宇宙揭秘:火星車好奇號任務(wù)揭秘 嗅大氣尋甲烷

北京時間6月28日消息，據(jù)國外媒體報道，美國宇航局的火星科學(xué)實驗室(MSL)，即“好奇”號火星車目前正在飛往火星的路上，在不到一個月的時間內(nèi)它便將抵達(dá)這顆紅色星球，這輛重達(dá)1噸的史上最大的火星車也將踏上火星的土地。

好奇號火星車采用核動力，它的設(shè)計是希望能在火星上活動一些新的發(fā)現(xiàn)。為此，它將全方位展開行動，它會鉆探并分析火星土壤進行研究，尋找過去或現(xiàn)在水的線索，并確定這顆星球是否曾經(jīng)擁有過可以支撐生命生存的環(huán)境條件。

和好奇號相比，它的前輩們，美國宇航局先前的那幾輛火星車，如勇氣號和機遇號簡直相形見絀，至于1996年登上火星的第一輛火星車“索杰納”，好奇號的體型幾乎可以碾過它的身子。盡管好奇號的大身材讓科學(xué)家們得以加裝了10臺最新的探測設(shè)備，并且它能在火星表面漫游的距離也會遠(yuǎn)超它的前輩，但是要將這樣一個龐然大物安全送達(dá)火星也給工程師們提出了一項艱巨的挑戰(zhàn)。

美國加州理工學(xué)院的地質(zhì)學(xué)家約翰·格洛岑格(John Grotzinger)是好奇號的項目科學(xué)家，他說：“每次我們在火星上安放一輛新的火星車，我們理解火星地表性質(zhì)的能力就會突飛猛進?！?/p>

盡管科學(xué)家們現(xiàn)在還并不清楚究竟什么樣的發(fā)現(xiàn)正在等待著他們，但他們心中對于自己希望能發(fā)現(xiàn)什么可都是一清二楚的。事實上，好奇號在抵達(dá)火星地表之后最初幾周內(nèi)要做的安排都已經(jīng)被非常仔細(xì)的計劃好了。好奇號一著陸，心急的科學(xué)家們就已經(jīng)有著長長的一串地點列表希望好奇號前往調(diào)查。預(yù)計好奇號將于8月5日在火星降落，科學(xué)家們已經(jīng)急不可耐。

驚心動魄的降落

好奇號將首次使用一種被稱作“天空起重機”的輔助設(shè)備幫助降落好奇號將首次使用一種被稱作“天空起重機”的輔助設(shè)備幫助降落。當(dāng)好奇號沖入火星大氣層并迅速向地面墜落時，這一設(shè)備將會啟動反沖發(fā)動機幫助實現(xiàn)減速，它會吊起好奇號，懸停在距離地表約25英尺(約合7.6米)的高度，然后輕輕地將好奇號放置在火星地面上。這項著陸技術(shù)代表了目前人類技術(shù)的最高極限，重達(dá)1噸的好奇號也將因此成為人類送往火星地表著陸的最重的探測器。

不過這項新技術(shù)看來并沒有讓科學(xué)組的人們多么在意。格洛岑格說：“事實上我們對于我們能掌握這種引導(dǎo)下的大氣層再入技術(shù)感到非常興奮?！彼J(rèn)為這樣做可以讓研究人員們得以比以往更加精確地在指定的地點降落。他說：“人們對天空起重機技術(shù)感到擔(dān)憂，不放心，但實際上從安全角度考慮，這其實是一種更好的著陸系統(tǒng)。”

伸展胳膊

伸展胳膊

就像是新生兒需要伸展一下自己的胳膊一樣，好奇號在抵達(dá)火星表面之后會伸出它攜帶的設(shè)備進行測試。這輛火星車的最初6天工作日程已經(jīng)被計劃地細(xì)致入微。

對好奇號的作息生活安排需要確保它的所有設(shè)備能正常工作，確保能將土壤樣本的分析數(shù)據(jù)發(fā)回給地球上的科學(xué)家們。同樣是由于它的巨大和復(fù)雜性，先前的火星車一般在著陸后只需要一兩天的準(zhǔn)備后便可以正式開展探索工作，而好奇號的卻需要幾乎一周時間才能完成所有測試工作。

