好奇号火星探测器

好奇号火星探测器是美国国家宇航局研制的一台探测火星任务的火星车,于2011年11月发射,2012年8月成功登陆火星表面。它是美国第七个火星着陆探测器,第四台火星车,也是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。项目总投资26亿美元,是截至2012年最昂贵的火星探测项目。2019年10月,美国航天局表示,“好奇”号火星车在火星盖尔陨石坑内发现了富含矿物盐的沉积物,表明坑内曾有盐水湖,显示出气候波动使火星环境从曾经的温润、潮湿演化为如今冰冻、干燥的气候。

2014年6月24日,好奇号在发现火星上曾经有适合微生物生存的环境之后运行满一个火星年的探测任务。

命名:由儿童和青少年命名火星车是NASA的惯例。2008年11月18日,一项面向全美五岁至十八岁学生的为火星车命名的比赛开始。2009年3月23日至29日,普通公众有机会为九个进入决定的名字进行投票,为火星车的最终命名作为参考。2009年5月27日,NASA宣布六年级的华裔女生马天琪(Clara Ma)的“好奇”最终赢得了胜利。

1 研发背景

自20世纪初期开始,人们凭着望远镜中看到的火星影像和头脑中的想象,认为火星上可能存在生命,乃至火星人。但当最早的着陆探测器,美国宇航局发射的海盗1号和2号在1976年触及火星表面的时候,人们大失所望,来自海盗2号的照片显示了一个寒冷、贫瘠、干燥、显然死掉了的行星。然而,也是在同一时期,科学家在地球海洋底部的深海热泉里发现了极端微生物的存在,这证明生命可以适应各种环境。

火星探测器是一种用来探测火星的人造卫星。1962年,前苏联发射的‘火星1号’探测器是人类向火星发射的第一个火星探测器,美国发射了水手4号探测器,并成功飞到距离火星1万公里处拍摄了21幅照片。自20世纪60年代以来,美国发射十余次火星探测器,仅6次实现火星着陆 。

2 项目进展

1996年,美国宇航局发射了火星全球勘探者号探测器。这开启了新的探索火星的时期,一系列的轨道器和着陆器被送往火星。探测的结果让科学家了解到,火星其实蕴藏着活力。

2004年登陆火星的勇气号和机遇号火星车已经发现,火星在过去曾经是温暖和湿润的,甚至可能存在过海洋。但是后来它的环境发生了巨大的转变。自那时起,美国宇航局火星探测任务的科学目标就围绕考察火星是否曾经支持生命存在而进行,好奇号火星车亦进一步推进美国宇航局“跟着水走”的战略。

2008年11月18日,一项面向全美五岁至十八岁学生的为火星车命名的比赛开始。

2009年03月23日至29日,普通公众有机会为九个进入决赛的名字进行投票,为火星车的最终名称作为参考。

2009年05月27日,NASA宣布六年级的华裔女生马天琪所起的“好奇”这个名称最终赢得了胜利。

2011年11月26日,“好奇”号火星车于从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41号发射台发射升空。美国航天局电视台画面显示,“好奇”号的升空时间为美国东部时间10时02分00秒211毫秒(北京时间23时2分)。2011年11月26日23时2分,好奇号火星探测器发射成功,顺利进入飞往火星的轨道。

2012年8月6日成功降落在火星表面,展开为期两年的火星探测任务。

2012年9月27日,美国宇航局“好奇”号火星探测器在探索火星地貌时,遇到一块外形奇特金字塔形状的岩石。美国宇航局以去世的一名员工杰克·马蒂耶维奇命名这块岩石。这块金字塔形“杰克·马蒂耶维奇”(Jake Matijevic)岩石将首次测试好奇号最先进的分析仪器。漫游车将首次利用α粒子X-射线光谱仪(APXS)检测该岩石的组成成分。

漫游车将于同一个火星日再次启程,它已经连续形成了138英尺(42米)的距离,是当前(2012年9月27日)最长的旅程。7周前,好奇号着陆火星,开始了长达两年的火星任务,将利用10项仪器评估在盖尔环形山精心挑选的研究地区,后者提供的环境条件被认为适合微生物生命存在。

2012年8月6日凌晨1时30分(北京时间6日13时30分),新型火星探测器“好奇”号计划着陆火星表面。作为一个星际间太空飞行器,“好奇”号的能量来自钚,大小只有一辆小型机动车大小它已经从地球出发,旅行了八个半月了。“好奇”号携带的计算机会控制着陆过程,放慢速度,小心登陆火星表面。因为火星和地球之间存在时间差,地球上的科学家将在火星车着陆14分钟后才得到反馈。不过,美国宇航局官员表示,此后,还得需要几个小时甚至几天的时间才能确认着陆成功与否。

美国“好奇”号火星探测车2012年8月19日首次使用高能激光枪击打火星岩石,以期分析火星岩石矿物成分。

好奇号火星漫游车利用机械臂末端的钻头钻取了火星表面一块基岩的样品,这是首次通过钻探获取火星岩石样本。NASA称这是好奇号自2011年八月抵达火星以来所取得的最大的具有里程碑意义的成就。着陆后,地面控制人员将指示好奇号利用携带的科学设备分析样品,分析其矿物和化学成分,以确定火星上是否有水,是否有或曾经有适合生命存在的环境。

