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天體生物學(xué)和火星探索(中)

 秀水拖藍(lán) 2012-08-09

三、 探索低潮

1988年,蘇聯(lián)與其他一些國家合作向火星發(fā)射了福波斯一號(hào)和二號(hào)(Phobos 1&2)。發(fā)射后幾個(gè)月,與福波斯一號(hào)的通訊意外中斷了。福波斯二號(hào)則順利到達(dá)火星,它還搜集了與之同名的火衛(wèi)一福波斯(Phobos)的數(shù)據(jù)。然而,就在福波斯二號(hào)準(zhǔn)備向這顆小小的衛(wèi)星釋放兩枚著陸器時(shí),探測器傳回的信號(hào)同樣中斷了。


[航天器福波斯一號(hào)和二號(hào)]

在福波斯號(hào)之后,美蘇幾年都沒有開展新的火星任務(wù),火星暫時(shí)蒙上了一層神秘面紗。

1992年,NASA發(fā)射了火星觀察者號(hào)(Mars Observer),但是回歸火星的激動(dòng)沒能持續(xù)太長時(shí)間,在1993年8月22日,火星觀察者號(hào)在即將入軌時(shí)與地球失去了聯(lián)系。

到90年代中期,蘇聯(lián)解體帶來了政治劇變,但俄羅斯依舊推進(jìn)了火星96軌道飛行器和著陸器任務(wù)(Mars 96)。不幸的是,火星96的發(fā)射失敗了,航天器最終墜毀在地球大氣層中。(編者注:搭載我國首個(gè)火星探測器“螢火一號(hào)”的“福波斯-土壤”最終命運(yùn)也相似…… )


[火星96]

不過,大多數(shù)火星觀察者號(hào)和火星96任務(wù)所使用的技術(shù),在后續(xù)的新任務(wù)中再次得到了運(yùn)用。

四、 探路重返

1996年11月7日,NASA發(fā)射了火星環(huán)球勘探者號(hào)(Mars Global Surveyor, MGS)探測器,其中有些儀器是為已經(jīng)失敗了的火星觀察者號(hào)設(shè)計(jì)的?;鹦黔h(huán)球勘探者號(hào)發(fā)回了天體生物學(xué)家研究火星上生命存在潛能所需的必要信息,這些數(shù)據(jù)覆蓋了全部火星表面,幫助我們更多地了解了水和沙塵在火星上的角色。


[火星環(huán)球勘探者號(hào)]

火星環(huán)球勘探者號(hào)相機(jī)觀測了火星天氣模式,發(fā)現(xiàn)了火星上的溝壑和泥石流,因而推斷火星表面或近表面曾經(jīng)存在液態(tài)水源。例如,火星環(huán)球勘探者號(hào)在2004年和2005年拍攝的半人馬山(Centauri Montes)的圖像被用來辨認(rèn)新溝壑的形成。這些沉積物看起來像是由流淌的水流造成的,這意味著可能火星上直到今天仍然存在液態(tài)水徑流。


[半人馬山的溝壑照片 nasa.gov]

海盜號(hào)的研究結(jié)果凸顯了我們對(duì)地球上生命的認(rèn)識(shí)還不夠透徹,這使得搜尋其他行星上生命跡象變得難以成功。科學(xué)家決定,比起搜尋生命跡象,研究火星的環(huán)境可能會(huì)更好一些,不管是過去的環(huán)境還是現(xiàn)在的環(huán)境,都可以幫助理解這顆行星是否曾經(jīng)有過一個(gè)適宜生命的環(huán)境。地球上生命存活的一個(gè)關(guān)鍵是液態(tài)水,因此在太陽系中搜尋生命的工作開始著力于搜尋曾存或現(xiàn)存液態(tài)水的環(huán)境。

1997年,NASA發(fā)射了火星探路者號(hào)(Mars Pathfinder),這是以平價(jià)且僅關(guān)注特定課題為特征的“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”(Discovery Program)系列行星任務(wù)中的第二發(fā)。與海盜號(hào)不同,這一任務(wù)沒有攜帶任何搜尋生命的儀器。

然而它卻證明了,一個(gè)造訪火星的平價(jià)任務(wù)是可行的?;鹦翘铰氛咛?hào)為未來的火星任務(wù)測試了關(guān)鍵的技術(shù),包括氣囊輔助的著陸。該任務(wù)關(guān)注地質(zhì)學(xué),但它也給出很多有益的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),從而讓其他一些“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”的任務(wù)對(duì)天體生物學(xué)家更具價(jià)值。用火星探路者號(hào)計(jì)劃科學(xué)家馬修?格羅姆貝克(Matthew Golombek)的話說:“探路者號(hào)的科學(xué)成果給出的線索,指向一個(gè)曾經(jīng)更溫暖而潮濕的火星。”

火星探路者號(hào)發(fā)現(xiàn)了圓形石塊,看起來像是很久以前在火星表面奔騰的水流中磨圓的。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是火星曾經(jīng)溫暖到足以令液態(tài)水存在——甚至是長期存在——的證據(jù)。即使火星今日不存在生命,但這顆行星也許過去曾經(jīng)可以支持生命。格羅姆貝克說,“像火星探路者號(hào)這樣的項(xiàng)目,冒一點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)往往可以帶來豐厚的回報(bào)。”


[火星車三代同堂]