據(jù)格洛岑格表示，在抵達(dá)火星的第一天，好奇號將對它搭載的設(shè)備開展校正，并拍攝首張彩色圖像。他說：“相機會對著外面，這樣我們就能看一眼著陸地周圍美麗的景色，不管它指著哪個方向都行?！?/p>

而在第二天，好奇號會使用它所搭載的設(shè)備對著陸地的土壤成分進行考察并拍攝著陸點周圍的360度全景照片。在初期的檢查過程中，好奇號會選定感興趣的點。科學(xué)組可能會決定要前往一個新的地點，在那里做一些鉆探或取樣任務(wù)，并進行分析。

現(xiàn)在很有希望的是，好奇號可能會在一片沉積巖層基巖出露附近降落，若當(dāng)真如此將是令人興奮的。在地球上，這些巖石中常常保存著古代生物或有機質(zhì)遺跡的痕跡。如果火星上也有類似的東西，在這樣的地方就有可能被發(fā)現(xiàn)。

在經(jīng)過最初的幾天之后，好奇號便會結(jié)束其初期的測試階段。格洛岑格表示：“在此期間我們會用到火星車上搭載的每一樣設(shè)備，這樣我們就有了把握，急著去開始科學(xué)考察任務(wù)了。”

尋找甲烷

尋找甲烷

在過去的10年內(nèi)，科學(xué)家們注意到在火星大氣中存在著甲烷氣體，這讓他們感到非常奇怪。甲烷是一種簡單的化合物，它之所以會引起科學(xué)家們的注意是因為一般而言這種氣體在大氣中不穩(wěn)定，因而并不能長期存在，而需要持續(xù)不斷的補充才能保持穩(wěn)定的含量。盡管火山噴發(fā)活動會產(chǎn)生甲烷氣體，但是在地球上，活著的生命體同樣是產(chǎn)生這種氣體的主要來源。這樣的來源也可能存在于火星上嗎?

和往常一樣，有關(guān)這個問題的答案同樣存在爭議。一些科學(xué)家表示他們絕對已經(jīng)探測到了甲烷氣體的存在，但是與此同時另外一些科學(xué)家則表示他們并沒有能探測到這一氣體的存在。而此次好奇號就將有望最終確認(rèn)這一爭論的結(jié)果。

在好奇號著陸后的前10天內(nèi)，這輛火星車將會根據(jù)指令“抬起頭”，嗅嗅空氣的“味道”。好奇號身上攜帶有一臺專門的設(shè)備，可以對有機質(zhì)和大氣中的氣體成分進行分析，尋找甲烷存在的蛛絲馬跡。

格洛岑格表示：“如果火星大氣中存在甲烷，這將是一項重大的發(fā)現(xiàn)?！边@樣一個發(fā)現(xiàn)將增加人們對于今日的火星上可能存在活體生命的看法。

甚至即便好奇號在它最初的嗅探中沒有檢測出任何東西，那也并不能就此否定甲烷說。因為這種氣體可能是間歇性出現(xiàn)的，隨著季節(jié)性變化而變化。因此，出于這樣的考慮，好奇號會繼續(xù)對火星空氣成分進行檢驗，這樣的檢驗將至少持續(xù)一個火星年(即地球上兩年)。而如果到了那個時候檢測的結(jié)果仍然是零，那么科學(xué)家們就將不得不回到最初的地方，重新開始檢查為什么他們最初會認(rèn)定火星大氣中存在這種氣體的。

著陸區(qū)

著陸區(qū)

好奇號將在火星伽勒隕石坑內(nèi)著陸，這是一個古老的隕石坑，形成距今已有約35~40億年。這片區(qū)域已經(jīng)被火星軌道上的衛(wèi)星詳細(xì)觀察過，但是這里的巖石似乎擁有一些令人好奇的性質(zhì)組合：它們看上去非常明亮，但是與此同時它們卻又很容易被加熱升溫。

一般而言深色的巖石會比較容易吸收熱量從而導(dǎo)致快速的升溫，如熔巖流。而淺色的巖石一般都是多孔的，其中充滿空隙，因此其散熱性應(yīng)當(dāng)相當(dāng)好。因此，確定著陸區(qū)巖石的組成成分將是好奇號著陸之后面臨的第一項主要挑戰(zhàn)。

