编者注（8/6/21）：在这篇报道发布后不久，NASA官员宣布，从“毅力号”接收到的数据显示，探测器在首次采样活动中并未采集到岩石。“毅力号”任务组已经组建了一个响应团队，以评估情况并计划额外的样本采集尝试。本报道已更新，包含了这一新信息。
在任务执行近六个月后，“毅力号”火星探测器终于进行了它的奠基仪式。今天清晨，NASA 最新派往这颗红色星球的使者钻入一块岩石，然后提取、密封并存储了一个小指大小的样本，将其放置在探测器腹部保护舱内的管子中。
至少，那是原计划。发回任务控制中心的初始图像显示，已经钻出了一个钻孔，遥测数据表明，在样本似乎从岩石中提取出来后，它在探测器内部按照计划进行了处理。NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的一些人开始公开庆祝探测器取得的表面上的成功。
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但“毅力号”发送回来的最新数据和图像表明，在钻探过程中没有采集到岩石——任务团队正在紧急查明哪里出了问题。目前，主要的理论是岩石的行为方式出乎意料，而不是探测器本身出现了机械故障。
这项看似微小的地质盗取行为本应标志着火星样本返回计划的开始，这是一项多机构、多任务的努力，旨在将这个管子——以及更多管子——带回地球，让科学家们获得来自我们邻近世界的首批原始样本。对于整个“毅力号”团队——以及地球上大多数行星科学家来说，这次采样工作的意义怎么强调都不过分。“毅力号”最初的抓取行动是宏大探索的开端，它可能会彻底改变我们对火星以及生命本身的看法。而这一切的实现，都要归功于几代科学家和工程师的汗水、鲜血和泪水。
“有数百甚至数千人以某种方式为这项任务做出了贡献，”Vivian Sun说道，她是 JPL“毅力号”科学考察的联合负责人。“你们站在前人任务和团队的肩膀上。”
这个样本将是计划在 2030 年代某个时候返回地球的最多 43 个样本中的第一个。在专门设计的接收实验室中，这些宝贵的材料原本是要由科学家进行法医般的检查，他们希望解开杰泽罗陨石坑的地质历史，这是一个布满层状沉积物的盆地，曾经是短暂的湖泊和河流三角洲的所在地——而且，也许，还存在火星微生物。第一个关于地球以外生命的确凿证据可能不是来自异常的飞行物体、神秘的无线电传输或系外行星的太空望远镜快照，而是来自我们隔壁世界的普通岩石中发现的微化石。
这就是采样尝试的<0xE2><0x80><0x94>过程，如果未来的采样尝试取得成功，接下来会发生什么。
选择岩石
到目前为止，“毅力号”或“珀西”一直在忙于在火星上“安顿下来”。当它的机器人伙伴“机智号”直升机在杰泽罗周围完成了飞行和成功飞行之后，“珀西”一直在四处行驶——有时是自主驾驶——欣赏风景，用激光射击石头，拍摄了超过 10 万张照片，绘制周围环境地图，并从富含二氧化碳的大气中制造氧气。
所有这一切都只是它主要任务的序幕：研究岩石以寻找古代生命。理论上，一项划时代的发现可能来自探测器上的成像仪和化学传感器，但在一些岩石被带回地球之前，任何决定性的发现都不太可能发生。在“毅力号”有能力收集的43 个样本中，它的第一个样本来自一个名为陨石坑地面断裂粗糙单元的古老地质单元。
