直搗火星地下 尋找生命“蛛絲馬跡”

劉 霞

2017年12月07日08:49  來源:科技日報
 
原標題:直搗火星地下 尋找生命“蛛絲馬跡”

據美國國家航空航天局(NASA)官網報道,盡管“好奇號”火星車目前仍不舍晝夜地逡巡於火星表面,但該機構新一代火星漫游車已“蓄勢待發”。新火星車是NASA“火星2020”(Mars 2020)項目的關鍵部分。

如果一切按計劃進行,NASA將於2020年7月將其送上紅色星球,尋找遠古生命存在的“蛛絲馬跡”。盡管火星現在是寸草不生的莽荒之地,但在大約35億年前,這裡也曾有湖泊和河流,或也曾水波蕩漾,孕育過生命。

為省錢“舊瓶裝新酒”

乍看起來,新款火星漫游車與“前輩”“好奇號”並無二致。但毫無疑問,它更先進:它擁有7台新設備、車輪也經過重新設計,且自動化程度更高。

一個鑽頭將捕獲岩心,而一套帶有微型機器臂的緩存系統會把這些樣本封住,然后再將它們置於火星表面,為將來可能的樣本回收任務做好返回准備。返回地球上的實驗室后,研究人員就可以對其進行分析,從而判斷火星上是否曾存在過生命,同時也能了解火星上的環境對將來的人工作業任務是否存在威脅。

新硬件裝置目前正在NASA的噴氣推進實驗室(JPL)緊鑼密鼓地研制,“火星2020”任務也由JPL進行管理。新裝置包括“火星2020”任務的巡航階段和下降階段。巡航階段把漫游車送入太空﹔下降階段則是一台裝有火箭發動機的“空中起重機”,它會把漫游車送至火星表面。這兩階段最近已移交至JPL的宇宙飛船裝配設備內。

“火星2020”任務很大程度上依賴火星科學實驗室(MSL)此前為“好奇號”漫游車打造的系統設計和備用硬件,新漫游車85%的重量源於“好奇號”火星漫游車,真可謂是“舊瓶裝新酒”。

NASA火星探測計劃主任吉姆·沃特茲就直言不諱地表示:“有如此多硬件已經被設計甚至制造出來,是新項目的主要優勢,這不僅省時間、省錢,最重要的是降低了風險。”

高科技“伴身”捕捉生命“蛛絲馬跡”

盡管與“好奇號”有相似之處,但“火星2020”的目標卻大相徑庭。“火星2020”的各種設備將通過研究火星現在的地形,尋找古老生命的“蛛絲馬跡”。

為了實現這些新目標,新漫游車配備有一套尖端科學儀器。它將在微生物層面尋找生物印記。X射線光譜儀會瞄准食鹽大小的位置探測﹔紫外線激光器將檢測碳原子激光環散發出的“輝光”﹔透地雷達將成為首個探測火星表面之下情況的儀器,繪制火星表面之下10米深處岩層、水層和冰層的圖像。

新漫游車的智能硬件也得到升級,包括彩色攝像機、變焦鏡頭和可以蒸發岩石和土壤以分析其化學性質的激光器。“火星2020”項目負責人喬治·塔胡說:“新設備將以前所未有的方式收集科學數據。”

這些工具還將進行馬拉鬆式的採樣:漫游車會至少鑽20個甚至多達40個岩芯,為將來返回地球做好准備。

“火星2020”項目科學家肯·法利說:“地球以外是否存在生命是人類渴望想要回答的重大問題之一,我們從這次任務中收集的樣本中學到的東西,有可能回答我們在宇宙中是否孤獨這一終極難題。”

到“好奇號”沒去的地方看看

此外,為了讓漫游車更安全地著陸,JPL正在開發一種名為“地形相關導航”的新型著陸技術。當下降階段接近火星表面時,它將使用計算機視覺系統,將真實景觀與預先加載的地形圖進行比較,引導下降階段到達安全的著陸點。與之相關的名為“范圍觸發器”的相關技術將借助位置和速度數據,確定何時打開航天器的降落傘,借助這兩項技術,漫游車的著陸范圍會縮小50%。

“火星2020”項目進入、下降以及著陸負責人陳艾(音譯)表示:“地形相關導航著陸技術使我們能安全到達對‘好奇號’火星車來說太危險而沒有進行探測的地點﹔范圍觸發器讓我們著陸更接近對科學有用的區域。最新方法能最大程度地降低著陸錯誤,對於未來致力於取回‘火星2020’樣本的探測任務來說也至關重要。”

著陸地點三選一

選址是這一使命的又一個裡程碑。今年2月份,科學界將“火星2020”任務潛在的著陸點從八個縮小到三個,這三個地方代表了可能孕育原始生命的不同環境:名為“耶澤洛隕石坑”的古老湖床、東北流沙帶(此處的溫暖水域可能與地下岩石有化學作用)以及哥倫比亞丘陵(此處可能有溫泉)。《科學》雜志官網今年5月中旬報道稱,前兩個地點靠近古老的火山岩石,有助於同時執行另一重要任務——收集火星樣本﹔而哥倫比亞丘陵曾被“勇氣號”火星車探測過。

除了這三個地點都擁有豐富的地質條件,可能潛藏過往生命的“蛛絲馬跡”外,研究人員還兼顧了候選地點的著陸難度。最終著陸地點將於未來一年內確定。

法利說:“在未來幾年裡,‘火星2020’科學團隊將會衡量每個地點的優勢和劣勢,這是我們面臨的最重要的決定。”

(責編:趙英梓、熊旭)

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