从表面上看,火星似乎是一个干燥、荒凉且布满尘土的世界,没有半点生息。但科学家并不这么认为,火星也曾是一个温暖湿润并且拥有大气层的星球。这段宜居史甚至持续了数十亿年,按理足以孕育出生命,但我们依然无法确认火星上是否曾经有生命出现过。
火星盖尔陨坑全景照
最近几年,科学家不断加大努力,希望进一步了解火星及其古代适居性。美国宇航局的“机遇”号和“勇气”号虽然已经光荣退役,但“好奇”号仍在执行任务。宇航局的“洞察”号也已经登陆火星。不过,这颗着陆器的任务并不是搜寻生命或者宜居性证据。
超高分辨率成像科学实验照相机(HiRISE)拍摄的盖尔陨坑照片。现在,“好奇”号火星车正对这个陨坑进行勘测
“好奇”号正在盖尔陨坑跋涉,搜寻几十亿年前火星曾出现生命的证据。盖尔陨坑是一个干涸的湖床。科学家表示这里是搜寻生命证据的理想所在。在一份新闻稿中,宇航局“好奇”号项目科学家、宾夕法尼亚州立大学地球科学教授克里斯托弗·豪斯表示“好奇”号进行着一项具有突破性的探索任务。他说:“盖尔陨坑曾是一个湖泊。在这个陨坑里,‘好奇’号发现了泥岩层。在100万年甚至更长的时间里,盖尔陨坑一直有水存在。”
盖尔陨坑湖泊模拟图,周围的融水流入陨坑
之所以将盖尔陨坑作为“好奇”号的勘测对象是因为它是一个非常复杂的所在。盖尔陨坑是一个湖床,这意味着“好奇”号能够从其矿物质中挖掘火星适居性的线索。曾经的湖泊最终被沉积物覆盖,沉积物随着时间推移变成岩石,而后不断遭到侵蚀。同样的过程造就了盖尔陨坑中央的夏普山。夏普山也是“好奇”号的重要勘测对象。
“好奇”号火星车2012年8月23日使用桅杆相机拍摄的夏普山脚下地貌。夏普山是这辆火星车的最终目的地
豪斯指出:“包括曾经穿过这里的地下水在内,整个系统持续的时间可能达到10亿年,甚至更长时间。陨坑内的裂缝充满硫酸盐,说明很久之后水才穿过这些岩石。此时的火星已不再形成湖泊。”
豪斯与“好奇”号火星样本分析仪(SAM)项目组、沉积学与地层学研究小组合作。SAM项目组利用仪器加热岩石样本,同时利用质谱仪测量被加热样本释放的分子,分子的质量能够帮助科学家确定所释放的气体的类型。
豪斯和其他科学家对硫酸盐和硫化矿物产生的含硫气体尤为感兴趣,因为黄铁矿(最常见的硫矿)等还原硫矿的存在说明古代火星曾出现适居环境。造成这种关联的部分原因在于黄铁矿需要有机物的存在,才能在沉积物中形成。
火星夏普山脚下,“好奇”号伸出机械臂,在岩石上钻孔以采集样本。这幅图片由“好奇”号桅杆相机2015年7月30日拍摄的照片拼接而成
豪斯教授是沉积学与地层学研究小组的负责人。从名字我们不难猜出,这支团队研究火星表面的岩层,并试图了解它们的形成环境。此外,豪斯也参与了“好奇”号任务的规划工作。每个月,他都要与世界各地的科学家举行几次电话会议,商讨第二天的“好奇”号探索任务。
豪斯表示:“参与日常的操作和决策是一件很有趣的事情,例如在哪些区域展开测量?前往哪一区域?在时间有限的情况下,是否应将某项特定的测量作为优先事项?‘好奇’号每天的工作都受其电量限制。我们要确定这辆火星车需要多少能量。这是一个难得的学习过程,有助于我们了解如何执行各项任务。能够与来自世界各地的科学家们合作,也是一个难得的机会。”
截至2017年6月5日,“好奇”号火星车在1717个火星日的行进路线
豪斯表示我们生活在一个行星学的黄金时代,一个既让人感到兴奋,又让人感到困惑的时代。“我们每前进一步,都会进入一个全新的领域,发现新的岩石和需要解答的新疑问。每前进一步,等待我们的都是一个全新的世界。很多时候,在你仍思考几个月前出现的问题时,你却不得不面对这样一个事实——全面的地貌展现在你的面前。几个月前的问题要继续研究,新一天的工作也要出色完成。”
“好奇”号的火星样本分析仪对泥石样本中的小有机分子进行测量
在豪斯眼里,火星是一个令人着迷的世界,一个科学家已经有着深刻认知的世界。现在的火星仍是一颗活跃的星球。此外,我们深知过去的火星还很可能存在适居环境。豪斯说:“‘好奇’号等任务证明火星曾出现适居环境。此外,这些任务还表明火星将延续它的活跃,存在甲烷释放和地质活动的可能。在不是很久前,火星还可能出现火山喷发。作为一颗活跃的陆地行星,火星并不像太阳系中其它星球那样与地球存在巨大差异,因此它注定会引起科学家的浓厚兴趣。
科学家发现火星的甲烷浓度在10亿分之0.24到0.65之间,在北半球夏末达到峰值
豪斯是对的。虽然火星干燥、荒凉、冰冷并且毫无生息,但在太阳系内,它与地球的相似度远远超过其它星球。在我们的太阳系,水星和金星距太阳太近,环境如同地狱,木星像一个巨大的放射性气球,其它行星和卫星远离阳光照射,近乎冰冷的死星。
很久以前,盖尔陨坑曾出现一条河流。石块在河水中不断滚动,最终变成了照片中的鹅卵石。这些鹅卵石是“好奇”号在勘测时发现的
“好奇”号的勘测任务将继续加深科学家对火星的认知。2014年,这辆火星车探测到甲烷峰值。甲烷往往与有机过程有关。同年,“好奇”号发现了有机碳化合物。2013年,它发现了一个古代火星河床的证据,证明这颗红色星球表面曾出现液态水。
“好奇”号2012年8月登陆火星,现在仍十分健壮。按照原定计划,“好奇”号要服役687天。现在,2500天过去了,这辆火星车仍在卖力工作。“好奇”号发现了火星的大量秘密,它将一直服役下去,直到放射性同位素热电发电机耗光燃料。
翻译:牛树军
编辑:黄雯镱
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