这就是“毅力号”二月份着陆时的岩石类型。值得注意的是，尽管“珀西”自那以后一直在这种岩石上漫游，但科学家们对它仍然知之甚少。例如，他们尚不能确定它是否是火山成因的——因此可能是探测器将遇到的最古老的岩石之一——还是沉积岩，由流水或风沉积在更古老的物质之上。解决这个基本难题将有助于研究人员确定杰泽罗现代地质的确切形成方式和时间。“无论它是什么，对于整个盆地的地质历史都具有不可思议的意义，”NASA 约翰逊航天中心“毅力号”返回样本科学家 Justin Simon 说道。
今年夏天早些时候，“毅力号”团队从该单元中选择了一块附近的适合钻探且覆盖着灰尘的岩石，用于期待已久的破土动工。在“珀西”刷掉一小块表面区域的灰尘后，探测器用两个装置——行星仪器用于 X 射线岩石化学 (PIXL) 和用于有机物和化学物质的扫描宜居环境拉曼和发光 (SHERLOC) 仪器——仔细研究了这块岩石，以更多地了解其地球化学成分。
为“毅力号”首次样本采集选择的岩石的视图（左）和显示岩石无尘地表一部分的特写镜头（右）。图片来源：NASA 和 JPL-Caltech
但“主要事件”直到现在才发生，NASA 喷气推进实验室“毅力号”项目系统工程师 Rick Welch 解释道。星期四晚些时候， 地面控制人员向“毅力号”发送指令，让它使用其两米长的机械臂接近并钻入岩石，提取一个圆柱形岩芯样本，其尺寸与一块黑板粉笔相似。样本通过探测器腹部第二个较短的机械臂在多个腔室之间传递，经过尺寸测量和拍照，最终被密封并缓存。
从岩芯到缓存，这个过程花费不到八个小时完成——这是一项令人印象深刻的工程壮举，尤其是在那些渴望看到这些宝贵岩石是否包含生命证据的科学家们看来。“他们正在火星表面上钻探，看在上帝的份上，”加州大学戴维斯分校的进化生物学家 Jonathan Eisen 说道。“我的意思是，这太令人惊叹了！”
当然，岩石样本本身似乎已经丢失，这真是一个令人不快的意外。科学家和工程师将在未来几天努力找出哪里出了问题——并且在时机成熟时，他们将再次尝试对岩石进行采样。
“虽然这不是我们希望的‘一杆进洞’，但在开辟新天地时总是存在风险，”NASA 科学任务理事会副局长 Thomas Zurbuchen 在最近的一份声明中说道。“我相信我们拥有合适的团队来解决这个问题，我们将坚持不懈地寻找解决方案，以确保未来的成功。”
寻找生命
目前的计划是，探测器的一些样本将留在杰泽罗的某个地方，而另一些样本将保存在“毅力号”上。大约在 2028 年，欧洲航天局的自主样本取回探测器应该会收集大部分或全部样本，以便运送到 NASA 发射的附近火星上升飞行器，之后它们将被发射到轨道上。在那里，一艘欧洲航天器将像棒球手套接球一样跟踪并收集样本容器，然后返回地球。样本最早应于 2031 年在美国西部的沙漠中着陆——最有可能是在犹他州。
Sun 说，假设最终取回了样本，来自陨石坑地面断裂粗糙单元的第一个样本不太可能包含生命证据，特别是如果岩石是火山成因的——例如熔岩流。最具天体生物学前景的目标在“毅力号”的未来：曾经积累沉积物的前湖床部分以及将这些物质从周围区域输送过来的古代河流三角洲。然而，由于火星干燥、寒冷、受辐射的地表条件，这些区域也被认为提供任何现存生物体的机会渺茫。任何活着的微生物都可能潜伏在难以接近的地下深处，在行星较温暖和可能更潮湿的内部。这就是为什么，如果“珀西”的岩石样本中发现了任何活物，几乎可以肯定会是来自地球的生物污染，Eisen 和其他人说道。
当然，找到古代生命迹象的机会是未知的。但火星曾经拥有能偏转辐射的行星磁场和更多的地表水。无论生命是通过来自年轻地球的陨石被带到年轻的火星，还是在红色星球上独立产生，许多专家怀疑它在世界早期时代会有很好的繁荣机会。“我认为我们不太可能找到过去生命的证据，”Eisen 说道。