3 组成结构

4 主控电脑

采用2台(其中一台为备用)IBM特制型号的电脑,可以承受-55和70度气温变化以及1000戈瑞的辐射水平。

硬件:IBM PowerPC 750为基础的RAD750处理器(可以提供400MIPS运算能力),256KB EEPROM,256MB DRAM,2GB 闪存。

软件:NASA采用VxWorks操作系统。VxWorks由Wind River Systems(已被Intel收购)开发,是在大量嵌入式系统中采用的实时操作系统。之前的火星探测器(旅行者、勇气号、机遇号)、火星侦察轨道器都采用VxWorks。

好奇号与地球的直接数据带宽大约8Kbit/s左右,但与火星探测器2001火星奥德赛号的最理想传输带宽则能达到2Mbit/s,而2001火星奥德赛号与地球的带宽为256Kbit/s。当探测器从漫游车上空飞过时,每次能通信八分钟,最多能传输250Mbit的数据,而这250Mbit数据需要花20多分钟才能传输到地球。

寿命:“好奇”号的设计寿命是一个火星年,也就是大约687个地球日,或者669个火星日。

5 附属设备

减速伞:火星科学实验室减速伞是飞往火星的最复杂的太空舱。设计必须考虑到它的庞大体积和重量,它是被发往这颗红色行星的最大的火星车,需要降落在火星上的精确位置上。

隔热板:“好奇”号的隔热板和圆锥形后壳是有史以来在这方面最大的。它们使该火星车的外壳宽达15英尺(4.5米),比以前的火星车使用的隔热板都大,甚至比把宇航员送往月球的“阿波罗”号飞船使用的隔热板还大。用来保护火星车“机遇”号和“勇气”号的隔热板宽8.5英尺(2.6米),“阿波罗”号使用的隔热板宽不足13英尺(4米)。

它在这颗红色行星上降落过程中,为了把高温挡在外面,这个隔热板是用一种被称作酚碳热烧蚀板(PhenolicImpregnated Carbon Ablator, PICA)的材料制成的。这是火星任务第一次使用这么大的隔热板。酚碳热烧蚀板是由美国宇航局的艾姆斯研究中心发明的,这种材料作为美国宇航局回归地球的太空舱“星尘(Stardust)”号的隔热板,首次飞入太空。科学家利用“星尘”号太空舱收集一颗彗星的粒子并于2006年把样本带回地球。

核电池提供稳定动力:“好奇”号的动力由一台多任务放射性同位素热电发生器提供,其本质上是一块核电池。因为使用了核动力。该系统主要包括两个组成部分:一个装填钚-238二氧化物的热源和一组固体热电偶,可以将钚-238产生的热能转化为电力。这一系统设计使用寿命为14年,也高于太阳能电池板。该系统足以为“好奇”号同时运转的诸多仪器提供充足能量。“好奇”号的设计行程将超过19公里,并将在火星表面攀登高山。1997年,由“火星探路者”号携带升空的“旅居者”号火星车着陆。与这位重约10公斤的老前辈相比,“好奇”号要先进得多。

天空起重机:美国宇航局专门为“好奇号”火星车设计了一套复杂的着陆程序。该火星车进入这颗红色行星的大气后,将借助一个大降落伞把它的隔热板及后壳扔掉,以减慢下降速度,然后再利用被称作“天空起重机(Sky Crane)”的推进器慢慢下降。这个起重机将利用电缆把该车放在火星表面,然后它会飞走最后坠毁。首次使用一种被称作“天空起重机”的辅助设备助降。由于难度高、风险大,美国航天局称之为“恐怖7分钟”。“天空起重机”和“好奇”号组合体在经过大气摩擦减速和降落伞减速后“天空起重机”开启8台反冲推进发动机,进入有动力的缓慢下降阶段。当反冲推进发动机将“天空起重机”和“好奇”号组合体的速度降至大约每秒0.75米之后,几根缆绳将“好奇”号从“天空起重机”中吊出,悬挂在下方。距离地面一定高度时,缆绳会被自动切断,“天空起重机”随后在距离“好奇”号一定安全距离范围内着陆。“好奇”号于2011年11月26日发射。它将在火星表面着陆探测,以查明火星是否曾经存在适宜生命存在的环境。与到2011年仍在火星上探测的“勇气”号和“机遇”号火星车相比,“好奇”号个头要大得多,所携带的探测设备更多、更先进,在火星表面的连续行驶能力更强,它将是下一个10年中美国火星探测项目的“开篇之作”。其它设备

桅杆相机:(以下简称MastCam)是“好奇”号的主要成像工具,负责拍摄火星地貌的高解析度彩色照片和视频,供科学家进行分析。MastCam由两个照相系统构成,安装在“好奇”号主车身上方的一个桅杆上。在“好奇”号在火星表面行进时,MastCam能够获得很好的视野。MastCam拍摄的照片将帮助任务组驱动和操控“好奇”号。

