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        尋水之旅:火星探索“修成正果”|火星探索

        發(fā)布時(shí)間:2020-02-18 來(lái)源: 人生感悟 點(diǎn)擊:

             火星上可能存在生命,你相信么?這條消息在8月1日開(kāi)始占據(jù)了許多媒體的重要版面,其始作俑者就是美國(guó)《航空周刊》(Aviation Week),它聲稱(chēng)美國(guó)宇航局剛剛公布了鳳凰號(hào)著陸器在火星上發(fā)現(xiàn)水的消息。
          
          打破“火星詛咒”
          
          2008年5月25日,鳳凰號(hào)著陸器利用反推進(jìn)火箭安全地降落在火星北極附近,這是1976年海盜號(hào)火星探測(cè)任務(wù)以來(lái)第一次實(shí)現(xiàn)反推進(jìn)軟著陸,此前歐美和俄羅斯陸續(xù)發(fā)射了大約40次火星探測(cè)器,其中只有1/3成功,其余那些均以失敗告終,它們要么在地球大氣層爆炸,要么在火星表面墜毀,有的甚至迷失在太空深處,所以科學(xué)家和媒體戲稱(chēng)這是“火星詛咒”在作怪。
          為了安全起見(jiàn),美國(guó)宇航局2004年初在“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”兩部火星車(chē)登陸時(shí)采取了氣囊登陸的方法,即在它們降落在火星表面之前,打開(kāi)安全氣囊,迅速充氣,把火星車(chē)完全包裹起來(lái),從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)無(wú)一失的成功登陸。
          “勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”雖然預(yù)計(jì)壽命只有90天,但他們至今仍健康地工作在火星上!皺C(jī)遇號(hào)”登陸不久就利用它所攜帶的微型輻射分光計(jì)發(fā)現(xiàn)了著陸地點(diǎn)附近可能存在赤鐵礦,這種礦物質(zhì)通常是在有液態(tài)水的環(huán)境下生成的,從而證實(shí)火星上曾經(jīng)有水存在。
          在火星另一端的“勇氣號(hào)”通過(guò)對(duì)一塊火山巖進(jìn)行鉆孔,分析其中的礦物質(zhì)成分,證實(shí)在巖石形成過(guò)程中或者巖石形成之初,曾有水滲入到巖石中,礦物質(zhì)隨水分進(jìn)入巖石內(nèi)形成了結(jié)晶體。
          “勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”的成功大大鼓舞了美國(guó)宇航局,科學(xué)家們大膽決定啟動(dòng)因“火星詛咒”而被迫推遲的火星極地探測(cè)計(jì)劃,并更名為“鳳凰號(hào)”,希望這個(gè)浴火重生的神鳥(niǎo)能夠給多次遭遇挫折的火星探測(cè)帶來(lái)好運(yùn)。它的使命是在最有可能找到水的地方尋找水或者冰的直接證據(jù),用科學(xué)家們的話(huà)來(lái)說(shuō),讓這只火鳥(niǎo)直接品嘗一下火星水的味道。
          
          水冰比預(yù)想中更快展現(xiàn)
          
