NASA的好奇号探测器工作近十年来，我们发现了湖泊，河流等等都曾出现在火星地质历史上，这表明火星曾是可居住的，但为什么找不到生命特征呢？甚至连病毒都没有。于是NASA派出了新的使者“毅力号”以寻找答案，它的主要任务是收集样本，而不同于过去探测器的一去不复返，这次任务将利用多个航天器来带回火星样本。
毅力号火星车也许可以帮助我们回答科学中最重大的问题之一。
图注：艺术插图：美国宇航局的“火星2020” 火星车毅力号在探索红色星球。 毅力号的发射窗口期为三周，于2020 年7月17日开始。图源： 美国宇航局/加州理工学院-喷气推进实验室。
罗杰·维恩斯是美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室ChemCam和SuperCam仪器的首席研究员。“超级相机”是美国和法国合作研制的，同时也得到了西班牙的支持。维恩斯为 Space.com的“专家之声: 专栏与见解”撰写了这篇文章。
几十年来，大量科幻电影向我们展示了虚构版的火星，从飓风（出现在 2015 年广受好评的电影《火星人》中）到吞噬人类的植物（出现在 1959 年备受批评的电影《愤怒的红色行星》中），应有尽有。关于火星表面的真相，可能没有那么戏剧化，但我认为，现实即使不比戏剧更惊奇，也同样令人兴奋，因为它是真实的。随着美国宇航局将于今年夏天启动的“火星 2020”任务，我们正处于会有更多发现的风口浪尖。
图注：2015年电影《火星人》剧照。图源：wallpapercave。
到目前为止，由于美国宇航局好奇号火星车进行了十年的研究，我们了解到湖泊、河流、溪流，以及可能亿万年前出现的海洋，都是火星地质历史的一部分。虽然，它的活跃水体时代在30多亿年前就结束了，但我们这些研究火星地质的人并没有忘记它们过去存在的意义。
毕竟，淡水的活跃体告诉我们，火星曾经是宜居的。这些知识困扰着我们。到目前为止，我们还没有看到那里有生命存在过的明确证据，甚至连病毒都没有发现。但是，如果火星曾经是宜居星球，它是否孕育过生命呢？
图注：2020年2月26日，好奇号的自拍照。图源：美国宇航局/加州理工学院-喷气推进实验室/马林空间科学系统。
美国宇航局现在准备采取下一步措施，通过发射另一辆火星车毅力号，来回答这个问题。
这辆新火星漫游车的任务是多方面的。其主要目的，也是非常特别的目的，是收集样本，而未来的航天器可以将样本带回地球。每次有火星车去火星，它就此呆在火星上了，没有办法飞回家。所以我们从未从火星带回岩石或土壤样本。这项任务建议改变这一点。按照目前的概念，带回样本的过程实际上需要三个不同的航天器：毅力号在几年内收集样本；第二个任务是用火箭降落在火星上，将这些样本发射到环绕火星的轨道上；然后，第三个航天器将样本从近火星的低空轨道带回星际空间，然后返回地球。
这些样本将会告诉我们更多关于火星地质历史的信息，比我们目前了解的东西要多得多，要知道我们了解的已经不少了。自2012年以来，好奇号火星车已经行驶了十几英里，沿途使用它搭载的10台仪器进行观测。其中之一，ChemCam激光仪器，通过扫描岩石，研究它们的化学成分，并告诉我们曾经存在于火星赤道附近的大湖的性质。
该仪器由新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室，以及位于图卢兹的法国航天局交替指挥，法国航天局是洛斯阿拉莫斯国家实验室和法国图卢兹天体物理和行星研究所的合作伙伴。每周，两地之间的操作任务易手。ChemCam团队总共发表了近100篇科学论文，介绍了ChemCam在超过了75万次激光扫描中的发现。其他仪器则研究火星的矿物学及天气模式。
图注：好奇号拍摄的火星地表图片。图源：美国宇航局。
此外，由于好奇号的火星样品分析仪器的数据，我们知道火星确实有有机分子，确定为含有碳和氢的分子，有时还含有氧、氮或其他元素。 这简直令人兴奋，因为有机分子构成了我们自己的身体——但它们也可以通过非生命过程制造。所以故事变得更有趣了：我们在火星上看到的有机物是否来自生命？
目前为止，火星上的有机材料包括含有多达12个碳原子的长链分子。 这比我们期望在受辐射冲击的火星表面上应该发现的，要复杂得多。这也是为什么我们想要收集那些有趣的样本并将它们带回地球。几十年来，我们发送到这些遥远目的地的机器仪器变得更加先进，但它们无法与我们在地球上拥有的令人惊叹的实验室仪器相提并论。一旦我们从“火星2020”任务中取回样本，我们希望能了解更多关于火星的信息。
图注：这些痕迹，说明火星上曾经有水。图源：scienceblogs。
用于从火星带回样本的航天器的早期设计工作已经开始了。 与此同时，毅力号将要找寻样本。火星车再一次搭载了一台扫描岩石的激光仪器，这次被称为SuperCam（ChemCam的2.0版本）。除了激光扫描以获得岩石化学成分的功能外，另外两种技术还提供了有关其矿物含量（元素作为分子结合在一起的方式）的补充信息。同时，麦克风将接收激光撞击岩石瞬间的声音，用以告诉毅力号团队岩石的硬度——这一重要细节有助于漫游车的操作，以及帮助解释地质环境。更不用说麦克风将为我们提供有史以来第一次对火星表面的录音，因此我们可以听到风声，以及环境可能提供的任何其他声音。
在火星漫游车的手臂上，SHERLOC仪器也拥有 ChemCam 的一些技能，特别是其探测器和电子设备，它们来自洛斯阿拉莫斯。 SHERLOC 是一次只能观察几微米的精细探测器，它将用来寻找标志着生命迹象的有机分子。
毅力号现在在佛罗里达州，该团队正在为航天器的发射做准备。今年春天，美国宇航局已经成功安全地继续开展这些准备工作。地球和火星正在接近它们的会面——约 3900 万英里（既6300 万公里）的近距离接触。现在是向火星发送下一个任务的最佳时机。发射窗口（指可以在两颗行星之间开始任务旅程的天数）将于7月17日到来。鉴于目前的情况，我不确定我能否去卡纳维拉尔角，但无论如何，我都会焦急地关注着发射。之后，我们会热切地期待2021年2月18日——登陆日期。接下来是一段忙碌的探索和发现时期，你可以肯定我会如坐针毡，焦急地等待着结果。
图注：佛罗里达州卡纳维拉尔角是众人皆知的航空海岸，附近有肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔空军基地。图源：saltyserenityduplex。
BY: Roger Wiens
FY: 大恐龙龙
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