如果太空探索是一场受欢迎程度竞赛，火星可能会难以获得崇拜者。曾经是 20 世纪行星科学家的宠儿，但随着其他令人兴奋的地点——例如，探索严重不足的金星，或土星令人兴奋的卫星土卫六——开始更受关注，火星的魅力有所降温。但火星并没有完全放弃其在聚光灯下的时间。今年夏天，三项新的任务将发射到这颗红色星球——其中至少一项任务可能会通过重新寻找生命来重燃人们对火星的兴趣。
7 月 14 日，阿拉伯联合酋长国的希望号轨道飞行器——该国建造的首个行星际航天器——计划搭乘日本火箭升空前往火星。在同一个为期一个月的发射窗口期——每 26 个月发生一次，届时行星与地球对齐以便于穿越——中国的天问一号轨道飞行器和着陆器也可能加入，这也是这个新兴太空强国首次执行火星任务。NASA 的“毅力号”探测车，美国太空机构为寻找火星生命而进行的最新努力，也可能会在这个窗口期发射。欧洲的罗莎琳德·富兰克林探测车原本也计划加入这次火星舰队。但由于部分原因是冠状病毒大流行，它推迟到 2022 年。尽管如此，这三项任务清楚地表明，这颗红色星球尚未失去其吸引力。
NASA 对火星的探索一直稳步持续。继 20 世纪 60 年代和 70 年代的 Mariner 探测器传回了这颗行星的第一批图像之后，海盗 1 号和 2 号着陆器成为首次——也是至今为止最雄心勃勃的——寻找火星生命的任务。虽然结果尚无定论，但海盗号着陆器之后又陆续有轨道飞行器和探测车，最终在 2012 年好奇号探测器着陆，这些都描绘出了一幅关于这个世界曾经样貌的迷人景象。“我们已经了解到，火星拥有多种宜居环境，”休斯顿月球与行星研究所的天体生物学家肯达·林奇说。“人们更加积极地认为，有可能找到证据表明生命在火星过去的某个时期存在过。”
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“毅力号”是这段旅程的下一步。由于在最终测试阶段后期发现了一个小的硬件问题，探测器的发射现已安排在 7 月 30 日至 8 月 15 日之间，此前曾略有延迟。如果一切按计划进行，它将于 2021 年 2 月 18 日在火星上一个名为杰泽罗陨石坑的迷人区域着陆。这个陨石坑直径 45 公里，是一个拥有数十亿年历史的河流三角洲的所在地，这个环境可能保存了早期行星上生命存在的明显迹象。
“这是一个撞击坑，拥有超过 35 亿年历史的古老河谷，这些河谷将水注入陨石坑的盆地，形成了一个相当于美国太浩湖大小的常年湖泊，”德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院的蒂莫西·古奇说，他在着陆点选择过程中主导了杰泽罗陨石坑的案例。“它不是火星上唯一的三角洲，[但] 它是暴露最好的三角洲之一。地球上的湖泊是非常好的宜居环境，生命在其中蓬勃发展。三角洲沉积物可以保存湖泊中可能存在的任何潜在生命的记录。”
“毅力号”配备了一套仪器，将以精细的细节探测这个区域。在某些方面，这辆探测车是“好奇号”的双胞胎：两者外观几乎相同。它们的着陆系统也将相同。两者都使用相同的自主火箭动力“空中吊车”平台，该平台先前曾将“好奇号”用缆绳缓缓降落到火星表面上的精确着陆点。
虽然外观与“好奇号”相似，但在外壳下，“毅力号”却是一个截然不同的野兽。这辆探测车受益于多项升级，包括改进的、更精确的着陆系统和硬化的轮子，以更好地应对崎岖的火星地形。而“好奇号”的工具适合评估火星的宜居性，但“毅力号”将更专注于寻找生命本身的证据。
“我们正在寻找生命迹象，这促使我们采用一套不同的仪器，”NASA 喷气推进实验室“毅力号”项目科学家肯·法利说。“在机械臂上，我们有一个名为 PIXL 的仪器，它可以测量邮票大小的岩石区域中的元素分布。在同一区域，我们可以使用名为 WATSON 的仪器拍摄视觉图像。我们可以使用名为 SHERLOC 的仪器测量有机物的分布。这些东西结合在一起，提供了最令人信服的方法来找到可能存在于火星上的那种简单生命的证据。”
