火星的最新訪客——洞察號:為什麼我們要不停地去火星?

  幾個世紀以來,人類一直注視著火星,夢想著在它灰濛濛的橙色表面上可能會有著什麼。隨著我們望遠鏡技術的改進,我們獲得的這顆紅色行星的圖像也越來越清晰,但是科學家們也並不總是能夠準確地解釋這些不斷增多的細節。第一個近距離觀察火星的任務是“水手4號”(Mariner 4),它向地球傳回了一些模糊的隕石坑圖像,但隨後那些成功的任務更清晰地描繪了火星塵土飛揚、巨石遍佈的現狀(飛往火星的航天器總體失敗率高達50%)。

  最近,科學家們發現了證據,證明這顆行星在古代曾有過更溫暖、更溼潤的環境氣候,這種環境有存在類地生命的的條件,所以對火星生命的探索仍在繼續,只不過這種探索現在已經延伸到了過去罷了。而且這顆行星從地質構造運動中獲得的物質比地球少,所以它的構成可以告訴科學家太陽系的形成。

  美國國家航空和宇宙航行局(NASA)的“洞察號”(InSight Mars)於11月26日(週一)著陸,它將比之前的任何任務都更深入探索火星內部,瞭解火星內部。與之前的許多漫遊者和軌道飛行器相比,InSight是一個較小的任務,但對於探索我們的行星鄰居的機器人發射系列來說,它是最新的一個。

  11月21日,NASA行星科學部代理主任洛裡·格萊茲在一場關於洞察號的新聞發佈會上表示:“火星真的是一個無與倫比的近地天然實驗室,我們真的很想知道太陽系中岩石行星的多樣性的是怎樣來的——這些岩石行星都非常不同,每一個都有自己獨特的地方,試圖理解它們最後為什麼變得如此不同是一個非常重要的問題。”

  此外,儘管失敗率高,但這顆行星相對來說是比較容易著陸的,並且與金星或水星相比,火星環境熔化我們的設備的可能性要小很多。

  NASA洞察號著陸器的效果圖,該著陸器於2018年11月26日登陸火星。來源:NASA/JPL-Caltech

  “火星的地質學提供了許多過去存在水的證據,”格萊茲補充說,“火星上可能存在一個地方,在很早的時候就孕育出了生命。當然,試圖理解生命在過去和現在是如何在我們的太陽系中分佈,也是我們面臨的主要問題之一。”

  早期行星的時間膠囊

  地球、火星和我們太陽系的其他岩石行星,是圍繞年輕太陽的塵埃盤中的物質融合在一起的,隨著物質的不斷加入,天體變得越來越熱,並融化成具有明顯外殼和核心的天體。然而,我們對行星早期歷史的瞭解並不多。

  InSight任務的首席研究員、美國國家航空航天局(NASA)加州噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)的研究員布魯斯·班尼特(Bruce Banerdt)在簡報會上說:“在火星上,這種結構已經被完好保存了45億年,而在比較容易研究的地球上,這種結構受到了板塊構造和地幔對流活動的影響,所以最早的行星形成證據已經在地球上被抹去。”

  因此,就像研究彗星(這一形成過程的殘留物)可以告訴研究人員太陽系最初的情況一樣,通過測量火星的溫度和火星震來探測火星的結構可以告訴科學家們行星演化的下一步。

  瞭解更多火星目前的狀況也能幫助研究人員瞭解火星過去的情況。

  早期地球的時間膠囊

  普渡大學(Purdue University)研究月球和火星地質歷史的行星科學家布里奧尼·霍根表示:“火星在我們的太陽系中是一個非常獨特的地方,因為它是我們認為真正曾經與地球相似的為數不多的行星之一,現在,火星很冷,非常不適宜居住,空氣很稀薄……低壓,表面覆蓋著大量輻射。但是當我們觀察火星的地質記錄時,我們看到大量的東西,比如干涸的河道,乾涸的湖泊三角洲和湖泊沉積物;我們看到火星上到處都是隻有在有水的情況下才能形成的礦物。”

