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火星生命探索之旅,毅力号成功着陆,能否找到地外生命的证据?

火星生命曾经是一个热门的科幻题材,最近的一部相关的科幻大片大概应该可能是詹姆斯・卡梅隆的日漫改编科幻大片《阿丽塔――战斗天使》吧。

但其实关于火星生命的猜想并不是科幻作者首创,曾经很多科学家都认为火星很可能存在生命,甚至比地球人科技更发达的生命。其中一个原因是火星正好也处在宜居带内,由于质量和所处位置的缘故,在太阳系形成早期,火星的表面温度更早地冷却到适合生命生存的状态。

1877年,意大利天文学家通过天文望远镜发现了火星表面存在河流迹象,一些类似河道的暗线把一些类似湖泊的较暗区域连接起来,像极了人工挖掘的运河,火星上可能存在智慧生命开始在科学界流传。

不过随着人类探测器的到访,人们终于看清了火星的真面目,那里一片荒芜,别说智慧生物,连微生物都无法生存……

不过探测器也同时发现,火星表面曾经出现过海洋,地表奇特的地貌和风化迹象表明它曾经长时间存在过液态海洋,甚至发现现在的火星极地至今还保存着大量的水冰。因此,在火星地表干涸以前是否存在过地外生命成为新的研究课题,如果生命的存在是普遍的,那么这里将极有可能成为太阳系首个出现生命的星球!

这张火星地表的相片是好奇号火星探测车拍摄的一组相片拼接而成的,很显然这是一个湖床沉积干涸后形成的。

既然火星表面存在过液态的海洋和湖泊,那么是否存在过生命自然就是下一个命题了。因此,这次火星年的探测任务,多少都与火星生命迹象和火星水资源的搜寻有关,比如我国的天问一号火星探测器所选定的着陆点就是考虑这两个因素确定的。目前已确定的着陆点乌托邦平原曾经是一片海洋,如果海洋里曾经存在过生命,天问一号很有可能在海洋沉积物中找到它们存在过的证据。下图是正中央就是火星的乌托邦平原。

不过今天文章的主角不是天问一号,而是NASA的毅力号。2020火星年最后一个发射的探测器美国的毅力号经过203天旅程后,NASA于美国东部时间2021年2月18日15:55(北京时间2021年2月19日4:55)宣布确认已成功登陆火星。并于2020次日,即今天发布了首张彩色照片(下图),这是火星车悬吊着陆过程中由着陆器上的镜头拍摄的画面,在平稳放下火星车后,着陆器就飞往别的地点着(zhui)陆(hui)了,这是NASA为了避免着陆器在着陆时吹起的灰尘卷进火星车机械部件而设计的先进降落方式。

而此次毅力号的任务目标就是天体生物学,任务非常明确,就是寻找火星生命去的!所以它选择的着陆地点自然是最有可能存在过和保留着生命迹象的地点!经过数轮讨论,最终选择的着陆点是位于伊西底斯盆地边缘的耶泽罗撞击坑(又译杰泽罗)。下图白圈是预选着陆点的位置。

这个撞击坑在当时产生了一个直径约45公里的湖泊,圆圈左面的缺口是一个上游的入口河道,水沿蜿蜒的河道流入耶泽罗湖,并在入湖口冲刷出一个三角洲,而此次着陆地点就在三角洲附近。湖水沿右上角的出口流出,流入直径1500公里的伊西底斯海(伊西底斯盆地,图4的“火星仪”中左下角那个蓝色的圆形区域)。

有进有出,很显然这是一湖活水,在远古时候(约35亿年以前),这里有合适的气温,湖里曾经充满液态水,并且可能经历过多次的沉积。如果生命的诞生具有普遍性,那么那个时候的火星很有可能诞生过原始生命,毅力好将有可能在湖床的沉积物中发现生命的迹象。而这正是此次毅力号的主要任务。

此次毅力号火星车的一项重要任务,就是对着陆点附近的火表进行采样,将获取附近的沉积层中的土壤样本并封存起来。但此次的毅力号并没有上升器,因此无法直接把样本带回,因此会密封存放后由NASA后续专门发射取样返回器带回地球,预计会在10年内取回样本。

需要用两次火星航天任务来完成一次取样任务,可见此次取样有多重要。为了能挑选到合适的样本,这辆声称价值27亿美元的毅力号火星车上搭载了多种先进的科学仪器用于探测采样点的岩石化学成分,更好地获取更有可能存在生命迹象的岩石样本。具体仪器见下图,我已加注汉字,不再赘述。

特别值得一提的是除了搭载辅助采样和拍照的各种科学仪器以外,这辆火星豪车上还搭载了一个迷你的大气实验室,用于测试直接通过火星大气里占比95.3%的二氧化碳制造氧气的效率的试验仪。这是为将来的载人任务做的一项技术储备,人工制造的氧气除了能提供宇航员的日常呼吸所需,还能用于返航时的液氧阻燃剂的补给,这样返回器就无需预留拥有返回的液氧阻燃剂,用火星制备的氧气把液氧燃料瓶重新注满即可,甚至着陆器都无需丢弃,直接着陆器返回器一体式设计,这将大大减轻着陆返回器重量,从而大大节省发射载人飞船所需的燃料。

除了火星车,这次毅力号还带去了一个前所未有的玩意――火星无人直升机!这架直升机采用了双螺旋桨的动力设计,火星空气密度只有地球的1%,这对于靠空气制造升力的螺旋桨直升机是个灾难性的环境,幸好火星的表面重力也仅为地球的38%左右,但起飞依然比地球困难得多,因此这次可算是一次火星飞行的可行性实验。

美国在太空探索上,始终是走在最前面的,不过科学探索是造福全人类的,而不单是某个国家,我们的征途是星辰大海,我们是地球人!因此,祝愿美国毅力号火星探测任务能完满成功,也祝愿我们的天问一号所有任务也完满成功!

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