好奇號火星探測器

好奇號火星探測器

“好奇”號火星探測器於美國東部時間2011年11月26日10點2分,也就是台北時間26日晚23點2分,搭乘“阿特拉斯-5”型火箭前往火星。這一次的發射地點位於約翰甘迺迪航天中心以南的卡達梅爾角的空軍基地。。“好奇號”造價高達25億美元,是NASA研發的新一代火星探測器,被稱為“火星科學實驗室”。它的體積相當於一輛中型轎車,總重量達到1噸左右。美國上個世紀70年代發射了海盜火星探測器目的就是探索火星是否曾經存在生命。當時科學家一直認為,根據海盜的探測結果,火星是不存在生命的,到了2004年科學家採取新的思路,轉而尋找火星存在水的證據。勇氣號和機遇號火星探測器相繼著陸火星,發現火星曾經存在水的有利證據。這一次,好奇號將探索火星上是否存在有機物以及生命存在的其他要素,那么好奇號計畫在火星停留兩年,和勇氣號與機遇號不同,好奇號採用的是核動力,而且是利用鈽電池做能源。

基本信息

簡介

好奇號火星探測器好奇號火星探測器
好奇號(英語:Curiosity)是一輛美國宇航局火星科學實驗室轄下的火星探測器,主要任務是探索火星的蓋爾撞擊坑,為美國宇航局火星科學實驗室計畫的一部分。
好奇號在2011年11月26日北美東部標準時間10:02於卡納維拉爾角空軍基地進入火星科學實驗室太空飛行器,並成功在2012年8月6日協調世界時05:17於伊奧利亞沼著陸。好奇號經過56,300萬千米的旅程,著陸時離預定著陸點布萊德柏利降落地只相差2.4千米。好奇號的任務包括:探測火星氣候及地質,探測蓋爾撞擊坑內的環境是否曾經能夠支持生命,探測火星上的水,及研究日後人類探索的可行性。好奇號的設計將是項目中的火星2020探測車任務設計基礎。2012年12月,好奇號原本運行2年的探測任務被無限期延長。
2014年6月24日,好奇號在發現火星上曾經有適合微生物生存的環境之後運行滿一個火星年的探測任務。
命名:由兒童和青少年命名火星車是NASA的慣例。2008年11月18日,一項面向全美五歲至十八歲學生的為火星車命名的比賽開始。2009年3月23日至29日,普通公眾有機會為九個進入決定的名字進行投票,為火星車的最終命名作為參考。2009年5月27日,NASA宣布六年級的華裔女生馬天琪(ClaraMa)的“好奇”最終贏得了勝利。

研發背景

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自20世紀初期開始,人們憑著望遠鏡中看到的火星影像和頭腦中的想像,認為火星上可能存在生命,乃至火星人。但當最早的著陸探測器,美國宇航局發射的海盜1號和2號在1976年觸及火星表面的時候,人們大失所望,來自海盜2號的照片顯示了一個寒冷、貧瘠、乾燥、顯然死掉了的行星。然而,也是在同一時期,科學家在地球海洋底部的深海熱泉里發現了極端微生物的存在,這證明生命可以適應各種環境。
火星探測器是一種用來探測火星的人造衛星。1962年,前蘇聯發射的‘火星1號’探測器是人類向火星發射的第一個火星探測器,美國發射了水手4號探測器,並成功飛到距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片。自20世紀60年代以來,美國發射十餘次火星探測器,僅6次實現火星著陸。