火星手持透镜成像仪:(以下简称MAHLI)功能相当于一个超级放大镜,允许地球上的科学家更细致地观察火星上的岩石和土壤。这台仪器可以拍摄小到只有12.5微米(不及一根人发的直径)的地貌特征彩色照片。MAHLI安装在“好奇”号的5关节7英尺(约合2.1米)机械臂末端,本身就是一个工程学奇迹。形象地说,这台仪器就是科学家的一个高科技手持透镜,将对准他们希望对准的任何地方。

火星降落成像仪:(以下简称MARDI)是一台小型摄影机,安装在“好奇”号的主车身上,负责拍摄“好奇”号降落火星地面过程的影像。届时,这辆火星车将借助一个悬浮的火箭动力太空起重机完成降落。MARDI将在“好奇”号距离火星地表1英里(约合1.6公里)或2英里(约合3.2公里)时启动,此时的“好奇”号将丢弃隔热板。在“好奇”号触地前,这台仪器将以每秒5帧的速度拍摄影像。MARDI拍摄的录像将帮助“火星科学实验室”任务组规划“好奇”号的火星之旅,同时为科学家提供登陆地——直径100英里(约合160公里)的盖尔陨坑的地质信息。

火星样本分析仪:(以下简称SAM)是“好奇”号的心脏,重83磅(约合38公斤),占到“好奇”号所携科学仪器总重量的一半左右。SAM由3个独立的仪器构成,分别是质谱仪、气相色谱仪和激光分光计。这些仪器负责搜寻构成生命的要素——碳化合物。此外,它们还将搜寻与地球上的生命有关的其他元素,例如氢、氧和氮。

SAM安装在“好奇”号主车身内。“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入SAM。所采集的一些样本将来自于岩石内部,利用机械臂末端2英寸(约合5厘米)的钻头钻入岩石提取。这是第一个安装可提取岩石内部样本的工具登陆火星的火星车。

化学与矿物学分析仪“(以下简称CheMin)可用于确定火星上的矿物类型和数量,帮助科学家进一步了解这颗红色星球过去的环境。与SAM一样,“好奇”号的机械臂通过车外的一个进口将样本送入CheMin进行分析。分析时,这台仪器向样本发射X射线,根据X射线的衍射确定矿物的晶体结构。克里斯普在接受太空网采访时表示:“在我们看来,这就像是在变魔术。”X射线衍射是地球上的地质学家使用的一种重要的分析技术,从未在火星上使用过CheMin将帮助“好奇”号进一步了解火星矿物的特征,超过它的前辈“勇气”号和“机遇”号火星车。

化学与摄像机仪器:(以下简称ChemCam)可以向30英尺(约合9米)外的火星岩石发射激光,使其蒸发,而后分析蒸发的岩石成分。借助于这台仪器,“好奇”号可以研究机械臂无法触及的火星岩石。此外,ChemCam同样可以帮助任务组在远处确定是否应该派遣“好奇”号前往一个特定的地带进行探测。ChemCam由几个不同组件构成激光器安装在“好奇”号桅杆上,旁边是一台摄像机和一架小型望远镜。3台光谱仪安装在车身上,通过光纤与桅杆上的设备相连,负责分析蒸发的岩石样本中受激电子发出的光线。

阿尔法粒子X射线分光计:(以下简称APXS)安装在“好奇”号机械臂末端,负责测量火星岩石和泥土中不同化学元素的数量。届时,“好奇”号将让APXS与样本接触,APXS通过发射X射线和氦核进行分析。这些“弹药”能够将样本中的电子撞出轨道,进而产生X射线。根据放射出的X射线的特征能量,科学家能够确定元素的类型。“机遇”号和“勇气”号安装了早期版本的APXS,用于揭示水在影响火星地貌过程中扮演的角色。

中子反照率动态探测器:(以下简称DAN)安装在“好奇”号主车身背部附近,将帮助火星车寻找火星地下的冰和含水矿物质。这台仪器将向地面发射中子束,而后记录下中子束的反弹速度。氢原子往往延缓中子的速度,如果大量中子速度迟缓,便说明地下可能存在水或者冰。DAN能够发现地下6英尺(约合2米)浓度只有0.1%的水。

辐射评估探测器:(以下简称RAD)体积与一个烤面包机相当,在设计上用于帮助准备未来的火星探索任务。这台仪器负责测量和确定火星上所有类型的高能辐射,包括快速移动的质子和伽玛射线。RAD的观测数据允许科学家确定宇航员暴露在火星环境下时将受到多大剂量的辐射。此外,这一信息也有助于科学家了解辐射环境对火星生命的产生和进化构成多大障碍。

火星车环境监测站:(以下简称REMS)安装在“好奇”号桅杆中部,是一座火星天气监测站,负责测量大气压、湿度、风速和风向、空气温度、地面温度以及紫外辐射所有这些数据汇聚成每日和每季报告,帮助科学家详细了解火星环境。

火星科学实验室进入、降落与着陆仪:(以下简称MEDLI)并不是“好奇”号携带的仪器之一。这一装置内置在隔热板中,负责在“好奇”号穿过火星大气层过程中对其进行保护。在“好奇”号穿过火星大气层过程中,MEDLI也负责测量隔热板经受的温度和压力。这些信息将帮助工程师了解隔热板的状况,同时利用这些数据改进未来的火星探测器。

