下一代火星探測器將如何尋找生命跡象

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

人類長久以來一直夢想踏上另一個星球，而且鄰居火星的橙色光芒已經(jīng)引起了我們的注意。雖然我們還沒有到過那里，但我們離目標卻越來越近：在過去6年里，美國宇航局已經(jīng)將3個著陸器和4個探測器發(fā)送到這顆紅色星球，全是為了最終把人類送上火星。在2020年的夏天，我們將發(fā)送迄今最先進的機器人使者，上面配備著一套全新的工具?；鹦?020探測器甚至還沒有被命名，但它已經(jīng)有了一個大目標：尋找生命跡象。

新的探測器將有一些重要的太空任務需要完成。在2012年，俗稱“好奇號”的火星科學實驗室，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”對火星的持續(xù)發(fā)現(xiàn)讓世界各地的科學家感到吃驚?？茖W家可能已經(jīng)知道火星上曾經(jīng)有水，因為其極冠被冷凍水冰所覆蓋，并且表面有明顯的類似河流的渠道。但“好奇號”是第一個證實火星曾經(jīng)覆蓋著水的探測器，這意味著大約30億年前火星曾經(jīng)是一個“宜居”的地方。

“好奇號”還發(fā)現(xiàn)了大氣中甲烷的一個異常來源，它們通常是由生物體釋放的?！坝辛恕闷嫣?，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。”美國宇航局噴氣推進實驗室的火星2020副項目科學家肯·威利福德說，“不僅如此，而且火星上還有支持生命的基本構成要素?！闷嫣柊l(fā)現(xiàn)的證據(jù)不僅僅是水，而是含有有趣化學成分的水。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新探測器是與其前身類似的一套工具，看起來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去尋找生命跡象。“自從‘北歐海盜號闡明目標是直接尋找生命證據(jù)以來，我們真的是首次執(zhí)行美國宇航局的任務”，威利福德說，“火星探險漫游者邁出了繼水之后的關鍵第一步，‘好奇號邁出了下一步并尋找宜居的證據(jù)?，F(xiàn)在，火星2020將更進一步，直接尋找火星表面曾存在古生物證據(jù)?！?/p>

“古代”是這里的關鍵詞。經(jīng)過對我們自己的太陽系和其他恒星周圍星球的幾十年研究，大多數(shù)科學家都認為，我們的星球是銀河系的一個異類。地球上有大量的淡水、充足的氧氣和有助于調節(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?！拔覀兘裉炷芰私獾降氖?，如今火星的表面正如我們所知的是非?；臎龅??！蓖５抡f?？茖W家們將使用火星2020的7個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期居住過甚至繁榮一時。

火星2020將多方面探索表面，就像“好奇號”所做的一樣?！拔覀儗⒆罱K開車到處轉悠，就像用‘好奇號所做的那樣”，威利福德解釋道。“我們將用Mastcam-Z相機勘測火星表面，就像地質學家所做的那樣。當我們看到一些有趣并且值得研究的東西時，我們可以指揮探測器開到更近處，此時我們可以打開儀器，因為我們需要進一步研究?！?/p>

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

團隊正在通過觀察宏觀特征尋找微生物的證據(jù)，具體地說，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，其本質上是微生物基團的巖石中呈分層結構?！叭绻覀儼l(fā)現(xiàn)了疊層石，就可以用化學儀器來了解其元素和礦物質的組成”，威利福德說，“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?！?/p>

火星2020比以往的探險更具前瞻性。探測器將一路收集真實的巖石和土壤樣本，并將其存儲在試管中。他們將對試管進行密封并戰(zhàn)略性地留在表面以供未來的宇航員收集?！翱茖W界認為，如果我們想要認真尋找火星上的古生物，找到存在我們可以稱之為古生物的確鑿證據(jù)，幾乎肯定會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技術對它們進行分析。”威利福德說。

火星2020具有一項史無前例的特征：配備一套麥克風。探測器登陸火星將首次使用音頻，將對降落和著陸過程進行記錄。在火星活動中使用音頻后，它將讓科學團隊聽到探測器上儀器的聲音，使他們能夠診斷出問題。從普通人的角度來看，更酷的是，探測器將發(fā)回火星風和天氣變化的錄音，讓我們聽到另一個世界的聲音，這些聲音距離我們很遙遠，而且是我們第一次聽到。

火星2020以發(fā)現(xiàn)太陽系過去是否存在生命為目標，這或許還需要幾年時間，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宇宙的理解。