  霍根說,三四十億年前的火星可能與早期的地球非常相似,雖然在我們的星球上,侵蝕、板塊構造和其他過程已經掃除了那個時代的岩石,但火星為我們提供了另一個機會來觀察它們。

  霍根說:“火星的地質活動遠遠不如地球的那麼活躍,火星40億年前的岩石就在它的表面。它們沒有俯衝到地面下,沒有被掩埋,也沒有被侵蝕——它們只是坐在那裡,基本上就等著我們去觀察它們,試圖瞭解這些40億年前的古老環境可能是什麼樣子,以及它們是否支持生命。”

  霍根是美國國家航空航天局(NASA)即將發射的火星2020探測器(Mars 2020 rover)任務中的一名科學家,該機構於11月19日宣佈了火星探測器的著陸地點。火星2020漫遊者跟隨了海盜號著陸器和好奇號漫遊者的腳步,前者在1976年根據科學家當時對火星的瞭解在火星上搜尋生命,後者在2012年登陸火星調查火星在過去的宜居性。

  霍根說,隨著我們對火星的看法不斷髮展,我們尋找生命的工具也在不斷進步。在“勇氣號”和“機遇號”探測器提供了火星過去存在水的證據之後,“好奇號”攜帶了一套龐大的科學儀器,試圖在那些古老的河床附近找到有機物或可居住性的其他證據。火星2020將以“好奇號”正在進行的工作為基礎,帶去更精細的分析工具,這些分析工具可以成像岩石中的有機物,尋找微化石或暗示著遠古生物存在的紋理。科學家們仍然不知道火星表面是否經常有流動的水,還是火星表面的水長時間都處於凍結狀態,只有受到火山活動的影響才會偶爾融化。

  約翰·格蘭特是史密森學會的地質學家,曾參與“勇氣號”和“機遇號”探測器、“好奇號”和火星勘測軌道飛行器的科學團隊,他還參與過火星2020任務著陸地點的選址,他表示:“火星2020上的一些儀器會在岩石上非常仔細地觀察更多的細節,這些細節以我們現在在火星上的儀器並不能觀察得到,並且如果儀器能夠採集樣本返回地球的話,這些樣本可以為我們提供長期的、基本的信息。”

  “洞察號是這個過程中非常重要的一部分,因為NASA之前的任務沒有一個從真正意義上就關於行星的進化以及瞭解行星是如何隨著時間而進化這個目的去研究火星內部,”格蘭特補充說。

  “如果我們瞭解其內部結構和演變的話,我們就可以說火星活躍了多長時間,現在的火星是否還活躍著,或者活躍的程度有多大,而所有的這些都和條件變化有關聯,與宜居性和火星過去是否有生命等。”因此,儘管洞察號任務並沒有直接針對火星生命,“但它們是相互影響的,”他補充道。

  一個鄰居

  當然,隨著NASA最終將人類送上火星的計劃不斷髮展,我們學到的任何東西都將有助於為那一刻做好準備。

  NASA科學任務理事會副署長托馬斯·祖布琴在火星2020著陸點發佈會上表示:“是的,我們現在在重返月球,但我們也正在去火星的路上,而科學可以幫助確保我們瞭解火星上的資源,並探討我們是否瞭解生命的條件,以及確保我們知道在火星上應該研究什麼。”

  他補充說:“我認為,這是一個額外的、最充分的論點,說明了為什麼火星如此令人興奮。出於所有這些顯而易見的原因,我們近期內不會去其他的類地行星,很明顯,火星是繼月球之後我們最值得重返的地方,它能夠將我們的存在擴展到更深的太空深處。”

  我們為什麼不停地要去火星?那是為了去了解我們的太陽系,去了解早期的地球,去尋找生命,在我們親身拜訪我們的鄰居之前更多地瞭解它。

  格萊茲在簡報中說:“科學推動我們的理解,使我們能夠把人類帶到像火星那樣的地方去,我們進行的探索越多,就能更好地瞭解火星環境,將來把人類送上火星的時候我們做的準備也就越充分。”

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