导航相机:好奇号在桅杆上装有两对导航用的黑白3D相机,每个有45度的视野。主要用于辅助地面控制人员规划好奇号的行动路线。

化学相机:用高能镭射在远达七米外气化分析目标,通过分析过程中发出的强光,来测定目标物的成分。

避险相机:好奇号在四个角落的较低位置各装有一对避开障碍用的黑白3D相机,每个约有120度的视野。它们主要用来防止好奇号意外撞上障碍物,并在软件的帮助下,让好奇号能够在一定程度上自主决定行走路线。

机械手臂:好奇号的机械手臂备有钻头,可钻入岩石内部采集样本,并在机身内进行化验,将分析结果及时回传地球上的NASA。

携带这些“科学武器”的“好奇”号相当于一个标准的野外地质学家,其能力足以令此前的任何火星着陆器相形见绌。以核燃料钚提供动力的“好奇”号在火星表面的连续行驶能力和机动能力都更强。美国航天局火星探测项目主任道格·麦奎斯申认为,“好奇”号是航天局“极为重要的旗舰项目……重要性与哈勃(太空望远镜)相当”。

6 探索成果

7 日偏食

好奇号火星车拍到的日偏食2012年9月,好奇号火星车拍摄了大量火星偏食的照片。地球上的日食由月球在太阳和地球之间穿过形成,火星上的日食则由火星的两颗卫星所致。照片中,太阳被火卫一遮住,好像被“咬”了一口。

8 古河床

2012年9月27日,美国宇航局的科学家称,他们在“好奇号”传回的火星照片上发现,在盖尔陨石坑( Gale Crater)北部边缘和夏普山(Mount Sharp)之间有许多已经聚合成砾岩的碎石,这些碎石应该是非常湍急的河水流过时带到这里的。根据这些碎石的大小和形状,科学家估算出这条古老火星河流的流速为大约0.9米/秒,深度大概相当于人的脚踝到臀部之间的高度。一些碎石已经被磨得十分圆滑,证明它们是经过了漫长的旅程到达这里的。

9 不明碎片

2012年10月7日,在首次收集火星土壤样本时,好奇号火星车发现地面上存在一个尺寸很小的不明物体,好似银片或者其他某种物品的碎片。10月8日,由于发现地面上的一个明亮物体——可能是从“好奇”号上脱落的碎片——项目组决定不使用机械臂。“好奇”号拍摄了这个物体的照片,以帮助项目组进行鉴别并评估可能对样本收集带来的影响。

10 证明有水

2013年9月,美国航天局“好奇”号火星车发现,火星表面土壤按重量算约2%是水分,这意味着每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能够获得约1升的水。美国伦斯勒理工学院和美国航天局等机构研究人员2013年9月26日在《科学》杂志上报告说,他们利用“好奇”号携带的样本分析仪,将其登陆火星后获得的第一铲细粒土壤加热到835摄氏度的高温,结果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物质,其中水的质量约占2%。论文第一作者、伦斯勒理工学院的劳里·莱欣说,“现在知道火星上应该有丰富的、可轻易获得的水”,这是“最令人激动的结果之一”。今后如果有人登上火星,只需在火星表面铲起土壤,然后稍稍加热,就可获得水。

11 神秘亮光

2014年4月,好奇”号探测器从火星上发回的最新照片中出现一抹神秘的亮光,引发外界热议。有人说,亮光看起来很像人造光,不排除这个红色星球上“存在智能生命的可能”。

从照片上看,这是一个很诡异的白色“亮点”。由于在周围暗灰色的背景中显得很突兀,因此有猜测称,这很可能暗示火星上存在地下智能生命形式。

不过,也有分析认为,更大的可能是照片成像过程中出现了小问题,以前有很多类似的“火星生命论”都被证实是错误的。

12 曾有湖泊

据埃菲社2014年12月8日报道,美国“好奇号”火星探测器最新采集到的数据揭示了火星盖尔陨坑中心位置的夏普山的形成之谜:夏普山极有可能是数百万年前大型河床的沉积物累积、风化形成的,而这对证明火星上曾存在湖泊的假设给出了有力支持。

“好奇号”探测器在夏普山采集到的信息表明,火星曾在较长的时间里存在过比较温暖的气候,平均温度高于零摄氏度,这给湖泊等水循环系统的出现提供了环境。在这段时间内,盖尔陨石坑可能多次变成湖泊又多次蒸发干涸,湖泊中的沉淀物经历不断的风化,层层交替累积形成了夏普山。

美国加州理工学院教授帕萨迪指出,“‘好奇号’继续在夏普山150米处低岩层进行采集研究,所取得的数据都在支持这一假设——夏普山是由湖泊沉积物沉淀风化形成的。希望2015年‘好奇号’能获得更多的数据来最终证实这一假设。”

2019年10月,美国航天局表示,“好奇”号火星车在火星盖尔陨石坑内发现了富含矿物盐的沉积物,表明坑内曾有盐水湖,显示出气候波动使火星环境从曾经的温润、潮湿演化为如今冰冻、干燥的气候。

13 发现有机物

北京时间12月18日消息,综合英国《每日邮报》以及美国太空网的有关报道,在过去的几个月里,科学家们已经获得确凿的证据证明火星上曾经存在水。但还有另外一个更大的问题:那里是否存在过,或者至今仍然存在着生命?

