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Aug 2, 2020 1:15 AM ET

美国宇航局新的火星探测器即将开始寻找古代外星生命


美国宇航局新的火星探测器即将开始寻找古代外星生命

iCrowd Newswire - Aug 2, 2020

毅力最大的目标是挖出样品,有一天带回地球

7月30日,一辆六轮美国宇航局的一辆SUV大小的火星车将踏上火星之旅——这是破译红色星球过去秘密的开始。火星车配备了一套仪器和精密的钻井系统,负责回答一个令科学家困惑了几个世纪的问题:火星曾经拥有过生命吗?

这辆名为”毅力”的火星车是美国宇航局迄今为止最雄心勃勃的行星任务之一。机器人不仅设计用于分析火星岩石的过去生命迹象,而且火星车还将缓存数十个样本,以留在火星表面的某个地方。这些样品将在火星上经受住未来十年的天气,等待另一个机器人航天器到达、拾起它们并爆炸的日子。然后,这些样本将返回我们的星球,渴望的科学家将在那里等待接收它们。

这都是被称为火星样本返回的艰巨行动的一部分。目标是将原始的火星物质带回地球,在那里我们可以在复杂的实验室里研究它们。”如果你想确认生命存在于地球之外,你也许不能用今天可以飞行的任何仪器来做到这一点,”毅力项目科学家、加州理工学院教授肯尼思·法利告诉《Verge》。。“你真的必须把样品带回实验室。

毅力只是样品返回过程中的第一步,极其复杂。如果成功,毅力将整齐地包装几十个火星表面的样本,有一天可能会看到地球。他们可能会告诉我们火星上是否存在生命,或者火星上是否一直是一个贫瘠的星球。麻省理工学院的地球生物学教授Tanja Bosak是这次任务的参与科学家,他告诉《Verge》杂志说:”这是一个从火星上已知地点获取样品的独特——真是一生一次——机会。

在火星上寻找生命

1976年,美国宇航局派出两个登陆器,称为维京1号和维京2号,到火星表面积极寻找生命迹象。虽然两人对火星了解很多,但他们没有发现任何令人信服的证据,证明火星上曾经存在过生命,这一点在搜寻中一时都打消了。但事后看来,维京登陆者没有做好回答这个最终问题准备。”与我们今天所了解的相比,他们对如何真正寻找生命没有非常复杂的理解,”法利说。

美国宇航局对”维京”号着陆器进行了跟踪,轨道飞行器从上面研究了火星,以及爬过火星表面的漫游车。随着时间的推移,火星的过去出现了一个新的肖像。由于这些航天器的数据,科学家们意识到,35亿年前,液态水湖泊和河流点缀着地球表面。地球上的流动水也许是地球上生命最重要的成分;许多科学家想知道,如果这个郁郁葱葱的火星过去也托管生物。

来自美国宇航局最新漫游车”好奇号”的数据为寻找生命注入了活力。2012年,好奇号仪器被扔进一个名为”盖尔火山口”的盆地,很快确定该地区曾经是一个巨大的湖泊。法利说:”在存在这种环境的同时,在地球上,类似的环境不仅适合居住,而且会有人居住。”在地球上非常相似的环境下会有生物体。

图片:美国宇航局
杰泽罗火山口的假彩色图像,从美国宇航局的火星勘测轨道器上看

快进到今天,美国宇航局选择了也许最诱人的毅力探索的地方:火星上一个叫杰泽罗火山口的地区。科学家们相当肯定,这个陨石坑曾经是一条流入湖中的流动河流的家。流动的水可能把沉积物和其他矿物质带进湖中,为微小的生命形式提供生长所需的正确的化学配方。

美国宇航局喷气推进实验室负责毅力的副项目科学家肯·威利福德(Ken Williford)告诉《Verge》杂志:”我们将从轨道上看到,从轨道上看,这是一个非常、非常适宜居住的环境。“如果那个湖中有微生物,他们就有机会殖民,特别是,在湖边,你经常在地球上发现池塘渣,或者这种只是池塘或湖边的绿色果子。这就像我们的圣杯。

火星挖掘

一旦毅力进入杰泽罗,狩猎将进行所谓的”生物签名”。生物符号可能是由生物形成的岩石、矿物或结构。它可能是由生物过程或有机物产生的化学物质——由碳和氢构成的分子,构成地球的所有生命。找到一个生物签名将是令人难以置信的, 而找到多个类型在一个位置将是一个头奖。

图片:美国宇航局
用它的主要机械臂延伸,钻进火星表面,对毅力进行艺术渲染。

毅力是用七种仪器装扮的,当火星车勘测火星地形时,它们中的大多数都会寻找生物签名。它们包括摄像机、雷达、激光等。毅力也有几个边项目。一种名为MOXIE的仪器将尝试将火星大气中的二氧化碳转化为氧气——这项技术对于未来的火星人类探险家可能有用。最耀眼的新增是一架小型直升机,它将尝试飞过稀薄的火星大气层。

毅力的真正检验是它的采样系统。威利福德说:”样品返回方面是火星2020年的最大激励目标。”这是我们的理由。机械臂将从漫游车前部向外延伸,并钻入表面,使用九个钻头之一。钻探材料将被洗牌成43个钛样品管之一,毅力带到火星。一旦填充,一个管被带到漫游者的肚子,其中另一个

em+ 机械臂拍摄样品的照片,密封,然后储存在以后。

整个科学家和工程师团队将决定毅力演习的地点和时间。他们试图尽可能多地计划, 但这一切都取决于毅力在杰泽罗火山口内降落的确切地点。一旦在地面上,漫游者就可以分析周围环境,并突出感兴趣的关键领域。这些团队正在搜寻某些类型的岩石,如碳酸盐,这些岩石从杰泽罗火山口边缘周围的轨道上被看到。他们还希望发现凹凸不平的层土土堆,被称为频闪石。当蓝藻的垫子捕获微小的沉积物,形成分层的岩层时,在地球上的浅水环境中形成岩层。火星上的类似结构将提供诱人的钻探点。