項目進展

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1996年,美國宇航局發射了火星全球勘探者號探測器。這開啟了新的探索火星的時期,一系列的軌道器和著陸器被送往火星。探測的結果讓科學家了解到,火星其實蘊藏著活力。
2004年登入火星的勇氣號和機遇號火星車已經發現,火星在過去曾經是溫暖和濕潤的,甚至可能存在過海洋。但是後來它的環境發生了巨大的轉變。自那時起,美國宇航局火星探測任務的科學目標就圍繞考察火星是否曾經支持生命存在而進行,好奇號火星車亦進一步推進美國宇航局“跟著水走”的戰略。
2008年11月18日,一項面向全美五歲至十八歲學生的為火星車命名的比賽開始。
2009年03月23日至29日,普通公眾有機會為九個進入決賽的名字進行投票,為火星車的最終名稱作為參考。
2009年05月27日,NASA宣布六年級的華裔女生馬天琪所起的“好奇”這個名稱最終贏得了勝利。
2011年11月26日,“好奇”號火星車於從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地41號發射台發射升空。美國航天局電視台畫面顯示,“好奇”號的升空時間為美國東部時間10時02分00秒211毫秒(台北時間23時2分)。2011年11月26日23時2分,好奇號火星探測器發射成功,順利進入飛往火星的軌道。
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2012年8月6日成功降落在火星表面,展開為期兩年的火星探測任務。
2012年9月27日,美國宇航局“好奇”號火星探測器在探索火星地貌時,遇到一塊外形奇特金字塔形狀的岩石。美國宇航局以去世的一名員工傑克·馬蒂耶維奇命名這塊岩石。這塊金字塔形“傑克·馬蒂耶維奇”(JakeMatijevic)岩石將首次測試好奇號最先進的分析儀器。漫遊車將首次利用α粒子X-射線光譜儀(APXS)檢測該岩石的組成成分。
漫遊車將於同一個火星日再次啟程,它已經連續形成了138英尺(42米)的距離,是當前(2012年9月27日)最長的旅程。7周前,好奇號著陸火星,開始了長達兩年的火星任務,將利用10項儀器評估在蓋爾環形山精心挑選的研究地區,後者提供的環境條件被認為適合微生物生命存在。
2012年8月6日凌晨1時30分(台北時間6日13時30分),新型火星探測器“好奇”號計畫著陸火星表面。作為一個星際間太空飛行器,“好奇”號的能量來自鈽,大小只有一輛小型機動車大小它已經從地球出發,旅行了八個半月了。“好奇”號攜帶的計算機會控制著陸過程,放慢速度,小心登入火星表面。因為火星和地球之間存在時間差,地球上的科學家將在火星車著陸14分鐘後才得到反饋。不過,美國宇航局官員表示,此後,還得需要幾個小時甚至幾天的時間才能確認著陸成功與否。
美國“好奇”號火星探測車2012年8月19日首次使用高能雷射槍擊打火星岩石,以期分析火星岩石礦物成分。
好奇號火星漫遊車利用機械臂末端的鑽頭鑽取了火星表面一塊基岩的樣品,這是首次通過鑽探獲取火星岩石樣本。NASA稱這是好奇號自2011年八月抵達火星以來所取得的最大的具有里程碑意義的成就。著陸後,地面控制人員將指示好奇號利用攜帶的科學設備分析樣品,分析其礦物和化學成分,以確定火星上是否有水,是否有或曾經有適合生命存在的環境。

組成結構

主控電腦

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採用2台(其中一台為備用)IBM特製型號的電腦,可以承受-55和70度氣溫變化以及1000戈瑞的輻射水平。
硬體:IBMPowerPC750為基礎的RAD750處理器(可以提供400MIPS運算能力),256KBEEPROM,256MBDRAM,2GB快閃記憶體。
軟體:NASA採用VxWorks作業系統。VxWorks由WindRiverSystems(已被Intel收購)開發,是在大量嵌入式系統中採用的實時作業系統。之前的火星探測器(旅行者、勇氣號、機遇號)、火星偵察軌道器都採用VxWorks。
好奇號與地球的直接數據頻寬大約8Kbit/s左右,但與火星探測器2001火星奧德賽號的最理想傳輸頻寬則能達到2Mbit/s,而2001火星奧德賽號與地球的頻寬為256Kbit/s。當探測器從漫遊車上空飛過時,每次能通信八分鐘,最多能傳輸250Mbit的數據,而這250Mbit數據需要花20多分鐘才能傳輸到地球。
壽命:“好奇”號的設計壽命是一個火星年,也就是大約687個地球日,或者669個火星日。

