下一代火星探測(cè)器將如何尋找生命跡象

火星2020探測(cè)器甚至還沒(méi)有一個(gè)名字，但它已經(jīng)有了一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)——尋找生命跡象。

人類(lèi)長(zhǎng)久以來(lái)一直夢(mèng)想踏上另一個(gè)星球，而且鄰居火星的橙色光芒已經(jīng)引起了我們的注意。雖然我們還沒(méi)有到過(guò)那里，但我們離目標(biāo)卻越來(lái)越近：在過(guò)去6年里，美國(guó)宇航局已經(jīng)將3個(gè)著陸器和4個(gè)探測(cè)器發(fā)送到這顆紅色星球，全是為了最終把人類(lèi)送上火星。在2020年的夏天，我們將發(fā)送迄今最先進(jìn)的機(jī)器人使者，上面配備著一套全新的工具。火星2020探測(cè)器甚至還沒(méi)有被命名，但它已經(jīng)有了一個(gè)大目標(biāo)：尋找生命跡象。

新的探測(cè)器將有一些重要的太空任務(wù)需要完成。在2012年，俗稱(chēng)“好奇號(hào)”的火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在即將平緩降落在這顆紅色星球的表面之前歷經(jīng)了驚悚的7分鐘。此后，“好奇號(hào)”對(duì)火星的持續(xù)發(fā)現(xiàn)讓世界各地的科學(xué)家感到吃驚。科學(xué)家可能已經(jīng)知道火星上曾經(jīng)有水，因?yàn)槠錁O冠被冷凍水冰所覆蓋，并且表面有明顯的類(lèi)似河流的渠道。但“好奇號(hào)”是第一個(gè)證實(shí)火星曾經(jīng)覆蓋著水的探測(cè)器，這意味著大約30億年前火星曾經(jīng)是一個(gè)“宜居”的地方。

“好奇號(hào)”還發(fā)現(xiàn)了大氣中甲烷的一個(gè)異常來(lái)源，它們通常是由生物體釋放的。“有了‘好奇號(hào)，我們得到了非常好的證據(jù)，表明火星曾經(jīng)有大量的液態(tài)水。”美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的火星2020副項(xiàng)目科學(xué)家肯·威利福德說(shuō)，“不僅如此，而且火星上還有支持生命的基本構(gòu)成要素。‘好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)不僅僅是水，而是含有有趣化學(xué)成分的水。所有這些都是好的證據(jù)，表明早期的火星是宜居的。我們現(xiàn)在必須弄清楚，到底多久以前存在那些宜居的條件？”

火星2020新探測(cè)器是與其前身類(lèi)似的一套工具，看起來(lái)與前身幾乎完全相同，但不是尋找水，而是首次帶著明確任務(wù)去尋找生命跡象。“自從‘北歐海盜號(hào)闡明目標(biāo)是直接尋找生命證據(jù)以來(lái)，我們真的是首次執(zhí)行美國(guó)宇航局的任務(wù)”，威利福德說(shuō)，“火星探險(xiǎn)漫游者邁出了繼水之后的關(guān)鍵第一步，‘好奇號(hào)邁出了下一步并尋找宜居的證據(jù)。現(xiàn)在，火星2020將更進(jìn)一步，直接尋找火星表面曾存在古生物證據(jù)。”

“古代”是這里的關(guān)鍵詞。經(jīng)過(guò)對(duì)我們自己的太陽(yáng)系和其他恒星周?chē)乔虻膸资暄芯浚蠖鄶?shù)科學(xué)家都認(rèn)為，我們的星球是銀河系的一個(gè)異類(lèi)。地球上有大量的淡水、充足的氧氣和有助于調(diào)節(jié)我們大氣的郁郁蔥蔥的植物。而火星表面則是一幅寒冷、貧瘠的景觀，從冰冷到令人窒息到輻射到挨餓。“我們今天能了解到的是，如今火星的表面正如我們所知的是非常荒涼的。”威利福德說(shuō)。科學(xué)家們將使用火星2020的7個(gè)儀器尋找微生物化石，它們可能一度在這顆紅色星球的全盛時(shí)期居住過(guò)甚至繁榮一時(shí)。

