“這將是人類邁出的巨大一步” ——英國《新科學家》雜志介紹“好奇”號火星探測任務(wù)
□方陵生 編譯
“好奇”號火星車是美國宇航局火星遠征計劃最近一次的重磅出擊，它將標志著我們與這顆紅色星球關(guān)系的一個重要轉(zhuǎn)折點。
這次火星探測任務(wù)是從去年11月25日正式發(fā)射“好奇”號火星探測車開始的。價值25億美元的“好奇”號是有史以來最雄心勃勃、最昂貴的火星探測任務(wù)，它攜帶了最先進的各種探測儀器和設(shè)備，它將在火星著陸點檢測是否曾經(jīng)有適合生命存在的條件，并在巖石中搜索生命曾經(jīng)存在過的跡象。它由放射性衰變的钚提供能源，而不是通過太陽能，它將每天24小時不間斷地工作，并在火星上度過冬天。
“這將是人類邁出的巨大一步”，紐約州康奈爾大學的史蒂夫·斯奎爾斯評價說。斯奎爾斯是參與2004年登陸火星不同地點的火星探測器“勇氣”號和“機遇”號任務(wù)的首席科學家。
在何處著陸經(jīng)多年斟酌
“好奇”號的安全降落是必須慎重考慮的事情。“在火星上著陸是很有風險的事情，”斯奎爾斯說道?！坝職狻碧柡汀皺C遇”號都是被裹在安全氣囊中以彈跳方式降落火星表面的，但以“好奇”號5倍的重量很容易穿破安全氣囊，“安全氣囊技術(shù)已達到我們能夠做到的極限，”斯奎爾斯說道，“空中吊車系統(tǒng)是解決這一問題的一個很好的方案?！?
這一超龐大的火星探測任務(wù)，也被稱為“火星科學實驗室”，并非一直是一帆風順的。一些工程問題上的困難，包括被稱為執(zhí)行器齒輪的電動機驅(qū)動問題等，迫使“好奇”號發(fā)射任務(wù)延遲兩年，并在本已極為龐大的預算上又增加了數(shù)百萬美元。“這一直是一種嘗試，”羅得島布朗大學的杰克·馬斯塔德坦承，“但是如果NASA這次能夠成功，就能證明人類擁有了可承受更大質(zhì)量的著陸系統(tǒng)，這對于下一階段火星登陸任務(wù)非常重要，即將火星上采集的樣本帶回地球?！?
在“空中吊車”放下火星車之前，通過拋棄一些負重量，使探測器稍作傾斜，以賦予它更大的空氣動力學控制能力，使得目標降落點控制在長度僅為20公里的橢圓形內(nèi)——只有“勇氣”號和“機遇”號的七分之一。此次項目負責人、加利福尼亞理工學院的約翰·格羅青格指出，因為著陸點越大，就更有可能遇到陡峭的山坡或巨石等不適合冒險降落的危險地形，“在火星探測史上第一次，我們未因受到工程技術(shù)的約束而在著陸點選擇上產(chǎn)生真正的爭議?！彼f。
經(jīng)過多年的慎重考慮，最后決定將著陸點定在火星赤道附近150公里寬的蓋爾環(huán)形山（又稱為蓋爾隕石坑）處。印第安納州圣母大學的拉爾夫·米利肯說道，“這是火星地表的一個深坑?！比绱司薮蟮纳羁咏Y(jié)構(gòu)是如何形成的？地質(zhì)學家們意見不一，但他們都認為，在深坑形成的過程中，肯定有某種形式的水的參與。這是因為山腳下的巖石是由粘土層和硫酸鹽層形成的，這兩者都離不開水，目前已經(jīng)確定這些巖石的形成在大約35億年前。
“如果火星上有湖，蓋爾環(huán)形山就有這個可能，”美國宇航局莫菲特場埃姆斯研究中心的戴維·布萊克說道，雨水、雪水或上升的地下水有可能在坑中匯聚起來，水分蒸發(fā)以后，粘土和硫酸鹽則可能留了下來。
美國宇航局的“好奇”號將超越之前在火星上“尋找水的蹤跡”的目標，在美國宇航局的偵察軌道器和“火星快車”探測器發(fā)回了火星在過去甚至現(xiàn)在有水的證據(jù)的照片之后，沒有人再懷疑在這個紅色星球上曾經(jīng)有過液態(tài)的水?！拔覀冎涝诨鹦菤v史上的某個時期，曾存在有大量的水?！泵桌涎a充道。