Simon 说，与在地球上寻找原始生命相比，在火星上找到古代生物可能实际上更容易。地球不断移动的构造板块摧毁了它的大部分原始地壳，有效地抹去了我们星球最早的地质时代。火星似乎从未发生过板块构造，因此可能孕育生命的古老地貌今天仍然存在——假设它们没有被熔岩覆盖或被撞击破坏。
微生物矿物
无论是在遥远的火星上还是直接在地球上，当天体生物学家研究“毅力号”的岩石时，他们究竟会寻找什么？西班牙天体生物学中心研究员、毅力号团队的欧洲返回样本顾问 María-Paz Zorzano 说，微生物产生的富含矿物质的结构是一个明显的目标。
乐观地看，这些结构会类似于地球的叠层石，即分层状的微生物堆，尽管今天很少见，但在某些 35 亿年前的岩石中以丰富的化石形式出现。但没有人会押注于如此确凿的发现：大多数其他据称例子的非常古老的、生物产生的矿物结构都是主题激烈辩论。即使在我们自己的星球上，被认为是生物起源的结构也经常在后来被证明是无机成因的。将这种推断扩展到地球之外——就像现在臭名昭著的火星陨石中假定的微化石案例一样——确实是一个不确定的前景。
这就是为什么任何可疑结构都可能需要生物标志物来佐证——生物标志物是某种程度上表明生命存在的分子。熟悉的生物化学支柱，如 DNA、RNA 和蛋白质，对于此类搜索来说是不太理想的候选者，因为它们容易受到辐射和地质活动的降解。Zorzano 说，脂质——细胞膜中使用的脂肪——可以保存更长时间，因此可以用作古代生命的标记。与生命相关的其他化学物质的集合，包括磷、硫和各种含氮化合物，也可能在漫长的岁月中持续存在。同样的寿命也可能适用于生命所偏爱的元素变体——例如较轻类型的碳。叶绿素和其他用于吸收特定波长光的生物色素也已知可以在地质时间内保持一定程度的完整性。
Zorzano 说，如果火星上的生命类似于地球上的生命，那么这种侦探工作会更容易。但火星微生物可能与地球微生物的设计大相径庭，需要更多基于对宇宙中所有生物实例适用的物理规则的模糊假设的“不可知论”生命识别实验。
即使撇开将样本返回地球的长达十年的时间线不谈，对它们进行古代生命调查也将是一个漫长而持久的过程：一个月又一个月，一年又一年，一个接一个地，必须排除任何可疑岩石斑块的所有可能的非生物学解释。与此同时，任何假定的生物标志物仍然必须符合行星的更广泛背景：如果古代生物学的“确凿证据”信号只出现在记录了已知对生命不利的条件的岩石中，研究人员只会成功地发现更深层次的谜团，供后代人困惑和研究。
科学家们可能无法发现火星生命的迹象。但是，也许，他们可能会成功地做到这一点。如果发现这样的发现与地球上的生命有共同的进化谱系，那将是一回事：至少，我们那时会知道我们在宇宙中并不孤单。但 Eisen 说，如果我们发现独立起源于火星的生命，“从科学和哲学的角度来看，它的价值将是无与伦比的。” 这样的发现将强烈表明，生命几乎可以在任何地方涌现，就像总是从被遗忘已久的砖墙中萌发的鲜花一样。生命可能是普遍规律，而不是宇宙中的例外。
火星样本返回之旅才刚刚开始。正如首次采集尝试中的困难所表明的那样，道路的尽头仍然遥遥无期。那些追随它的人无法保证到达任何天体生物学应许之地。但是，梦想着有一天可能会发现外星生命隐藏在火星岩石中，这确实是一个令人着迷的想法。“从统计学上讲，宇宙中必然存在生命。宇宙太大了；必然存在生命，”Eisen 说。“但这在您真正找到证据之前没有任何意义。”