科学家们可能即将能够对这个问题给出同样确凿的回答,因为美国宇航局的好奇号火星车近期取得了一些关键性的发现。

好奇号上的一台设备探测到空气重甲烷含量的异常升高,科学家们认为甲烷的形成可能与细菌类生命体的活动有关——如果被证实,那么这将是我们首次探测到另一颗星球上的生命迹象。

好奇号火星车科学组成员,美国密歇根大学的苏希·阿特莱亚(Sushil Atreya)表示:“这种现象,即甲烷浓度出现暂时性上升,随后很快再次下降——告诉我们这里存在一个本地来源。有很多种可能性,可能是生物成因的,也可能是非生物成因的,比如水和岩石之间的相互作用。”

重大发现

此前在轨道上运行的探测器也曾经检测到火星大气中存在甲烷信号。然而所有此前的发现都不能与此次探测到甲烷含量的突然上升相比,加上出现这一现象的位置——盖尔陨坑恰好也是被认为是数十亿年前存在液态水活动的区域。2012年8月,好奇号火星车在这个直径约96英里(约154公里)的陨坑内着陆,此后便一直在开展对周围地区的地质考察。

近日,美国宇航局表示,科学证据显示盖尔陨坑在过去曾经是一个巨大的湖泊,或许这里曾经存在过适合微生物生存的环境条件。

这项最新发现已经在《科学》上刊出,这是好奇号上搭载的可调制激光光谱仪(TLS)的分析结果——这一设备的原理是使用强烈的激光来进行样品化学成分分析。其分析结果显示一个非常低的甲烷含量背景值,而在短短60个火星日内,其含量便飙升了超过10倍。

在连续4次测量中,好奇号发现甲烷含量从0.69 ppbv(十亿分之一体积单位)一路飙升至7.2ppbv。这一测量值飙升发生的区域高程差在655英尺~985英尺之间(200~300米),并且距离测得低背景值的地点仅有短短的0.62英里(约1公里)。

而当好奇号继续向前行驶大约1公里的路程之后,高的甲烷含量读数便消失了。在这篇最新的文章里,美国宇航局喷气推进实验室的克里斯·韦伯斯特(Chris Webster)博士领衔的一个研究组写道:“在60个火星日的时间里高水平的甲烷含量持续存在,以及在47个火星日的时间里出现的突然下跌并不符合混合效应的结果,而更像是存在某个本地的甲烷来源,其一旦消失,空气中的甲烷气体便迅速消散了。”当时的风向显示这个甲烷本地来源应该位于好奇号以北方向。

在地球上,生命是产生甲烷的主要来源,但与此同时也存在多种非生物成因可以形成甲烷气体。好奇号此前探测到火星大气中的低甲烷背景值可以被解释为太阳辐射导致有机物质降解时的产物,这些有机物质可能是由陨石带到火星上来的。

然而甲烷含量如此突兀的飙升需要存在一个本地来源来进行解释,而这不太可能与撞击火星的彗星或陨星有关。

因为如果真有一颗彗星或陨星坠落在附近导致出现了甲烷含量的如此上升,那么这个坠落的岩石直径必须有几米,而它将会在地面上留下一个明显的陨坑,但好奇号在附近并未发现这样的迹象。

与此同时,甲烷气体含量在这样短的时间里出现飙升,无法用冰层中捕获的火山气体释放来进行解释,而用土壤中甲烷气体的释放看来也难以对此现象进行合理解释。

谨慎解释

美国宇航局的科学家们对于给出结论非常谨慎,但表示生命活动造成甲烷气体的产生的确是多种可能性的其中之一。他们在论文中写道:“我们在火星上持续超过一个火星年的测量显示,在火星上存在微量的甲烷气体,其产生机制可能有超过一种,或者是多种可能机制共同作用的结果。”

盖尔陨坑靠近火星赤道,这是在大约35亿~38亿年前一颗陨星撞击火星时形成的。在它的中央位置存在一座高山,名为“夏普山”,其高出周围地形超过5500米。这座山的山麓以及盖尔陨坑边缘岩壁似乎显示出流水冲刷侵蚀的痕迹。好奇号做出的另外一项重要成果是发现盖尔陨坑内的细粒土壤中存在水分。平均每立方英尺(约0.028立方米)土星土壤中的水含量约为量两品脱(约合1升)。当然它们并非是自由水,而是以与矿物相结合的形式存在。

与此同时好奇号还在一块被称作“Cumberland”的岩石上的钻孔粉末颗粒物中检测到不同的火星有机物分子,这也是人类首次在火星表面物质中检测到确凿的有机物成分。这些有机物有可能是在火星上形成的,但也有可能是由陨石从其他地方带来的。好奇号项目科学家,美国麻省理工学院的罗杰·萨蒙斯(Roger Summons)表示:“首次在一块火星地表岩石中检测到有机碳物质具有重要意义。有机物非常重要,因为它们可以告诉我们有关它们形成与保存条件的信息。”