在蓋爾環(huán)形山尋找有機分子
“好奇”號將能夠比以往任何一次火星探測任務(wù)提供更多關(guān)于火星之謎的答案?！坝職狻碧柡汀皺C遇”號只能通過測量巖石的光譜，來檢測巖石中的某些特定元素，比如鐵?！昂闷妗碧栆矔鹦菐r石的元素化學成份進行檢測，但卻會以更先進的方法：在空中7米的高度，用激光轟擊巖石，然后對巖石電離化后產(chǎn)生的蒸汽光譜進行研究。如果發(fā)現(xiàn)重要的礦物元素，它會用機械臂上的鉆頭收集深達5厘米處的巖石樣本。
接下來，它會執(zhí)行一個之前只在地球上才能完成的壯舉：在巖石樣本中確定具體的礦物質(zhì)，如鐵硫酸或硫酸鎂。被研成粉狀的巖石將被放入一個稱為“舍曼”的儀器中，儀器將對巖石粉末拍攝X射線，并研究其產(chǎn)生的衍射圖。就像人的指紋一樣，地球上約7000種左右的礦物中，每一種都有一個獨特的X射線衍射圖的“簽名”?！吧崧鼤嬖V我們，火星上存在的所有礦物種類，以及每種礦物的儲量，”首席科學家布萊克說道。他說，對火星上各種礦物的分析，可提供這些礦物形成過程中火星環(huán)境中溫度、壓力、酸度等的許多重大線索。
所以舍曼可揭示蓋爾環(huán)形山是否是適合生命存在的地方。但是真的能在這里找到生命存在的蹤跡嗎？明確檢測生命存在的跡象將是一項困難重重的任務(wù)。所以，“好奇”號將通過尋找有機分子，盡最大可能尋找這一問題的答案。復雜的含碳分子不一定就是生命存在的信號，例如，它們也漂浮在星際空間的惡劣環(huán)境中，但正如我們所知道的，它們是構(gòu)成生命的基石。“好奇”號火星車上所載的各種儀器能夠檢測到只有十億分之四十濃度的有機分子?！八⒉皇且粋€直接的生命跡象，”格羅青格說道，“但如果它確實存在過，我們就有可能發(fā)現(xiàn)留存下來的有機化合物?！?
但要找到它們并非易事，就像其他幾次火星探測任務(wù)所表明的那樣。有機分子有可能隨著隕石降落火星，但無論是美國宇航局1976年的“海盜”號探測器，還是其2008年的“鳳凰”號探測器，都沒有發(fā)現(xiàn)什么。這可能是因為這些有機分子很容易被摧毀，困在巖石中的遠古有機物質(zhì)可能會被流過巖石的水破壞，有機分子分裂，產(chǎn)生二氧化碳氣體。如果有機分子被困在地表之下的巖石中，火星地核中的熱量也可能摧毀任何有機物質(zhì)，如果被困在火星地表上的巖石中，宇宙射線或過氧化氫等氧化物質(zhì)也會對分子造成破壞?！霸诨鹦巧蠙z測有機化合物好比大海撈針?！备窳_青格說道。
“好奇”號擁有更有利的成功機會，部分原因在于它所選擇的著陸地點，在地球上，有機分子往往被困在細小的微粒中，所以在蓋爾環(huán)形山附近的粘土層結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)有機分子的希望很大。
在“好奇”號登陸后不久，火星車將開始攀爬土堆，在攀爬過程中，它也會發(fā)現(xiàn)其他與水有關(guān)的特征，有水的地方是生命得以能夠立足的地方，包括曾經(jīng)有過水存在的溝渠等?！拔覀兿胍芯刻綔y的不只是一種，而是多種有可能適合人類居住的環(huán)境，”格羅青格說道。