          在地球上,幾乎在所有有水存在的地方,都發(fā)現(xiàn)了生命存在的跡象。執(zhí)著的天文學(xué)家們認(rèn)為,既然火星與地球如此類(lèi)似,火星表面又充滿(mǎn)了縱橫交錯(cuò)的溝壑,它們的盡頭呈扇形散開(kāi),形成一片圍裙?fàn)畹臎_積區(qū)域,這些特征就是地球上河流沖積的翻版。與地球類(lèi)似,火星自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于其公轉(zhuǎn)平面也不是垂直的,而是有大約25度傾角(地球是23.5度),而且,它在10~40度之間變化,其周期大約是5萬(wàn)年。天文學(xué)家以此為依據(jù)建立了火星的歷史模型,認(rèn)為當(dāng)傾角比較大的時(shí)候,被鎖在兩極的水分完全有可能被蒸發(fā)并輸送到赤道區(qū)域,這說(shuō)明就是赤道區(qū)域存在過(guò)江湖并非是完全不可能的。
          而根據(jù)圍繞火星運(yùn)轉(zhuǎn)的奧德賽飛船(Mars Odyssey spacecraft)此前探測(cè)到的資料,火星的水分主要集中在緯度超過(guò)60度以上的兩極地區(qū)。奧德賽利用它所攜帶的伽馬射線(xiàn)光譜儀,掃射火星表面,從而可以探測(cè)到表面之下3米以?xún)?nèi)的成分。它發(fā)現(xiàn)其中氫的含量在兩極地區(qū)最多,而在寒冷的區(qū)域,能夠穩(wěn)定存在的含氫物質(zhì)很可能就是冰(為了跟干冰等區(qū)別開(kāi),天文學(xué)家們一般稱(chēng)之為水冰),這個(gè)探測(cè)結(jié)果跟天文學(xué)家們認(rèn)為兩極地區(qū)的白色區(qū)域就是冰的猜測(cè)非常吻合。水的存在,意味著可以支持生命的存在。
          而科學(xué)家們?yōu)轼P凰號(hào)配備了足以鉆透30~50厘米厚凍土的銼刀,以準(zhǔn)備對(duì)付北極附近的常年冰凍的土壤;以及最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室“熱量及逸出氣體分析儀”(TEGA)和“顯微鏡、電化學(xué)及導(dǎo)電性分析儀”(MECA),前者用來(lái)分析加熱土樣時(shí)產(chǎn)生的氣體,水蒸氣或者有機(jī)氣體,后者更是縮微技術(shù)的奇跡,不僅包括兩種顯微鏡,用來(lái)分析樣本顆粒,還有一個(gè)濕化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,確定土樣的酸堿性及化學(xué)成分。
          在經(jīng)歷9個(gè)半月,7億公里的航程之后,鳳凰號(hào)降落在位于火星北緯68.2度的火星北極圈之內(nèi),按照科學(xué)家們的估計(jì),在這里30厘米的深處應(yīng)該就可以找到水冰,或者以化合物形式存在的結(jié)晶水。
          實(shí)際上,水冰比預(yù)想中更快地展現(xiàn)在科學(xué)家們的眼前:當(dāng)鳳凰號(hào)在仔細(xì)拍攝周?chē)h(huán)境的時(shí)候,赫然發(fā)現(xiàn)它就在自己的腳下,由于降落時(shí)反推進(jìn)火箭吹開(kāi)了表面的塵土,明亮的水冰就展現(xiàn)在眼前!而在這個(gè)區(qū)域,二氧化碳凝結(jié)成的干冰還不足以穩(wěn)定存在,所以地球上的科學(xué)家們頓時(shí)歡呼起來(lái),并根據(jù)水冰的形狀將其命名為“冰雪女王”,因?yàn)樗崴埔粋(gè)身著長(zhǎng)裙的女子形象。
          更多的驚喜還在后面,當(dāng)鳳凰號(hào)勘測(cè)完周?chē)h(huán)境,動(dòng)用機(jī)械臂上的鏟子挖掘土樣以備分析的時(shí)候,第一鏟下去,就挖到了誘人的白色條紋,它們是水冰還是白色礦物質(zhì)?在火星極地并不強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射下,3天之后,白色條紋消失了,這意味著,鳳凰號(hào)挖到的就是水冰。
          不過(guò)接下來(lái)當(dāng)?shù)孛嬷笓]人員準(zhǔn)備將挖到的土樣送到TEGA進(jìn)行分析時(shí)卻遇到了一點(diǎn)小問(wèn)題,土樣粘在了機(jī)械鏟上面,無(wú)法送到分析儀中,這跟科學(xué)家們用計(jì)算機(jī)模擬的情況可不大一樣。亞利桑那大學(xué)的研究院Peter Smith說(shuō):“這個(gè)問(wèn)題其實(shí)很容易就得到了解決,我們讓土樣在空氣中暴露了兩天,讓水分蒸發(fā)掉一些,從而使土樣變得松軟,就很容易送到分析儀中去了!
          “熱量及逸出氣體分析儀”(TEGA)的功能是分次加熱土樣,最高溫度可以達(dá)到上千度,這樣可以先烘干土樣中的水分,然后再讓土樣中的有機(jī)物蒸發(fā)出來(lái)。分析儀判定第一次蒸發(fā)出來(lái)的氣體就是水蒸氣,科學(xué)家們激動(dòng)地說(shuō):“我們終于‘觸摸并品嘗’到火星上的水了,它的味道好極了!贝饲懊绹(guó)宇航局多次聲稱(chēng)“證實(shí)火星上存在水”或者“曾經(jīng)存在過(guò)液態(tài)水”都是間接的證據(jù)。
          