他说:“反过来,这些信息将有助于了解地球-火星之间的差异,并帮助我们判断由盖尔陨坑所代表的沉积岩层是否或多或少是有利于有机物质积累的环境条件。而现在我们所面临的挑战是要去往夏普山的山麓并寻找其他可能含有更多种类有机质的岩石。”

研究人员此次还报道了好奇号在古老湖床的Cumberland岩石中检测到30多亿年前与矿物相结合的水分的结果,这一结果显示古代火星失去了其绝大部分水体并在那之后继续丧失其水分。

12月18日,好奇号已经接近夏普山山麓,而在未来数月内它将开始逐渐爬坡。科学家们非常急切地希望对这座山开展探索,这是因为这里存在大量裸露的沉积岩层,从而让科学家们有机会探查火星的漫长历史。

有关火星上是否存在,或曾经存在过生命,这个问题的答案最终可能将由欧洲空间局(ESA)的ExoMars 探测器给出解答。这辆重300公斤的火星车按计划将在2019年着陆火星。

ExoMars 火星车将装备一个6.5英尺(约2米)长的钻探机,并将装备检测生物标记的设备。不过ExoMars 火星车的着陆区将不会是盖尔陨坑。由于其着陆精度不如好奇号,因此中央矗立着一座高山的盖尔陨坑被认为是具有高风险的着陆区。

其他进展

而在此之前,12月3日,科学家们宣布,美国宇航局的好奇号火星车在火星表面探测到了复杂的有机化学环境,并探查到长期以来科学家们一直在搜寻的一类有机物可能存在的信号,这种有机物可能对于原始生命的产生有所帮助。

好奇号搭载的“火星样品分析仪”(SAM)从其检验的火星土壤样品中发现了氯,硫,水以及有机化合物的信号,所谓有机化合物是指含有碳的化合物。然而,科学组还尚无法确定这些化合物是否真的来自火星,还是随着好奇号被从地球带来的污染物。

在此间于旧金山举行的美国地球物理联盟会议期间,美国宇航局戈达德空间飞行中心的SAM设备首席科学家保罗·马哈菲(Paul Mahaffy)表示:“SAM对于有机物无法给出确切性探测。”

好奇号项目科学家约翰·格洛岑科(John Grotzinger)表示:“尽管马哈菲的设备检测到了有机物的信号,但首先我们必须确认这些物质是否的确来自火星。”

之所以专门进行这样一次信息发布,是因为上周有一条流言盛行,称美国宇航局的好奇号火星车有了“巨大的”发现。为此,美国宇航局此番专门举行发布会,试图平息这一谣言。

好奇号所进行的观测中还包括高氯酸盐,这是一种由氧气与氯之间相互反应产生的化合物,此前美国宇航局的凤凰号着陆器曾经在火星的北极地区检测到这种化合物的存在。

好奇号的SAM设备使用一个微型炉子对火星土壤与尘埃样品进行加热,并对其释放出来的气体进行分析以判断其化学成分。实验中所采用的火星土壤样品则是由好奇号机械臂上的一个勺子设备抓取并送样的。

当好奇号将含有高氯酸盐的样品放在SAM炉子中加热时,它会释放出氯化甲烷化合物,这是一种含碳的有机物质。

美国宇航局官员在一份声明中表示:“这里的氯显然是火星本地的,但其中的碳有可能来自地球,由好奇号从地球带到了那里。由于SAM设备的检测灵敏度极高,因而被检测出来。”

这项发现是好奇号对其沿途一片风成尘土沙粒覆盖区域进行考察时做出的,这片区域被称作“岩石巢穴”(Rocknest)。这片区域地势平坦,距离好奇号的首个考察目的地——高度约5000米的夏普山山麓一片被称作“格列尼格”(Glenelg)的区域仍然还有数英里的路程。夏普山(Mount Sharp)是好奇号火星车的着陆区,巨大的盖尔陨坑中央高高隆起的一座高山。

14 纳米布沙丘

2016年1月4日,NASA公布火星探测器“好奇号”(Curiosity)传回的360度“纳米布沙丘”(Namib Dune)照。这也是好奇号自2012年8月登陆火星以来,人类首度近距离目睹火星风采。

这些照片拍摄日期是2015年12月18日,透过Mastcam彩色相机拍摄到高解析度的火星图像。纳米布沙丘是位于“夏普山”(Mount Sharp)西北方的巴格诺沙丘群(Bagnold Dunes)中的沙丘之一,纳米布沙丘位于夏普山底部,过去被科学家誉为“黑暗地区”,但透过高解析度图像让科学家得以了解火星上发生的情况,也成功对沙丘进行第一次近距离调查。

好奇号距离纳米布沙丘底部大约7米远,以仰角28度拍摄,纳米布沙丘高度约5米,可以清楚看到沙粒从迎风面的顶端滑落后所形成的特殊纹理,也可以看出在火星风和小型山崩的影响下,这些沙丘波纹随着时间发生改变。在地球这种情况大多发生在背风坡,因此NASA的科学家们判断这些照片应该是位于纳米布沙丘的背风侧。