尋找到任何類型的有機分子都將是一個巨大的成功?！昂闷妗碧柣鹦擒嚿系膬x器有希望發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于生命存在的跡象，例如一種名為SAM的工具包，可在火星上對樣本進行現(xiàn)場分析。研究人員最感興趣的是，SAM可以測量同位素碳12和碳13的相對豐度，由此推斷火星上碳基生命存在的可能性究竟有多大。地球上的生命形式更傾向于較輕的同位素，所以“如果測量到更多的輕碳，這至少與生物學上的假設(shè)相一致，”格羅青格說道，然而他還是告誡道，火星上的天然同位素豐度可能比地球上有所不同，這將使分析工作變得更為復雜。
此外，SAM將探測有機分子的手性，以尋找是否有來自生命存在的線索。許多分子都有“左手”與“右手”的不同形式，在非生物過程中，這兩種形式分子的數(shù)量是相等的?！暗谟猩嬖诘那闆r下，這兩種分子的比例就會不同，”法國巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學的米歇爾·卡巴尼說道，“如果左右分子的數(shù)量不等，我們就可以開始推測有生物源的存在。”
如果火星上蓋爾環(huán)形山有任何微生物生命存在的話，那么2012年8月將不同于以往任何時候，來自另一個星球的“飛碟”——6個輪子的以钚為動力的怪獸——“好奇”號將打破它們寧靜的生活。
NASA不希望令人感到失望
一些狂熱的火星迷們也許會問，那么為什么不派遣機器人直接在火星上尋找“小綠人”之類的外星人呢？
1976年，美國宇航局的“海盜”號系列探測器在1976年正是這么做的，它們在火星土壤樣本中留下了營養(yǎng)豐富的“套餐”，以吸引有可能生活在火星上的微生物，“營養(yǎng)套餐”中含有放射性碳，如果“食物”被消化，樣本中的輻射監(jiān)測儀就將檢測到所產(chǎn)生的氣體。
但最后卻沒有發(fā)現(xiàn)土壤中有機物存在的證據(jù)，沒有發(fā)現(xiàn)有外星生命存在的跡象。印第安納州圣母大學的拉爾夫·米利肯說道，“他們希望找到生命的跡象，但反饋的結(jié)果基本上都是否定的，火星上沒有我們所了解的生命形式?！币虼耍竺绹?0年里沒有再實施下一次火星任務(wù)。
25億美元打造的“好奇”號火星車將尋找與生命存在有關(guān)的有機分子和同位素，但美國宇航局仍然回避“生命”一詞?！懊绹詈骄植荒軐{稅人說，他們花了25億至30億美元在火星上尋找生命，然后說，'我們沒有發(fā)現(xiàn)生命，謝謝，拜拜’?！泵仔獱枴たò湍嵴f道。
“如果發(fā)布消息說，你正在尋找生命，即使它對于我們許多人來說都是非常重要的，但結(jié)果卻是一無所獲或模棱兩可的回答，人們會感到失望，”美國宇航局的火星顧問團前任主席、羅得島布朗大學的杰克·馬斯塔德說道。
馬斯塔德指出，“好奇”號和其他火星登陸任務(wù)都只能在有限的時間內(nèi)探索有限的區(qū)域，“好奇”號的降落點有可能曾經(jīng)是一個湖泊，但科學家已發(fā)現(xiàn)了其他可能有生命存在的地方，例如地表下面的熱液泉。“火星歷史的最初十億年里經(jīng)歷了環(huán)境的巨大變化，”加州理工學院的伯達尼·艾曼說道，“我們知道火星環(huán)境是多樣性的，所以很難說，我們找到的證據(jù)就能證明'火星上沒有生命’?！?
人類對火星的探測已有半個多世紀的歷史，經(jīng)歷了近距離掠過火星、繞火星運行、火星軟著陸、火星表面漫游4個階段。
美國的“探路者”號、“勇氣”號、“機遇”號和“好奇”號，是成功實現(xiàn)在火星表面進行移動考察的火星探測器。
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