火星上的一年：“毅力”号火星车在地质探索上大获成功

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自一年前登陆火星以后,美国宇航局的“毅力号”火星车已经穿越了超过3公里宽的岩石地形,利用自带的飞行棋完成了火星上的第一次飞行，并收集了六块珍贵的岩石样本。如果一切顺利,这些样本有一天会回到地球进行更多的研究 。“毅力号”于2021年2月18日在火星赤道以北的杰泽罗陨石坑着陆，它的目的是寻找火星过去可能存在生命的迹象。研究人员打算用这个耗资27亿美元的火星车在陨石坑附近的一个古老三角洲中 探索 ，曾经有一条河流流入这个三角洲，因此它充满了各种沉积物——科学家认为这是一个适宜生命生存的环境，但遗憾的是现在探测器还没有到达那里。

意外之喜在于，“毅力号”花了一年的时间在杰泽罗陨石坑底部移动并取得了许多令人惊讶地发现——其中之一是，陨石坑的底部是由数十亿年前的火山岩冷却固化后形成的。一些研究人员曾认为，这个陨石坑的底部是由风或水随着时间的推移沉积下来的沉积岩构成的，但探测器发现了的证据并不是这样。科学家可以通过分析火山岩内部元素的放射性衰变来确定这些岩石的年龄，如果“毅力号”的样本能够返回地球，研究人员将能够第一次确定火星表面岩石的年代。

“在火星车着陆之前，科学家们并不知道他们会发现一片火山岩地区”， 加州帕萨迪纳喷气推进实验室的科学家凯蒂·斯塔克·摩根： “我们在杰泽罗陨石坑的 探索 行动完成了任务。”

科学家们发现杰泽罗陨石坑的地面并不是他们所预期的那样，为了 探索 该地区的地质情况，“毅力号”磨碎了一块火星岩石并露出了新的表面。它看起来像地球上的一块火山岩，上面带有水流过岩石时形成的洞。这证明了火星车观测的是一块与水相互作用的古老火山岩，这意味着火星上曾经存在着一种适合生命生存的环境。 “这是这次任务的一个伟大时刻，” 斯塔克·摩根说 。“这些地方是寻找古代岩石生命迹象的理想之地。”

但当“毅力号”试图钻取岩芯时，岩石样本碎裂并滑出了取样装置。由于采样过程是全自动化的，科学家也无法提供额外的帮助，因此探测器最后只得到了一个空的管子，科学家们只能无奈地给它贴上“火星大气的样本”的标签。 “你不需要给火星列出一个愿望清单， ”麻省理工学院的地质学家波萨克乐观地说道， “火星会给你它想给你的东西。”

一个月后，“毅力号”成功地在杰泽罗陨石坑的一片岩层中钻出了第一对岩芯 样本 。这一片岩层有被水改变过的迹象，它覆盖了杰泽罗陨石坑的大部分区域。然后，“火星车”分别向南和向西行驶，绕过了一个叫做“塞塔”的被沙丘覆盖地区，又收集了两对样本(它会收集成对的样本，以增加其中一个样本返回地球的可能性)。负责该任务的科学家曾认为，塞塔地区的岩石是沉积岩，因为从视觉上看它们似乎是由不同的层组成的。但当“毅力号”在塞塔地区的岩石上进行钻探时，另一个惊喜出现了，这些地区的岩石也是火山岩。

“毅力号”利用各种仪器分析岩石的化学成分，发现了一种叫做橄榄石的块状矿物颗粒，这些橄榄石包裹在另一种叫做辉石的矿物中。这些矿物质通常存在于地球上的火山岩或火山地区。斯塔克·摩根说，“这有力地证明了塞塔地区的岩是由大量熔岩冷却而形成的。橄榄石晶体会先形成，然后沉入冷却岩浆的底部，然后辉石会在它们周围形成——形成沉积岩的层状岩石。”塞塔地区的岩石和杰泽罗陨石坑内部的岩石一样，也显示出过去曾与水相互作用的迹象。正如加州理工学院的地质学家谢勒在12月的地球物理联盟会议上报告的那样， “它们可能含有通过非生物过程产生的有机分子，就像在一些火星陨石中看到的那样。”

总而言之，“毅力号”将收集至少30个岩石、灰尘和大气样本。它将把它们放在多个地方，以供未来的任务回收，这可能是人类火星 探索 中第一次从火星返回的样本。将这些岩芯再送到地球将是一个复杂的过程，美国宇航局(NASA)和欧洲航天局(European Space Agency)正在就这项计划进行合作，这需要另一个火星车将样本捡起来，再用火箭将它们发射到火星轨道上，接着用宇宙飞船将它们捕获并带回地球，预计这项计划将在2031年之前进行。美国宇航局本月宣布，它已经选择了一家合作的企业来建造将把样本送入火星轨道的火箭。

米纳克什·瓦德瓦是亚利桑那州立大学的一名行星科学家，也是美国宇航局火星样本返回项目的首席科学家。他说:“ 我们终于迈出了从火星收集样本并有望带回样本的第一步，这让我超级兴奋，因为我们已经有了一些非常好的样本来评估火星是否存在古代生命的问题。”

尽管火星车到目前为止已经取得了不小的成功，但它要到达那任务目标中的那个三角洲的需求越来越大。现在，“毅力号”正以最快的速度向那里前进，本月的早些时候，它创下了在火星上长距离行驶的记录——在一天内行驶了240米以上。可即便如此，“毅力号”可能要到今年4月份才会到达三角洲。

时间是非常紧张的，因为“毅力号”火星车只剩下大约一个地球年的时间来完成它的主要任务:到达三角洲，在那里收集样本，然后回到到陨石坑的边缘，把它们放在某个安全的地方存放。与美国宇航局之前的火星探测器“好奇号”相比，“毅力号”的工作效率要高得多。“好奇号”自2012年着陆以来一直在 探索 盖尔陨石坑。

“我们必须继续前进，” 博萨克说道。

虽然大部分工作都很顺利，但除了最初收集岩芯的尝试失败外，也出现了一些小故障。去年12月，在一次探测取样中，一些岩石样本掉了出来并堵塞了探测器取样设备的机械装置，但幸运的是最终工程师们解决了这个问题。但最近几周，火星上的强风把灰尘和小石子吹进了“毅力号”的几个气流传感器并损坏了它们。

“毅力号”的小伙伴，名为“精巧号”的小型直升机，也将继续前行，但到目前为止，它已经在火星上进行了19次飞行，飞行距离总计超过3.8公里。目前，它被放置在“毅力号”的前进路线上，如果“毅力号”继续生存下去，它将被用于探测更多任务目标附近的信息。

团队负责人博萨克说， “我等不及了，我真的等不及了！”

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