15 生命存在证据

2018年6月7日,美国航天局研究人员说,“好奇”号火星车在火星岩石和大气中发现新证据,说明这颗红色行星可能曾经存在生命,甚至可能仍存在生命。

16 岩石层密度

2019年1月31日,美国研究人员在分析美国“好奇”号火星车采集的最新数据后发现,火星上盖尔陨坑的岩石层疏松多孔,密度比原本预计的低。新发现及相关测量技术有助人类进一步了解这颗神秘的红色星球。研究团队成员、亚利桑那州立大学的加布里埃尔介绍说,按照化学和矿物学仪器确定的岩石矿物组成估计,盖尔陨坑组成材质的密度约为每立方米2810千克,而他们借助新方法测算出的密度要低得多,只有每立方米1680千克。研究人员表示,火星岩石层密度较低可能是其多孔结构所致,新发现不仅有助人类进一步了解火星岩石层,所采用的密度测量方法还为人类提供了一种新的技术手段。

有机分子

2021年11月,美国国家航空航天局(NASA)戈达德航天飞行中心的一个国际研究小组利用“好奇”号火星车上的一项新实验,在火星上发现了以前未知的有机分子。研究结果发表于最新一期《自然·天文学》杂志。

17 矿物形成物

2022年2月,好奇号漫游车在火星表面拍到了一张相当奇特的照片,照片中的岩石类物体看起来像一朵小花,甚至可能是某种类型的有机特征,但好奇号团队确认这个物体是一个矿物形成物,具有由水析出的矿物形成的精致结构。这被称为 diagenetic 晶体簇。Diagenetic 意味着矿物的重新组合或重新排列,这些物体由三维晶体簇组成,可能是由各种矿物组合而成。

18 机器故障

传感器受损

2012年8月22日,美国宇航局通报“好奇”探测器携带的“气象站”之上的一台风况显示传感器损坏。传感器损坏的原因尚未查明,工程师们估计是“好奇”号着陆过程中火星表面石块飞溅,击中了传感器电路,破坏了布线。“气象站”记录空气和地面温度、空气压力和湿度、风速和方向,这些参数由遍布巡视探测器的传感器提供。

位于小型吊杆正面的风力传感器未受影响,但只剩下一个传感器,这对全面了解火星上的风状况带来了困难,也降低了“好奇”号探测特定方向风速和风向的能力。

钻头消毒不彻底

2012年9月11日,当“好奇”号火星探测器最终展开机械臂钻入火星表面时,美国国家航空航天局(NASA)的科学家希望不要在这个布满尘埃的红色星球发现水,因为“好奇”号的一个钻头未经严格消毒,其表面所携带的细菌可能给火星造成污染。

两台机载计算机故障

美国航天局2013年3月1日表示,由于主计算机出现故障,“好奇”号火星车已进入名为“安全模式”的最小活动状态,其科学工作也已全部暂停。航天局喷气推进实验室“好奇”号项目经理理查德·库克表示,故障出现于2月27日,当天“好奇”号未向地球传回记录的数据,也未按计划进入睡眠状态。地面工程师检查后发现,故障与主计算机闪存崩溃有关。尽管崩溃原因未明,但科学家推测可能由宇宙射线中的高能粒子所致 。

计算机删除文件故障致“安全模式”

2013年3月18日,美国“好奇”号火星车项目首席科学家约翰·格罗青格说,由于17日晚第二次遇到计算机故障,“好奇”号再次进入名为“安全模式”的最小活动状态。出现的新故障是由于计算机系统要删除的一个文件与“好奇”号正使用的文件有关联,删除过程中发出错误提示,“好奇”号随即进入“安全模式”。格罗青格说,“这起并非罕见或不同寻常的事件”,仅意味着“好奇”号投入科学工作的时间再次被推迟。若不是出现这次故障,“好奇”号原本将于18日恢复科学工作。目前来看,解决故障可能需要“两个火星日”(一个火星日长为24小时39分钟35秒)。

19 探索意义

根据奥巴马政府的太空战略,美国将以火星为太空探索的新目的地。美国航天局计划到2030年代中期,将宇航员运送至火星轨道。“好奇”号于2011年发射升空,它将扩大美国宇航局对火星的探索领域,并将有助于天文学家更好地了解这颗红色行星是否存在水。该火星车收集的数据,或许还有助于科学家弄清火星上是否存在生命,以及火星的可居性问题。该火星车还将对这颗红色行星的气候及地质情况进行评估,为人类探索任务做准备。

20 探索进展

2014年8月6日,是美国宇航局官方研发的最先进的好奇号火星车着陆火星两周年的纪念日。

在它第一年的工作中,好奇号火星车达成了它预定的科学目标,即判定火星过去是否曾经存在适宜微生物生存的环境条件。在一个名为黄刀湾(Yellowknife Bay)的地点,好奇号发现了一些含有粘土矿物的沉积岩层,这表明在数十亿年前这里曾经是一片充满淡水的湖泊。这里曾经拥有生命发展所需的所有必要条件以及微生物所需的能量来源。

