美国宇航局的好奇号火星车展示了一些新的科学能力，可能在这个过程中解开了一个红色星球的谜题。
一项新的研究报告称，任务团队成员重新利用了漫游车的导航设备来测量重力场的微小变化。这种新颖的策略使研究人员能够弄清楚好奇号正在探索其基座的巨大火星山是如何形成的——也就是说，它可能是由风吹的沙子和沉积物沉积而成的独立土堆。
马里兰州约翰霍普金斯大学地球与行星科学系助理教授、主要作者凯文·刘易斯说：“展望未来，我认为这项研究展示了在其他行星表面进行重力测量的希望。” [美国宇航局好奇号火星车拍摄的令人惊叹的火星照片]
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刘易斯告诉Space.com：“它确实提供了关于地下的数据，而这些数据很难从任何其他仪器中获得。”
汽车大小的好奇号火星车于 2012 年 8 月降落在 96 英里宽（154 公里）的盖尔陨石坑底部，任务是调查该区域过去孕育生命的可能性。这项工作成果丰硕；好奇号的观测结果表明，盖尔在远古时期曾长期存在湖泊和溪流系统——一次可能长达数亿年。
盖尔陨石坑的有趣之处还在于其他原因。例如，一座山从其中心升起 3.4 英里（5.5 公里）进入火星天空——这是一个引人注目的地质奇观，在地球上没有类似的例子。
科学家们长期以来一直在争论这个被称为夏普山的奇特山块是如何形成的。它是曾经填满盖尔陨石坑但被侵蚀磨损的沉积结构的残余物吗？或者夏普山是否以其目前的形式凝聚，随着火星风将尘土和沙子落入盖尔陨石坑而增长？
这就是今天（1 月 31 日）在线发表在《科学》杂志上的新研究发挥作用的地方。刘易斯和他的同事绘制了好奇号行进路线上 700 多个点的重力场强度图，好奇号从盖尔的底部进入了夏普山的山脚。（重力场会随着高度的增加而减弱，从而增加与行星核心的距离。）
利用这些“重力测量”数据，研究人员计算出好奇号车轮下方岩石的密度约为每立方米 1,680 公斤。这很低，意味着这些岩石相当多孔。[远古火星湖泊和激光爆炸：好奇号火星车前 5 年的 10 个最重要时刻]
刘易斯说：“它可能更像是一种压实的土壤，而不是你可能认为的坚实、非常好的胶结岩石。”
他补充说，如果这些沉积物曾经被埋在 3 英里（5 公里）的其他沉积物之下，它们几乎肯定会密集得多。因此，新的研究结果认为，夏普山主要是由风吹沉积物堆积而成，而不是从一个充满陨石坑的特征中削减下来的。
这并不是说曾经可能适合居住的湖泊没有占据盖尔陨石坑的底部；刘易斯强调说，好奇号对湖底沉积物的观测已经高度确信地确定了该水体的过去存在。但这些沉积物显然没有一直延伸到陨石坑边缘。目前还不清楚它们上升到多高——湖泊沉积物和风吹沉积物之间的过渡点位于夏普山的斜坡上。
刘易斯说，轨道观测已经确定了一个有趣的“不整合面”——在先前连续的沉积岩记录中有一个中断——大约在好奇号当前位置上方 2,600 英尺（800 米）。因此，该区域是一个候选区域。
刘易斯说：“我们将看看好奇号是否能到达那里，或者我们是否会得到从山上滚下来的上层单元碎片。但我们可能需要进行更多的探索才能找到这样的过渡。”
让我们回到重力数据。好奇号没有携带任何专门的重力测量仪器，那么刘易斯和他的团队是如何进行测量的呢？
通过跳出固有思维。好奇号有两个“漫游车惯性测量单元”（RIMU），一个主要的和一个备份的。两个 RIMU 都由三个加速度计和三个陀螺仪组成，漫游车的操作员通常使用它们进行导航并确定好奇号在太空中的方向。但刘易斯想知道这些工程数据是否可以重新校准以捕获有关重力场的信息。
他说：“这是我考虑了很久的事情。我没想到会有足够高的精度可以用于科学目的。但我开始研究数据并校准一些复杂因素，例如温度和其他一些变量。而且，果然，它达到了精度实际上具有科学意义的程度。”
因此，该团队得以建立有史以来在另一个行星表面上的第一个“重力横断面”。刘易斯说，唯一在地球外进行的此类工作是 1972 年阿波罗 17 号宇航员在月球上进行的。
刘易斯说，未来前往火星和其他行星的漫游车任务可以进行类似的测量。但他团队使用的策略并非普遍适用。例如，研究人员可能无法从美国宇航局的精神号和机遇号火星车多年来收集的工程数据中提取重力测量数据。刘易斯说，这两个高尔夫球车大小的机器人以稍微不同的方式收集了它们的工程数据。
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