項目科學(xué)家格洛岑格說：“剛抵達(dá)火星表面我們就直接到了一處我們非常感興趣的地點?！?/p>

科學(xué)家們認(rèn)為在數(shù)十億年前，伽勒隕石坑曾經(jīng)充滿了水，正是這些水的存在才讓好奇號今天的著陸區(qū)巖石變得如此多孔而明亮。一種可能性是在后期有水在這里的巖石中流過，留下了礦物沉積，使其密度增加并更易于儲存熱量。好奇號的考察將有希望幫助揭開有關(guān)這一區(qū)域曾經(jīng)有水的歷史。

年輕的隕石坑

年輕的隕石坑

當(dāng)好奇號的輪子駛上火星的土地之后，它將計劃向著位于隕石坑中央的夏普山攀登(Mt. Sharp)。在它駛向山腳下的過程中，好奇號可能會路過一些較小的次級隕石坑，它們是在最近的10萬年內(nèi)形成的。這些隕石坑可能會在撞擊中暴露出下層的巖石，科學(xué)組希望能借助這些隕石坑對這一地區(qū)的地質(zhì)情況有一個比較詳細(xì)的了解。

盡管好奇號裝備了鉆頭，但是這樣新鮮的撞擊坑將可以提供現(xiàn)成的理想窗口，讓我們得以一窺火星地表淺下方的基巖情況并確定這些巖層的組成，這一過程中將可以確定出很多礦物組分，這些信息將有助于評估這一地區(qū)的地質(zhì)歷史。

頁硅酸鹽

頁硅酸鹽

在著陸6~9個月后，好奇號火星車應(yīng)當(dāng)已經(jīng)抵達(dá)了夏普山的山腳下并開始向上攀登。這座高出周圍3英里(約合4800米)的山塊實際上看上去更像是夏威夷那樣的盾狀火山。它的坡度很緩，因此火星車可以攀爬，只要沿著山坡向上行駛就可以了。

在靠近山腳下的地方，好奇號應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)頁硅酸鹽，這是一種粘土礦物，它們一般是在富水的環(huán)境下生成的。對這些礦物進行的考察將提供曾經(jīng)流淌在這一地區(qū)的水源的詳細(xì)信息，如這些水的酸度大約有多少?如果這些水是比較中性的，這將為火星上曾存在生命的可能性加分。

粘土同時還是過濾有機化合物的良好介質(zhì)。好奇號屆時將會使用抓手進行取樣化驗，搜尋有機碳化合物的蛛絲馬跡。但如果沒有找到碳，也不能完全排除這里曾經(jīng)存在生命的可能性。

即便在地球上，一個我們早已確認(rèn)存在著無數(shù)生命，并且在過去的數(shù)十億年間都一直在此繁衍生息的星球上，有機碳遺跡也是很難保留下來的。存在的一個問題是，從巖石中流過的水流可能早已將可能曾經(jīng)存在的有關(guān)生命的線索沖刷得一干二凈了。

項目科學(xué)家格洛岑格說：“在地球上我們學(xué)到了重要的一課，那就是有水的地方就有生命，但是有水的地方它也會毀掉任何證明生物存在的化學(xué)痕跡?！?/p>

奇怪的裂隙

奇怪的裂隙

一旦好奇號開始攀登夏普山，它計劃前去幾個奇特的地點展開考察。

翻過一座山脊之后，好奇號會突然遇到一個巨大的裂隙系統(tǒng)。這些裂隙系統(tǒng)是地質(zhì)活動導(dǎo)致地面開裂時形成的，它讓地面開裂，形成一個巨大的長方形，上面遍布深深的裂隙。在過去的數(shù)百萬年間，這些裂隙中已經(jīng)被填滿了礦物。

之所以這一裂隙系統(tǒng)會引起科學(xué)家的關(guān)注是因為這樣一道裂隙系統(tǒng)可能可以為曾經(jīng)存在的生命體提供理想的地下居住環(huán)境。好奇號將使用鉆頭鉆透這些裂隙中的沉積層并進行取樣，或許這就將揭開古代火星生命生活在地下環(huán)境的證據(jù)。

好奇號火星車科學(xué)組希望它能在登陸火星后兩年之內(nèi)抵達(dá)這一地點展開調(diào)查。

下一步?