          
          鳳凰號(hào)還發(fā)現(xiàn)了什么?
          
          火星上存在水的直接證據(jù),為下一步的火星探測(cè)、開(kāi)發(fā)乃至宇宙航行提供了進(jìn)一步的支持,因?yàn)榛鹦堑沫h(huán)境與地球類(lèi)似,因此很多人把火星看作人類(lèi)的第二家園,認(rèn)為總有一天人類(lèi)將移民火星,在火星上開(kāi)始新的生活。并且可以以火星為中轉(zhuǎn)基地,向更深處的太空進(jìn)發(fā),由于火星重力比地球小,從火星出發(fā)可以節(jié)省很多起飛的燃料,更有可能實(shí)現(xiàn)宇宙航行。這一夢(mèng)想已經(jīng)讓人類(lèi)期待了上百年了,也許將在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)。
          然而人們更關(guān)心的是TEGA以及鳳凰號(hào)的其他儀器還發(fā)現(xiàn)了什么?《航空周刊》認(rèn)為他們隱瞞了更為重大的發(fā)現(xiàn),那就是鳳凰號(hào)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了火星上“潛在的生命”。
          美國(guó)宇航局終于于8月5日宣布了“沒(méi)有明說(shuō)的話(huà)”,鳳凰號(hào)確實(shí)在土樣中發(fā)現(xiàn)了東西,不過(guò)“并不是太驚人”,而是一種高氯酸鹽,這種氯化物包含四個(gè)氧原子,一種穩(wěn)定的化合物,雖然不能明確支持生命的存在,但也不排除生命存在的可能。高氯酸鹽也是固體火箭燃料的主要成分之一。
          鳳凰號(hào)探測(cè)項(xiàng)目首席科學(xué)家Peter Smith說(shuō):在地球上這種物質(zhì)對(duì)生命有害,但并不會(huì)由此將火星上存在生命的可能性排除。事實(shí)上,這種物質(zhì)是潛在的能量來(lái)源。
          在南美洲智利的Atacama沙漠,這里的環(huán)境與火星非常類(lèi)似,科學(xué)家們多次來(lái)這里研究火星可能發(fā)生的情況,這里生活著一種細(xì)菌,就是以高氯酸鹽為生。
          這個(gè)消息對(duì)于火星研究人員確實(shí)影響重大,濕化學(xué)項(xiàng)目組的負(fù)責(zé)人Sam Kounaves說(shuō),因?yàn)楦呗人猁}在地球上是由于陽(yáng)光與空氣中浮塵作用而產(chǎn)生的,它又是溶于水的,通過(guò)研究它在火星上的分布,就有可能了解火星大氣和地面水流的分布。雖然高氯酸鹽的存在只是初步確定,但科學(xué)家們很樂(lè)觀地認(rèn)為接下來(lái)的分析將確定這一點(diǎn)。
         。ㄕ8月7日《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》,作者為該刊記者)

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