火星2020將多方面探索表面，就像“好奇號(hào)”所做的一樣。“我們將最終開(kāi)車(chē)到處轉(zhuǎn)悠，就像用‘好奇號(hào)所做的那樣”，威利福德解釋道。“我們將用Mastcam-Z相機(jī)勘測(cè)火星表面，就像地質(zhì)學(xué)家所做的那樣。當(dāng)我們看到一些有趣并且值得研究的東西時(shí)，我們可以指揮探測(cè)器開(kāi)到更近處，此時(shí)我們可以打開(kāi)儀器，因?yàn)槲覀冃枰M(jìn)一步研究。”

火星2020將使用一些高科技儀器來(lái)檢驗(yàn)其環(huán)境。一些特殊工具將成為尋找生命化石的生力軍：PIXL（X射線巖石化學(xué)行星儀器）、RIMFAX（火星地下實(shí)驗(yàn)雷達(dá)成像）和SHERLOC（用拉曼和有機(jī)物和化學(xué)物質(zhì)的發(fā)光掃描宜居環(huán)境）。PIXL可以識(shí)別一粒食鹽大小的化學(xué)物質(zhì)，這個(gè)工具對(duì)尋找附近的微生物化石是至關(guān)重要的。“RIMFAX是用于火星表面的一項(xiàng)全新技術(shù)”，威利福德說(shuō)。其地面穿透雷達(dá)將允許科學(xué)家們描繪出探測(cè)器無(wú)法看到的基巖層圖層。而SHERLOC的光譜儀技術(shù)可以識(shí)別火星上的有機(jī)物和地質(zhì)中可能存在的生物學(xué)信號(hào)。

團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)觀察宏觀特征尋找微生物的證據(jù)，具體地說(shuō)，他們正在尋找疊層石。這些特性，盡管在地球上也發(fā)現(xiàn)過(guò)，其本質(zhì)上是微生物基團(tuán)的巖石中呈分層結(jié)構(gòu)。“如果我們發(fā)現(xiàn)了疊層石，就可以用化學(xué)儀器來(lái)了解其元素和礦物質(zhì)的組成”，威利福德說(shuō)，“這將有助于表明生命可能曾經(jīng)在火星上存在才產(chǎn)生了那些礦物質(zhì)。”

火星2020比以往的探險(xiǎn)更具前瞻性。探測(cè)器將一路收集真實(shí)的巖石和土壤樣本，并將其存儲(chǔ)在試管中。他們將對(duì)試管進(jìn)行密封并戰(zhàn)略性地留在表面以供未來(lái)的宇航員收集。“科學(xué)界認(rèn)為，如果我們想要認(rèn)真尋找火星上的古生物，找到存在我們可以稱(chēng)之為古生物的確鑿證據(jù)，幾乎肯定會(huì)要求我們返還表面的樣品，這樣我們才能在返回地球后使用完整的科學(xué)技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行分析。”威利福德說(shuō)。

火星2020具有一項(xiàng)史無(wú)前例的特征：配備一套麥克風(fēng)。探測(cè)器登陸火星將首次使用音頻，將對(duì)降落和著陸過(guò)程進(jìn)行記錄。在火星活動(dòng)中使用音頻后，它將讓科學(xué)團(tuán)隊(duì)聽(tīng)到探測(cè)器上儀器的聲音，使他們能夠診斷出問(wèn)題。從普通人的角度來(lái)看，更酷的是，探測(cè)器將發(fā)回火星風(fēng)和天氣變化的錄音，讓我們聽(tīng)到另一個(gè)世界的聲音，這些聲音距離我們很遙遠(yuǎn)，而且是我們第一次聽(tīng)到。

火星2020以發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系過(guò)去是否存在生命為目標(biāo)，這或許還需要幾年時(shí)間，但是如果我們找到它，影響將是巨大的。找到生命在其他地方出現(xiàn)和存在的確鑿證據(jù)，將從根本上改變我們對(duì)宇宙的理解。