當(dāng)好奇號火星車達(dá)到了兩年的設(shè)計使用壽命時，它應(yīng)當(dāng)已經(jīng)完成了原定的科學(xué)任務(wù)。

項目科學(xué)家格洛岑格表示：“在官方合約到期之后，我們基本就等于是在靠借來的時間進行工作?！?/p>

然而那時候預(yù)計好奇號才只是爬到了夏普山的半山腰而已，因此科學(xué)組希望宇航局能網(wǎng)開一面，給好奇號充分的支持經(jīng)費，讓它得以繼續(xù)自己的探險之旅。

過去執(zhí)行的火星車計劃已經(jīng)充分證明了它們質(zhì)量的可靠性。好奇號的前輩——美國宇航局的勇氣號和機遇號火星車的原定設(shè)計使用壽命僅有3個月，但是最終勇氣號在火星上勤奮工作了6年之后才最終停下腳步，而它的孿生姊妹機遇號直到幾乎8年之后的今天仍然在這顆紅色星球的表面到處游蕩考察。

因此只要條件允許，控制人員都希望能讓好奇號登上山頂，科學(xué)家們急切地想要尋求有關(guān)火星水源之爭問題的最終解決。對這一地區(qū)的考察將讓科學(xué)家們了解這一問題的答案：為何火星會從過去溫暖濕潤的環(huán)境變成今天這樣寒冷干燥?這一問題目前仍然有待進一步的回答。

根據(jù)任務(wù)設(shè)計，好奇號的目的是尋找火星上的宜居環(huán)境，因此即便它沒有找到任何有機質(zhì)，對于科學(xué)家們而言仍然將是有價值的。

在地球上，生命的演化時刻受到環(huán)境的制約和影響。如果生命從未在火星萌發(fā)，將這兩顆相似卻又命運迥異的行星進行比較，將對加深我們對生活其中的生物圈的認(rèn)識產(chǎn)生極大的裨益。

格洛岑格提到了進化生物學(xué)家史蒂芬·戈爾德(Stephen Jay Gould)的一個思想實驗：如果你能將地球生命進化的歷史膠帶卸下，倒帶并重新來過，其中究竟會有多少將是無可避免要發(fā)生的?又有多少部分是由一些歷史偶發(fā)事件所決定的?

格洛岑格說：“飛向火星就像是你重新更改這盤生命演化的帶子，你可以借此一睹一顆類地行星早期的演化史，它和地球真的很像?！?/p>

火星車好奇號升空

據(jù)國外媒體報道，8月6日，被塞進“火星科學(xué)實驗室”飛船的美國宇航局的火星車“好奇”號，將以每小時1.32萬英里(2.12萬公里)的速度急速飛向火星表面，而且只有6分鐘時間用來減速，進行軟著陸。另外，它在下降過程中角度要大小合適，這樣才能確保著陸成功，一位美國宇航局的科學(xué)家把這比喻成是需要從洛杉磯把一顆高爾夫球準(zhǔn)確無誤地?fù)袈涞教K格蘭圣安得烈高爾夫球場的球洞里，這將是一次最棘手的登陸嘗試。

去年11月26日，這枚火箭成功搭載“好奇”號升空

該任務(wù)的進入、下降和登陸(EDL)階段從“火星科學(xué)實驗室”飛船的高度達(dá)到火星大氣層的最頂端開始，這個高度大約位于登陸區(qū)蓋爾隕石坑上空81英里(131公里)處，最終“好奇”號將在這顆紅色行星表面安全著陸。在進入、下降和登陸階段，這艘3噸重的飛船將從在這顆行星的大氣頂端的每小時大約1.32萬英里(2.12萬公里)的速度，迅速減速到在地面的靜止?fàn)顟B(tài)。急速減速的大部分工作需要通過大氣摩擦來實現(xiàn)。最后階段一個降落傘將會展開，“好奇”號從飛船中彈出，并利用尼龍纜繩把它拴在擁有減速火箭的天空起重機上。該船將在火星上空盤旋，慢慢把火星車送到這顆紅色行星表面。

搭載“好奇”號火星車的“火星科學(xué)實驗室”飛船將以每小時1.32萬英里(2.12萬公里)的速度撞上這顆紅色行星的大氣最頂層

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