新华社华盛顿10月3日电(记者林小春)美国航天局3日说,“好奇”号火星车已于本月1日开始了第二个为期两年的任务延长期,目前正在火星夏普山上爬坡驶向新目的地。

美国航天局当天发表声明说,“好奇”号火星车的第二个任务延长期今年夏天获得批准,新目的地位于约2.5公里的前方,那里有一道山脊,被氧化铁形成的赤铁矿覆盖;再往前走,是暴露在外的富含粘土的基岩。

“我们继续向夏普山上更高、更年轻的(沉积)层进发,”“好奇”号项目科学家阿斯温·瓦萨瓦达在声明中说,“即便已经对这座山的附近及其本身探索了4年,它仍有可能给我们带来完全出乎意料的惊喜。”

“好奇”号火星车2012年8月在火星盖尔陨坑着陆,原定任务期为期两年,主要任务是弄清火星历史环境是否曾适合生命存在,结果它在第一年就完成了这个任务。2014年9月,“好奇”号抵达夏普山,这是它在这颗红色星球上的主要任务地点。夏普山是被侵蚀的沉积物多层堆积形成的巨大土堆,高约5000米。

上个月,“好奇”号在夏普山一个叫“默里山丘”的地方钻了它在火星钻的第14个洞,这里的沉积层厚约180米,被称为“默里构造”。

“好奇”号已经探索了“默里构造”的下半部分,发现其主要组成成分是泥岩,是由古代湖泊沉淀物堆积形成,这说明古代火星的湖泊曾存在较长时间。未来一年,“好奇”号将在奔向新目标的途中继续探索“默里构造”的上半部分。

21 最新信息

近日,美国国家航空航天局(NASA)发布火星最新影像,地貌酷似美国西南部沙漠,与地球景色如出一辙。

根据无人探测器“好奇号”在火星“莫瑞孤峰群(Murray Buttes)拍摄的新影像,除了远方的群山,当地还有丘陵、台地,及岩壁,地貌与美国西南部的沙漠有些相似。

NASA形容,“好奇号”仿佛进行了一趟“横越美国沙漠的公路之旅”。影像中,火星上有着与地球景观相似的崎岖山壁。

22 大事记

2011年11月26日,美国“好奇”号火星车发射升空。

2012年8月6日,美国“好奇”号火星车在火星盖尔陨石坑中心山脉的山脚下成功着陆,探索这颗红色星球过去及现在是否存在适宜生命存在的环境。这是人类迄今向其他星球“派出”的最精密的移动科学实验室。

2012年8月22日,“好奇”号火星车在首次行驶测试中迈出“第一步”,留下了自己的“足迹”。

2012年8月27日,“好奇”号火星车成功收到来自地球的音频,然后将其传回地球,这是人类首次在地球“上传”并从另一颗行星“下载”音频。

2013年2月9日,美国国家航空航天局确认,“好奇”号火星车在“红色星球”一块岩石上成功打洞,这是“好奇”号团队取得的“里程碑式”进展。奋战”大约7分钟,“好奇”号收获一个1.6厘米宽、6.4厘米深的洞。火星车连夜传回地球的图片显示,那块岩石出现一个较深的洞,旁边有火星车早些时候“试手”时钻的浅洞。“好奇”号收集岩石粉末样本将用自身装备的仪器检测和分析。

2013年3月12日,美国航天局宣布,“好奇”号火星车对火星基岩样品的分析显示,火星古代环境确曾适合生命存在。

2013年6月20日,美国宇航局(NASA)宣布火星车在大气层中发现了甲烷增多现象,并且还首次确认在岩石中发现有机物。

2013年9月19日,美国航天局说,已在火星活动一年有余的“好奇”号探测器,至今没有发现甲烷存在的任何迹象,这说明火星上可能没有甲烷。这一发现再次引起红色星球上是否有生命的疑问。

2013年9月26日,美国航天局“好奇”号火星车发现,火星表面土壤按重量算约2%是水分,这意味着每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能够获得约1升的水。

2014年12月9日,“好奇号”火星探测器采集到的数据揭示了火星盖尔陨坑中心位置的夏普山的形成之谜:夏普山极有可能是数百万年前大型河床的沉积物累积、风化形成的,而这对证明火星上曾存在湖泊的假设给出了有力支持。

2015年6月18日,“好奇”号探测器在火星陨石样本中发现大量甲烷,证明了火星上有微生物存在。

2015年8月5日,“好奇”号探测器传回7月拍摄回的火星表面照片,而照片上出现类似螃蟹的踪迹,在网络上掀起热烈讨论。

2015年8月6日,“好奇”号探测器传回的一张照片再度引起UFO爱好者热议,因火星影像中似乎出现一名拥有长发与胸部的“外星女性”。根据照片中的影像,这看起来像是一位披着斗篷的女人,而从其胸前的阴影,可推断她拥有一对乳房,而在较明亮的部分,可看见她的两只手臂及长发。

2015年11月 发现疑似“巨大啮齿动物”

近日,YouTube频道ArtAlienTV发布了一段关于“好奇号”传回的火星照片的视频,并表示“在火星陨石坑山丘上可能存在一只巨大的老鼠或是其他啮齿动物”。ArtAlienTV解释说,“虽然这可能是一种错觉,但似乎很像老鼠的耳朵、鼻子和眼睛,形态非常完整,包括我在内的其他人也都认为这极有可能是一只老鼠。”

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