 

最终,钻探决定需要几天到几周的讨论,科学家们会权衡数千种不同的因素。Bosak 说:”每个样品都非常有价值,而且确实是那种样品。”但是,虽然有价值,我们也可以瘫痪:’哦,这是有价值的东西在拐角处可能吗?我们仍在研究到底足够好的东西,因为也许在拐角处会更糟。

风化火星

目标是获得至少20个不同材料的样本,可以返回地球有一天,虽然选项是在那里填补所有43管。”如果你问所有的工程师,它是43,”埃里克阿吉拉尔,系统测试台经理和助理产品交付经理的样品缓存系统毅力在NASAJPL,告诉Verge。“我们希望每个人被带走和工作,并获得一个样本,然后让科学家很难决定哪些回来。

图片:美国宇航局
工程师在发射前将钛样品管装载到毅力中。

在某个时候,科学家将决定将样品管掉在火星表面的某个地方。他们可能会决定将管子倾倒在一和二,或者很可能在一个大的分组在一个平坦的表面某处。由于它们由钛制成,样品容器应该能够承受火星寒冷的环境,以及任何潜在的沙尘暴,而不会丢失里面的珍贵内容。它们也被漆成白色,以防火星上的东西升温。阿吉拉尔说:”我们不想让这些东西在火星表面过热,尽管火星表面仍然很冷。”但在阳光直射下, 它也可以变得相当热。总之,美国宇航局声称,这些管子将能持续长达20年,而不会退化。

这将是关键,因为这将是一个漫长的等待,直到后续任务。美国宇航局和欧洲航天局正在共同努力,帮助加快速度。任务可能会派另一个火星车去火星收集样品,然后把它们送到火箭上,火箭可能会与另一个在轨航天器相遇。然后,该航天器将带着样品开始返回地球的旅程。这将是令人难以置信的复杂,科学家正在寻找一个可能持续长达十年的等待。

 

但是,如果一切成功,结果可能是巨大的。一旦进入地球,科学家将能够采集样本,并把它们切成薄薄的岩石片。威利福德说:”我们最终把它擦亮,直到它比一张纸薄,这样你才能通过它发光。”这可以让你看到非常,非常小的东西,个别微生物细胞的大小。我们目前还没有真正做到这一点,我们可以在火星任务飞行的仪器。但是,如果我们把样品拿回来,我们就可以了。

进入启动板

还有很多工作要做,但到了这个地步,对于毅力团队来说,这是一个成就。几十年来,火星样品返回任务的想法一直是科学家们的主意。威利福德说:”人们会笑说,我们总是离火星样品返回还有10年。”这是玩笑,因为这是人们至少自阿波罗时代以来一直想要做的事情。

由于毅力使命的性质,必须采取许多额外的预防措施。最重要的是,火星车必须非常干净,以避免火星受到任何污染。工程师们将火星车烤成300华氏度(150摄氏度),以彻底消毒。”当我们收集样本时,我们必须确保当我们打开它,并询问它可能的古代微生物生命,我们不说,’嘿,大新闻快讯,我们发现火星上的生命!来发现,它实际上是从地球搭车的东西,”穆格加斯特里克,在美国宇航局JPL的行星保护的毅力的牵头人,告诉Verge。

图片:
美国宇航局阿特拉斯五号火箭,由联合发射联盟操作,将发射毅力到火星。

在发射准备的最后阶段,COVID-19大流行袭击了,迫使工程师们完全修改他们的计划。该团队轮班工作,以强制进行社会疏远,并增加了额外的清洁和消毒预防措施,以确保他们不会将病毒传播给同事。火星车去火星时也有挣扎。预定发射的阿特拉斯五号火箭在6月份的一次测试中遇到了一些问题,迫使该团队将发射时间推后数周。今年夏天,当火星和地球在轨道上最接近时,只有一小段时间可以坚持不懈地发射。如果火星车在8月底之前不能发射,美国宇航局可能要再等两年才能再试一次。

毅力现在离预定于美国东部时间7月30日上午7:50的发射时间。该车将从佛罗里达州卡纳维拉尔角起飞,在飞往火星的途中保持毅力,预定抵达日期在2021年2月的某个时候。同月,另外两艘航天器将抵达火星:由阿联酋制造的”希望”号轨道飞行器和中国”天文一号”任务,其中还包括一个火星车。

明年2月,毅力将下降到火星,一个大胆的壮举,只有8个任务已经成功地完成了。这将是旅途中最令人痛心的部分,通常被描述为七分钟的恐怖。但是,如果毅力能够一下子地下地,真正的工作就可以开始了。无论毅力是否找到生命,它能否让我们了解太阳系和宇宙的本质。

“核心问题’有生命

其他行星?’-它真的归结到:生命的起源是某种神奇的火花,只发生令人难以置信的很少,或者,这是不可避免的事情吗?”我们能做的就是,我们可以去火星上自己的太阳系中这样的地方,问一个问题,’生命无处不在吗?

 

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Loren Grush



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