星探测器(暂时称为“火星2020”)即将投入工作。它将配备专门用于寻找有机物质(比如与生物学有关的碳基化合物)的工具。仅仅找到有机物还不足以证明火星的过去或现在存在生命,因此火星2020探测车还有另一个方法。它将把最有希望的样品放入存储管,保存起来,由未来的火星任务中带回地球。通过这些样品,科学家或许能找到微化石,或进行更为灵敏的化学研究,并最终揭示火星到底有没有生命存在。

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