附屬設備

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減速傘:火星科學實驗室的減速傘是飛往火星的最複雜的太空艙。設計必須考慮到它的龐大體積和重量,它是被發往這顆紅色行星的最大的火星車,需要降落在火星上的精確位置上。
隔熱板:“好奇”號的隔熱板和圓錐形後殼是有史以來在這方面最大的。它們使該火星車的外殼寬達15英尺(4.5米),比以前的火星車使用的隔熱板都大,甚至比把太空人送往月球的“阿波羅”號飛船使用的隔熱板還大。用來保護火星車“機遇”號和“勇氣”號的隔熱板寬8.5英尺(2.6米),“阿波羅”號使用的隔熱板寬不足13英尺(4米)。
它在這顆紅色行星上降落過程中,為了把高溫擋在外面,這個隔熱板是用一種被稱作酚碳熱燒蝕板(PhenolicImpregnatedCarbonAblator,PICA)的材料製成的。這是火星任務第一次使用這么大的隔熱板。酚碳熱燒蝕板是由美國宇航局的艾姆斯研究中心發明的,這種材料作為美國宇航局回歸地球的太空艙“星塵(Stardust)”號的隔熱板,首次飛入太空。科學家利用“星塵”號太空艙收集一顆彗星的粒子並於2006年把樣本帶回地球。
核電池提供穩定動力:“好奇”號的動力由一台多任務放射性同位素熱電發生器提供,其本質上是一塊核電池。因為使用了核動力。該系統主要包括兩個組成部分:一個裝填鈽-238二氧化物的熱源和一組固體熱電偶,可以將鈽-238產生的熱能轉化為電力。這一系統設計使用壽命為14年,也高於太陽能電池板。該系統足以為“好奇”號同時運轉的諸多儀器提供充足能量。“好奇”號的設計行程將超過19公里,並將在火星表面攀登高山。1997年,由“火星探路者”號攜帶升空的“旅居者”號火星車著陸。與這位重約10公斤的老前輩相比,“好奇”號要先進得多。
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天空起重機:美國宇航局專門為“好奇號”火星車設計了一套複雜的著陸程式。該火星車進入這顆紅色行星的大氣後,將藉助一個大降落傘把它的隔熱板及後殼扔掉,以減慢下降速度,然後再利用被稱作“天空起重機(SkyCrane)”的推進器慢慢下降。這個起重機將利用電纜把該車放在火星表面,然後它會飛走最後墜毀。首次使用一種被稱作“天空起重機”的輔助設備助降。由於難度高、風險大,美國航天局稱之為“恐怖7分鐘”。“天空起重機”和“好奇”號組合體在經過大氣摩擦減速和降落傘減速後“天空起重機”開啟8台反衝推進發動機,進入有動力的緩慢下降階段。當反衝推進發動機將“天空起重機”和“好奇”號組合體的速度降至大約每秒0.75米之後,幾根纜繩將“好奇”號從“天空起重機”中吊出,懸掛在下方。距離地面一定高度時,纜繩會被自動切斷,“天空起重機”隨後在距離“好奇”號一定安全距離範圍內著陸。“好奇”號於2011年11月26日發射。它將在火星表面著陸探測,以查明火星是否曾經存在適宜生命存在的環境。與到2011年仍在火星上探測的“勇氣”號和“機遇”號火星車相比,“好奇”號個頭要大得多,所攜帶的探測設備更多、更先進,在火星表面的連續行駛能力更強,它將是下一個10年中美國火星探測項目的“開篇之作”。其它設備
桅桿相機:(以下簡稱MastCam)是“好奇”號的主要成像工具,負責拍攝火星地貌的高解析度彩色照片和視頻,供科學家進行分析。MastCam由兩個照相系統構成,安裝在“好奇”號主車身上方的一個桅桿上。在“好奇”號在火星表面行進時,MastCam能夠獲得很好的視野。MastCam拍攝的照片將幫助任務組驅動和操控“好奇”號。
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火星手持透鏡成像儀:(以下簡稱MAHLI)功能相當於一個超級放大鏡,允許地球上的科學家更細緻地觀察火星上的岩石和土壤。這台儀器可以拍攝小到只有12.5微米(不及一根人發的直徑)的地貌特徵彩色照片。MAHLI安裝在“好奇”號的5關節7英尺(約合2.1米)機械臂末端,本身就是一個工程學奇蹟。形象地說,這台儀器就是科學家的一個高科技手持透鏡,將對準他們希望對準的任何地方。
火星降落成像儀:(以下簡稱MARDI)是一台小型攝影機,安裝在“好奇”號的主車身上,負責拍攝“好奇”號降落火星地面過程的影像。屆時,這輛火星車將藉助一個懸浮的火箭動力太空起重機完成降落。MARDI將在“好奇”號距離火星地表1英里(約合1.6公里)或2英里(約合3.2公里)時啟動,此時的“好奇”號將丟棄隔熱板。在“好奇”號觸地前,這台儀器將以每秒5幀的速度拍攝影像。MARDI拍攝的錄像將幫助“火星科學實驗室”任務組規劃“好奇”號的火星之旅,同時為科學家提供登入地——直徑100英里(約合160公里)的蓋爾隕坑的地質信息。
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火星樣本分析儀:(以下簡稱SAM)是“好奇”號的心臟,重83磅(約合38公斤),占到“好奇”號所攜科學儀器總重量的一半左右。SAM由3個獨立的儀器構成,分別是質譜儀、氣相色譜儀和雷射分光計。這些儀器負責搜尋構成生命的要素——碳化合物。此外,它們還將搜尋與地球上的生命有關的其他元素,例如氫、氧和氮。
SAM安裝在“好奇”號主車身內。“好奇”號的機械臂通過車外的一個進口將樣本送入SAM。所採集的一些樣本將來自於岩石內部,利用機械臂末端2英寸(約合5厘米)的鑽頭鑽入岩石提取。這是第一個安裝可提取岩石內部樣本的工具登入火星的火星車。
化學與礦物學分析儀“(以下簡稱CheMin)可用於確定火星上的礦物類型和數量,幫助科學家進一步了解這顆紅色星球過去的環境。與SAM一樣,“好奇”號的機械臂通過車外的一個進口將樣本送入CheMin進行分析。分析時,這台儀器向樣本發射X射線,根據X射線的衍射確定礦物的晶體結構。克里斯普在接受太空網採訪時表示:“在我們看來,這就像是在變魔術。”X射線衍射是地球上的地質學家使用的一種重要的分析技術,從未在火星上使用過CheMin將幫助“好奇”號進一步了解火星礦物的特徵,超過它的前輩“勇氣”號和“機遇”號火星車。
化學與攝像機儀器:(以下簡稱ChemCam)可以向30英尺(約合9米)外的火星岩石發射雷射,使其蒸發,而後分析蒸發的岩石成分。藉助於這台儀器,“好奇”號可以研究機械臂無法觸及的火星岩石。此外,ChemCam同樣可以幫助任務組在遠處確定是否應該派遣“好奇”號前往一個特定的地帶進行探測。ChemCam由幾個不同組件構成雷射器安裝在“好奇”號桅桿上,旁邊是一台攝像機和一架小型望遠鏡。3台光譜儀安裝在車身上,通過光纖與桅桿上的設備相連,負責分析蒸發的岩石樣本中受激電子發出的光線。