这些证据可能包括隐藏在杰泽罗陨石坑大量碳酸盐岩沉积物中的微生物化石生命的迹象。在地球上，这种环境保存了古代叠层石，这是一种由原始微生物形成的土堆状层状结构。“这些可能会作为宏观大小的化石留在岩石记录中，我们或许能够看到，”莱斯大学专注于火星的地质学家柯尔斯滕·西巴赫说。“这非常雄心勃勃。说我们期望这样会是一个强烈的说法。但这些是我们正在寻找的东西。”此类证据将使用 SHERLOC 的紫外拉曼光谱仪进行检查，这是火星上的首个同类光谱仪。这样做将允许在不首先用激光束汽化岩石的情况下测量岩石的成分（“好奇号”采用的更具破坏性的技术）。
然而，“毅力号”单独可能无法理解这些证据。这辆探测车的关键目标之一是收集可能具有天体生物学意义的样本，然后将它们储存在火星表面上的小缓存中。计划是未来的样本返回任务着陆，捡起这些缓存，并在大约十年后发射返回地球。该任务的具体后勤细节尚不清楚，但这很可能是一项涉及 NASA 和欧洲航天局的国际努力，将于 2028 年左右抵达，并在 2031 年将样本带回我们的星球。“最终，为了真正确认生物特征的存在，样本必须返回地球，”达特茅斯学院的行星地质学家弗朗西斯·里维拉-埃尔南德斯说。
“毅力号”还有一些额外的技巧。一种名为 MEDA 的仪器将监测火星天气，而 MOXIE 将练习从火星空气中的二氧化碳中产生氧气——这可能是未来人类任务的关键工具。RIMFAX 仪器将是首个登陆火星的探地雷达，能够探测到 10 米深的水和冰。各种车载摄像头将以前所未有的视觉清晰度揭示探测器周围的环境，制作表面视频以及着陆本身的详细录像。
如果这还不够，这辆探测车甚至还在其腹部塞了一架名为“机智号”的“直升机”。“机智号”重不到两公斤，将在任务的最初 90 天内部署和操作。这将构成在另一个世界上进行空中飞行的首次尝试。“这架直升机与我们以前真正制造过的任何东西都不同，”NASA 喷气推进实验室“毅力号”项目副经理马特·华莱士说。虽然主要只是一项技术演示，“机智号”还将尝试从空中拍摄火星图像，包括搭载它到达地面的探测车的照片。
着陆后，“毅力号”将在为期两个地球年的主要任务中探索杰泽罗陨石坑，研究和收集生命迹象。完成这项任务后，这辆探测车可能会被开出陨石坑，去探索另一个附近的名为中途岛的区域，那里富含碳酸盐岩。“人们认为那是另一个宜居环境，”法利说。那里一些房屋大小的岩石也可能是由形成杰泽罗陨石坑的撞击抛出的行星地幔碎片——引人入胜的研究目标，可能为火星地表下提供新的见解。
希望号和天问一号也将与“毅力号”一起登陆火星。前者是旨在研究世界大气层的轨道飞行器。在一个火星年中，它还将考察这颗行星的气候——包括大规模的沙尘暴，其中一场沙尘暴导致了 NASA 的机遇号探测车在 2018 年的陨落。然而，除了其科学目标外，“希望号”还旨在标志着阿拉伯联合酋长国从石油驱动型经济向以科学和工程为重点的经济转型。“我们的太空计划和火星任务是实现更大目标的手段，”希望号项目负责人奥姆兰·沙拉夫说。“这关乎阿联酋的未来。”
中国的“天问一号”任务也同样是一种声明。中国已经通过将人类送入太空、开发空间站和进行探月任务（包括首次在月球背面着陆）展示了其宇宙雄心。现在，借助“天问一号”，它旨在证明自己也是一个行星际太空强国。“这将带来很多声望，”报道中国航天飞行的记者安德鲁·琼斯说。“只有 NASA 能够在火星上着陆和运行。”
然而，“天问一号”将略有不同寻常。在 2021 年 2 月抵达这颗行星后，它将在轨道上停留数月，然后部署其着陆器和探测车并尝试着陆——可能在乌托邦平原，离海盗 2 号着陆器不远。然后，这辆探测车将驶离其着陆平台，并使用其六种仪器（包括一种用于研究地表下冰和水的雷达装置和一种用于测量岩石成分的激光工具）研究其周围环境。其预期寿命为三个地球月。
希望号和天问一号本身就是值得称赞的努力。但“毅力号”很可能在火星探索的下一个阶段占据中心舞台。它是一台多面手机器，其任务目标几乎可笑地过于庞杂。“毅力号”将在火星上放飞直升机，制作火星天气报告，甚至从稀薄的空气中制造氧气。然而，它最伟大的绝招是它将使我们多么接近于了解我们是否真的不孤单在这个宇宙中。“我们完全处于新的领域，”NASA 科学任务理事会副局长托马斯·祖布钦说。“这就是它如此令人兴奋的原因。”