火星生命探索之旅,毅力號成功著陸,能否找到地外生命…


火星生命探索之旅,毅力號成功著陸,能否找到地外生命的證據?的頭圖

火星生命探索之旅,毅力號成功著陸,能否找到地外生命的證據?

火星生命曾經是一個熱門的科幻題材,最近的一部相關的科幻大片大概應該可能是詹姆斯·卡梅隆的日漫改編科幻大片《阿麗塔——戰鬥天使》吧。

但其實關於火星生命的猜想並不是科幻作者首創,曾經很多科學家都認為火星很可能存在生命,甚至比地球人科技更發達的生命。其中一個原因是火星正好也處在宜居帶內,由於質量和所處位置的緣故,在太陽系形成早期,火星的表面溫度更早地冷卻到適合生命生存的狀態。

1877年,意大利天文學家通過天文望遠鏡發現了火星表面存在河流跡象,一些類似河道的暗線把一些類似湖泊的較暗區域連接起來,像極了人工挖掘的運河,火星上可能存在智慧生命開始在科學界流傳。

不過隨著人類探測器的到訪,人們終於看清了火星的真面目,那裡一片荒蕪,別說智慧生物,連微生物都無法生存……

不過探測器也同時發現,火星表面曾經出現過海洋,地表奇特的地貌和風化跡象表明它曾經長時間存在過液態海洋,甚至發現現在的火星極地至今還保存著大量的水冰。因此,在火星地表乾涸以前是否存在過地外生命成為新的研究課題,如果生命的存在是普遍的,那麼這裡將極有可能成為太陽系首個出現生命的星球!

這張火星地表的相片是好奇號火星探測車拍攝的一組相片拼接而成的,很顯然這是一個湖床沉積乾涸後形成的。

既然火星表面存在過液態的海洋和湖泊,那麼是否存在過生命自然就是下一個命題了。因此,這次火星年的探測任務,多少都與火星生命跡象和火星水資源的搜尋有關,比如我國的天問一號火星探測器所選定的著陸點就是考慮這兩個因素確定的。目前已確定的著陸點烏托邦平原曾經是一片海洋,如果海洋裡曾經存在過生命,天問一號很有可能在海洋沉積物中找到它們存在過的證據。下圖是正中央就是火星的烏托邦平原。

不過今天文章的主角不是天問一號,而是NASA的毅力號。 2020火星年最後一個發射的探測器美國的毅力號經過203天旅程後,NASA於美國東部時間2021年2月18日15:55(北京時間2021年2月19日4:55)宣布確認已成功登陸火星。並於2020次日,即今天發布了首張彩色照片(下圖),這是火星車懸吊著陸過程中由著陸器上的鏡頭拍攝的畫面,在平穩放下火星車後,著陸器就飛往別的地點著(zhui)陸(hui)了,這是NASA為了避免著陸器在著陸時吹起的灰塵捲進火星車機械部件而設計的先進降落方式。

而此次毅力號的任務目標就是天體生物學,任務非常明確,就是尋找火星生命去的!所以它選擇的著陸地點自然是最有可能存在過和保留著生命跡象的地點!經過數輪討論,最終選擇的著陸點是位於伊西底斯盆地邊緣的耶澤羅撞擊坑(又譯傑澤羅)。下圖白圈是預選著陸點的位置。

這個撞擊坑在當時產生了一個直徑約45公里的湖泊,圓圈左面的缺口是一個上游的入口河道,水沿蜿蜒的河道流入耶澤羅湖,並在入湖口沖刷出一個三角洲,而此次著陸地點就在三角洲附近。湖水沿右上角的出口流出,流入直徑1500公里的伊西底斯海(伊西底斯盆地,圖4的“火星儀”中左下角那個藍色的圓形區域)。

有進有出,很顯然這是一湖活水,在遠古時候(約35億年以前),這裡有合適的氣溫,湖里曾經充滿液態水,並且可能經歷過多次的沉積。如果生命的誕生具有普遍性,那麼那個時候的火星很有可能誕生過原始生命,毅力好將有可能在湖床的沉積物中發現生命的跡象。而這正是此次毅力號的主要任務。

此次毅力號火星車的一項重要任務,就是對著陸點附近的火表進行採樣,將獲取附近的沉積層中的土壤樣本並封存起來。但此次的毅力號並沒有上升器,因此無法直接把樣本帶回,因此會密封存放後由NASA後續專門發射取樣返回器帶回地球,預計會在10年內取回樣本。

需要用兩次火星航天任務來完成一次取樣任務,可見此次取樣有多重要。為了能挑選到合適的樣本,這輛聲稱價值27億美元的毅力號火星車上搭載了多種先進的科學儀器用於探測採樣點的岩石化學成分,更好地獲取更有可能存在生命跡象的岩石樣本。具體儀器見下圖,我已加註漢字,不再贅述。

特別值得一提的是除了搭載輔助採樣和拍照的各種科學儀器以外,這輛火星豪車上還搭載了一個迷你的大氣實驗室,用於測試直接通過火星大氣裡佔比95.3%的二氧化碳製造氧氣的效率的試驗儀。這是為將來的載人任務做的一項技術儲備,人工製造的氧氣除了能提供宇航員的日常呼吸所需,還能用於返航時的液氧​​阻燃劑的補給,這樣返回器就無需預留擁有返回的液氧阻燃劑,用火星製備的氧氣把液氧燃料瓶重新註滿即可,甚至著陸器都無需丟棄,直接著陸器返回器一體式設計,這將大大減輕著陸返回器重量,從而大大節省發射載人飛船所需的燃料。

除了火星車,這次毅力號還帶去了一個前所未有的玩意——火星無人直升機!這架直升機採用了雙螺旋槳的動力設計,火星空氣密度只有地球的1%,這對於靠空氣製造升力的螺旋槳直升機是個災難性的環境,幸好火星的表面重力也僅為地球的38%左右,但起飛依然比地球困難得多,因此這次可算是一次火星飛行的可行性實驗。

美國在太空探索上,始終是走在最前面的,不過科學探索是造福全人類的,而不單是某個國家,我們的征途是星辰大海,我們是地球人!因此,祝愿美國毅力號火星探測任務能完滿成功,也祝愿我們的天問一號所有任務也完滿成功!

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