探索成果

日偏食

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好奇號火星車拍到的日偏食2012年9月,好奇號火星車拍攝了大量火星日偏食的照片。地球上的日食由月球在太陽和地球之間穿過形成,火星上的日食則由火星的兩顆衛星所致。照片中,太陽被火衛一遮住,好像被“咬”了一口。

古河床

2012年9月27日,美國宇航局的科學家稱,他們在“好奇號”傳回的火星照片上發現,在蓋爾隕石坑(GaleCrater)北部邊緣和夏普山(MountSharp)之間有許多已經聚合成礫岩的碎石,這些碎石應該是非常湍急的河水流過時帶到這裡的。根據這些碎石的大小和形狀,科學家估算出這條古老火星河流的流速為大約0.9米/秒,深度大概相當於人的腳踝到臀部之間的高度。一些碎石已經被磨得十分圓滑,證明它們是經過了漫長的旅程到達這裡的。

不明碎片

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2012年10月7日,在首次收集火星土壤樣本時,好奇號火星車發現地面上存在一個尺寸很小的不明物體,好似銀片或者其他某種物品的碎片。10月8日,由於發現地面上的一個明亮物體——可能是從“好奇”號上脫落的碎片——項目組決定不使用機械臂。“好奇”號拍攝了這個物體的照片,以幫助項目組進行鑑別並評估可能對樣本收集帶來的影響。
證明有水
2013年9月,美國航天局“好奇”號火星車發現,火星表面土壤按重量算約2%是水分,這意味著每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能夠獲得約1升的水。美國倫斯勒理工學院和美國航天局等機構研究人員2013年9月26日在《科學》雜誌上報告說,他們利用“好奇”號攜帶的樣本分析儀,將其登入火星後獲得的第一鏟細粒土壤加熱到835攝氏度的高溫,結果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物質,其中水的質量約占2%。論文第一作者、倫斯勒理工學院的勞里·萊欣說,“現在知道火星上應該有豐富的、可輕易獲得的水”,這是“最令人激動的結果之一”。今後如果有人登上火星,只需在火星表面鏟起土壤,然後稍稍加熱,就可獲得水。

