*编者注(18年11月19日):经过五年多对60多个候选地点的考察,NASA宣布其用于样本缓存的“火星2020”探测器将在杰泽罗陨石坑着陆。这个直径45公里的陨石坑位于火星赤道以北,拥有干涸的湖泊和河流三角洲,使其成为寻找红色星球上古代生命迹象的首选目标。 《大众科学》 在这篇2018年10月的报道中详细介绍了杰泽罗陨石坑和其他最终入围地点的选址过程。
对于NASA的“火星2020”探测器来说,目前正在该机构的喷气推进实验室组装,计划于2020年7月发射,风险再高不过了。这个耗资24亿美元的核动力探测器是有史以来直接飞向红色星球的最复杂的机器。在2021年2月着陆后,它完成一项备受瞩目的目标——收集岩石样本以最终运回地球——将确保该探测器为未来数十年的火星探测设定方向。但首先,任务规划者必须决定这台雄心勃勃的机器实际上应该去火星的哪个地方。
上周,在洛杉矶北部举行的一次会议上,一个由150多名科学家组成的国际小组齐聚一堂,进行了为期两天半的讨论,内容正是如此——他们的辩论有时看起来不太像仔细的科学对话,而更像是一场地质学和天体生物学的食物大战。这次充满争议的会议是自2014年以来举行的第四次也是最后一次此类研讨会,考虑了四个可能适合生命存在的“火星2020”任务的首选着陆点。
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哥伦比亚山/古谢夫陨石坑, 这是NASA已失效的“勇气号”探测器先前勘测过的地点。这里富含热泉沉积物,在地球上,这些沉积物将为微生物生命提供舒适的家园。
杰泽罗陨石坑, 这个地点拥有干涸的湖泊和河流三角洲,可能曾经庇护——并随后保存——了大量的火星微生物。
东北部大瑟提斯高原, 一座巨大的盾状火山,毗邻一个巨大的撞击陨石坑,那里蕴藏着这颗行星上最古老的岩石,这些岩石形成于火星还是一个更温暖、更潮湿的地方。
中途, 另一个散布着古老岩石的目的地,顾名思义,它位于杰泽罗和东北部大瑟提斯高原的着陆点之间。
NASA火星探测计划的首席科学家迈克尔·迈耶说:“我们拥有如此大量的信息来研究另一颗行星,这真是令人难以置信。” 他告诉《大众科学》,“研讨会根据我们已知、我们未知以及我们想知道的内容来区分潜在的着陆点,但我们只有一次机会。”
火星2020着陆点指导委员会联合主席、地质学家马修·戈隆贝克说,四个最终入围的着陆点候选地点现在是整个火星上研究最仔细的地点。每个地点都已被环绕火星轨道运行的轨道飞行器进行了广泛的远程观测。这些观测为研究人员提供了大量关于地质历史、岩石成分、地表状况等的新信息。在仔细研究所有这些数据后,研讨会的参与者最终不得不投票选出他们偏好的着陆点——他们认为为“火星2020”任务提供最佳成功机会的地点。
研讨会结束时,综合统计结果表明,大家一致倾向于一种混合方法——“火星2020”探测器将访问和探索杰泽罗陨石坑的干涸湖床和三角洲,以及中途地点的古老岩石,后者仅在约28公里之外。直线距离不算太远,但对于在崎岖不平的外星地形上缓慢行驶的机器人探测器来说,仍然可能是一个艰巨的任务。完成这段旅程将是探测器的一个延伸目标,因为这段旅程可能很容易超过其2.35年的主要任务时间。此外,即使这种一举两得的方法在科学上很有吸引力,但它也不是一成不变的:究竟在哪里发送“火星2020”的决定权在于NASA的首席科学家托马斯·祖布肯,预计他将审查研讨会的调查结果,并在年底前宣布他的选择。然后,他的审查结果将提交给NASA领导层进行最终宣布。
天体生物学家和研讨会参与者、NASA艾姆斯研究中心的戴维·德斯马拉伊斯说,对两个地点的偏好受到扩展任务可能有多丰富的影响。“这真的产生了很大的影响,比以前的任务要大得多。” 特别是,“火星2020”将利用几项新技术——例如更好的地形测绘以及在下降过程中更精确、更灵敏的降落伞触发——这将使探测器能够实现精确着陆,超越其所有机器人前辈所实现的着陆。“这些技术为人们打开了通往以前很想去但无法到达的地点的大门,”德斯马拉伊斯说。
仍然需要理清的是“火星2020”任务的样本何时以及如何取回,以及探测器将按什么顺序侦察研讨会青睐的探测地点。与许多研讨会参与者一样,德斯马拉伊斯个人赞成“火星2020”首先在杰泽罗着陆,使用其42根铅笔大小的样本管中的一部分在那里收集岩石,然后跋涉到中途地点进行重复操作。“研讨会的评分反映了关于从哪里开始和在哪里结束的相当对称的意见,”德斯马拉伊斯补充说,并进一步指出,东北部大瑟提斯高原着陆点在投票中也表现强劲。
杰泽罗陨石坑在研讨会上的主要倡导者是罗德岛州普罗维登斯布朗大学的行星科学家约翰·马斯塔德。“杰泽罗在主要探测器科学方面得分最高,而东北部大瑟提斯高原在返回样本的价值方面得分更高。真正的赢家是从中途到杰泽罗的扩展任务,它获得了广泛而深入的科学价值支持,”他说。
关于杰泽罗和中途,最吸引人的是用一台探测器完成两倍科学成果的可能性,马斯塔德说:“这是两全其美。如果我们能够对两个地点都进行采样,那么我们就能比其他情况更进一步,并能够探索更多样化的火星科学。”
在某些重要方面,“火星2020”任务将涉及重复NASA“好奇号”探测器于2012年8月的着陆。这意味着该任务的科学家和地球上热切的观众必须屏住呼吸,再次经历“好奇号”在2012年进入、下降和着陆火星的所谓“恐怖七分钟”。在这个惊心动魄的过程的最后,一个机器人天空起重机在火箭上盘旋,然后用系绳将探测器降低到地面。“好奇号”的天空起重机完美地工作;这种方法是否会在2021年再次奏效还有待观察。
尽管存在这些操作上的不确定性,但任务的科学家们持乐观态度。“火星2020”的副项目经理马特·华莱士说,探测器的整体组装和测试正在按计划进行,没有出现明显的障碍。
即使与所有希望相反,探测器在火星上的高难度着陆出现问题,“火星计划也将继续进行”,圣路易斯华盛顿大学的雷·阿维德森说,他是一位多次参与红色星球任务的资深人士。“[火星]是NASA的长期目标。无论‘火星2020’任务是否成功,都将继续进行探索。”