五、 再入低潮

1998年7月3日,日本成為又一個(gè)試圖造訪火星的國家。希望號(hào)航天器(Nozomi)被設(shè)計(jì)用來拍攝火星表面的圖像,并研究火星大氣和其與太陽風(fēng)的相互作用。不幸的是,希望號(hào)沒能成功進(jìn)入火星軌道。它保持繞日旋轉(zhuǎn),在2003年有機(jī)會(huì)再次嘗試入軌。然而,在2002年4月希望號(hào)接近地球來獲取引力加速時(shí),航天器被強(qiáng)大的太陽耀斑摧毀,2003年12月,該計(jì)劃被廢止,希望號(hào)改變了軌道,來避免與火星相撞。


[希望號(hào)航天器(Nozomi)]

(編者注: 引用一段松鼠老孫在《"日出"探測衛(wèi)星揭開白光耀斑輻射來源之謎》里的簡述,“所謂耀斑(solar flare),就是太陽表面突然出現(xiàn)的亮光(比太陽平常亮度更亮),它是平時(shí)束縛在糾結(jié)的太陽磁場(比如黑子附近的)里面能量被突然而猛烈地釋放的結(jié)果,耀斑釋放的能量譜很寬,從很長的射電波到很短的X,伽馬射線都有,當(dāng)然還會(huì)釋放許多高能粒子。黑子、日珥和耀斑是太陽活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志?!保?/P>

NASA隨后的造訪火星計(jì)劃也在發(fā)射后面臨了困境。首先是火星氣象軌道探測器(Mars Climate Orbiter),它被設(shè)計(jì)來搜尋火星過去氣候變遷的證據(jù)。當(dāng)飛船抵達(dá)火星時(shí),它進(jìn)入離行星過近的軌道,大氣層迅速將其撕成了碎片。


[重338kg,悲催的火星氣象軌道探測器]

火星極地登陸者號(hào)(Mars Polar Lander)則被設(shè)計(jì)來在火星南極高原(Planum Australe)登陸,登陸點(diǎn)位于火星南極二氧化碳冰冠附近。著陸器準(zhǔn)備研究極地沉積物和土壤樣本,以判斷是否存在水冰。然而,在極地登陸者號(hào)開始降落時(shí),NASA與之失去了聯(lián)系。

六、 重返火星

2001年4月7日,NASA依靠火星奧德賽(Mars Odyssey)任務(wù)成功重返火星。這艘航天器在10月24日抵達(dá)火星,此后持續(xù)傳回?cái)?shù)據(jù)。(編者注:這次“好奇號(hào)”首先傳回的圖像也有“奧德賽號(hào)”的一份功勞!)

奧德賽號(hào)對(duì)氫分布的測繪,大大幫助了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星極地地表下的大量水冰。奧德賽測繪了火星表面的化學(xué)元素和礦藏,提供了火星環(huán)境和該行星過去或現(xiàn)在適合生命存在的潛力的必要信息。奧德賽還研究了火星上的輻射水平,以確定有朝一日人類登陸火星時(shí)可能面臨的潛在威脅。至今奧德賽仍在測繪火星礦藏,并成為一個(gè)通訊中繼站,科學(xué)家們可以通過它與其他派往火星的飛船進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。奧德賽必將會(huì)在未來火星探索中繼續(xù)扮演重要角色。

2003年6月2日,歐洲空間局(ESA)發(fā)射了火星快車號(hào)(Mars Express),加入了向火星發(fā)射探測器的國際俱樂部?;鹦强燔図?xiàng)目經(jīng)理魯?shù)?施密特(Rudi Schmidt)如是說:“火星快車是第一個(gè)完全由歐洲實(shí)施的行星探測任務(wù),這是一次令人興奮的對(duì)歐洲技術(shù)的挑戰(zhàn)?!?/P>

火星快車被設(shè)計(jì)用來將本該由俄羅斯的火星96號(hào)送往火星的儀器再送一次。任務(wù)的主要目的之一,是測定該行星表面曾經(jīng)流淌的液態(tài)水上哪去了。該任務(wù)還攜帶了小獵犬二號(hào)(Beagle 2)著陸器,這是自海盜號(hào)以來首個(gè)被特別設(shè)計(jì)用以尋找過去或現(xiàn)今生命證據(jù)的任務(wù)。小獵犬二號(hào)首席科學(xué)家科林?皮令爾(Colin Pillinger):“小獵犬二號(hào)項(xiàng)目是基于對(duì)火星隕石的研究。我認(rèn)為我們之所以再次回到探尋火星上是否存在生命,是海盜號(hào)做了而我們其實(shí)始料未及的一件事:證明了地球上的某些隕石確實(shí)來自于火星。”

火星快車計(jì)劃取得了巨大的成功,至今仍在傳回寶貴數(shù)據(jù)。該軌道器捕獲了火星上隕石坑、火山和其他特征的高分辨率圖像,火星快車還在火星大氣層中找到一些令人生疑的可能存在的甲烷——一些科學(xué)家相信這些甲烷可能來自于火星地表下生存的有機(jī)體。不幸的是,小獵犬二號(hào)著陸器在降落過程中丟了。項(xiàng)目科學(xué)家們試圖在軌道器拍回的圖像中尋找小獵犬二號(hào)的蹤跡,但是最終,小獵犬二號(hào)被宣布失蹤。

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