神秘亮光

2014年4月,好奇”號探測器從火星上發回的最新照片中出現一抹神秘的亮光,引發外界熱議。有人說,亮光看起來很像人造光,不排除這個紅色星球上“存在智慧型生命的可能”。
從照片上看,這是一個很詭異的白色“亮點”。由於在周圍暗灰色的背景中顯得很突兀,因此有猜測稱,這很可能暗示火星上存在地下智慧型生命形式。
不過,也有分析認為,更大的可能是照片成像過程中出現了小問題,以前有很多類似的“火星生命論”都被證實是錯誤的。

曾有湖泊

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據埃菲社2014年12月8日報導,美國“好奇號”火星探測器最新採集到的數據揭示了火星蓋爾隕坑中心位置的夏普山的形成之謎:夏普山極有可能是數百萬年前大型河床的沉積物累積、風化形成的,而這對證明火星上曾存在湖泊的假設給出了有力支持。
“好奇號”探測器在夏普山採集到的信息表明,火星曾在較長的時間裡存在過比較溫暖的氣候,平均溫度高於零攝氏度,這給湖泊等水循環系統的出現提供了環境。在這段時間內,蓋爾隕石坑可能多次變成湖泊又多次蒸發乾涸,湖泊中的沉澱物經歷不斷的風化,層層交替累積形成了夏普山。
美國加州理工學院教授帕薩迪指出,“‘好奇號’繼續在夏普山150米處低岩層進行採集研究,所取得的數據都在支持這一假設——夏普山是由湖泊沉積物沉澱風化形成的。希望2015年‘好奇號’能獲得更多的數據來最終證實這一假設。”
阿爾法粒子X射線分光計:(以下簡稱APXS)安裝在“好奇”號機械臂末端,負責測量火星岩石和泥土中不同化學元素的數量。屆時,“好奇”號將讓APXS與樣本接觸,APXS通過發射X射線和氦核進行分析。這些“彈藥”能夠將樣本中的電子撞出軌道,進而產生X射線。根據放射出的X射線的特徵能量,科學家能夠確定元素的類型。“機遇”號和“勇氣”號安裝了早期版本的APXS,用於揭示水在影響火星地貌過程中扮演的角色。
中子反照率動態探測器:(以下簡稱DAN)安裝在“好奇”號主車身背部附近,將幫助火星車尋找火星地下的冰和含水礦物質。這台儀器將向地面發射中子束,而後記錄下中子束的反彈速度。氫原子往往延緩中子的速度,如果大量中子速度遲緩,便說明地下可能存在水或者冰。DAN能夠發現地下6英尺(約合2米)濃度只有0.1%的水。
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輻射評估探測器:(以下簡稱RAD)體積與一個烤麵包機相當,在設計上用於幫助準備未來的火星探索任務。這台儀器負責測量和確定火星上所有類型的高能輻射,包括快速移動的質子和伽瑪射線。RAD的觀測數據允許科學家確定太空人暴露在火星環境下時將受到多大劑量的輻射。此外,這一信息也有助於科學家了解輻射環境對火星生命的產生和進化構成多大障礙。
火星車環境監測站:(以下簡稱REMS)安裝在“好奇”號桅桿中部,是一座火星天氣監測站,負責測量大氣壓、濕度、風速和風向、空氣溫度、地面溫度以及紫外輻射所有這些數據匯聚成每日和每季報告,幫助科學家詳細了解火星環境。
火星科學實驗室進入、降落與著陸儀:(以下簡稱MEDLI)並不是“好奇”號攜帶的儀器之一。這一裝置內置在隔熱板中,負責在“好奇”號穿過火星大氣層過程中對其進行保護。在“好奇”號穿過火星大氣層過程中,MEDLI也負責測量隔熱板經受的溫度和壓力。這些信息將幫助工程師了解隔熱板的狀況,同時利用這些數據改進未來的火星探測器。
導航相機:好奇號在桅桿上裝有兩對導航用的黑白3D相機,每個有45度的視野。主要用於輔助地面控制人員規劃好奇號的行動路線。
化學相機:用高能鐳射在遠達七米外氣化分析目標,通過分析過程中發出的強光,來測定目標物的成分。
避險相機:好奇號在四個角落的較低位置各裝有一對避開障礙用的黑白3D相機,每個約有120度的視野。它們主要用來防止好奇號意外撞上障礙物,並在軟體的幫助下,讓好奇號能夠在一定程度上自主決定行走路線。
機械手臂:好奇號的機械手臂備有鑽頭,可鑽入岩石內部採集樣本,並在機身內進行化驗,將分析結果及時回傳地球上的NASA。
攜帶這些“科學武器”的“好奇”號相當於一個標準的野外地質學家,其能力足以令此前的任何火星著陸器相形見絀。以核燃料鈽提供動力的“好奇”號在火星表面的連續行駛能力和機動能力都更強。美國航天局火星探測項目主任道格·麥奎斯申認為,“好奇”號是航天局“極為重要的旗艦項目……重要性與哈勃(太空望遠鏡)相當”。
​美國宇航局“好奇號”最新發現:火星上曾有湖泊
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​“好奇號”火星探測器在火星蓋爾隕坑進行數據採集
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​夏普山位於蓋爾隕坑中心位置,高約5000米
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發現有機物

台北時間12月18日訊息,綜合英國《每日郵報》以及美國太空網的有關報導,在過去的幾個月里,科學家們已經獲得確鑿的證據證明火星上曾經存在水。但還有另外一個更大的問題:那裡是否存在過,或者至今仍然存在著生命?
科學家們可能即將能夠對這個問題給出同樣確鑿的回答,因為美國宇航局的好奇號火星車近期取得了一些關鍵性的發現。
好奇號上的一台設備探測到空氣重甲烷含量的異常升高,科學家們認為甲烷的形成可能與細菌類生命體的活動有關——如果被證實,那么這將是我們首次探測到另一顆星球上的生命跡象。
好奇號火星車科學組成員,美國密西根大學的蘇希·阿特萊亞(SushilAtreya)表示:“這種現象,即甲烷濃度出現暫時性上升,隨後很快再次下降——告訴我們這裡存在一個本地來源。有很多種可能性,可能是生物成因的,也可能是非生物成因的,比如水和岩石之間的相互作用。”

重大發現

此前在軌道上運行的探測器也曾經檢測到火星大氣中存在甲烷信號。然而所有此前的發現都不能與此次探測到甲烷含量的突然上升相比,加上出現這一現象的位置——蓋爾隕坑恰好也是被認為是數十億年前存在液態水活動的區域。2012年8月,好奇號火星車在這個直徑約96英里(約154公里)的隕坑內著陸,此後便一直在開展對周圍地區的地質考察。
近日,美國宇航局表示,科學證據顯示蓋爾隕坑在過去曾經是一個巨大的湖泊,或許這裡曾經存在過適合微生物生存的環境條件。
這項最新發現已經在《科學》上刊出,這是好奇號上搭載的可調製雷射光譜儀(TLS)的分析結果——這一設備的原理是使用強烈的雷射來進行樣品化學成分分析。其分析結果顯示一個非常低的甲烷含量背景值,而在短短60個火星日內,其含量便飆升了超過10倍。
在連續4次測量中,好奇號發現甲烷含量從0.69ppbv(十億分之一體積單位)一路飆升至7.2ppbv。這一測量值飆升發生的區域高程差在655英尺~985英尺之間(200~300米),並且距離測得低背景值的地點僅有短短的0.62英里(約1公里)。
而當好奇號繼續向前行駛大約1公里的路程之後,高的甲烷含量讀數便消失了。在這篇最新的文章里,美國宇航局噴氣推進實驗室的克里斯·韋伯斯特(ChrisWebster)博士領銜的一個研究組寫道:“在60個火星日的時間裡高水平的甲烷含量持續存在,以及在47個火星日的時間裡出現的突然下跌並不符合混合效應的結果,而更像是存在某個本地的甲烷來源,其一旦消失,空氣中的甲烷氣體便迅速消散了。”當時的風向顯示這個甲烷本地來源應該位於好奇號以北方向。
在地球上,生命是產生甲烷的主要來源,但與此同時也存在多種非生物成因可以形成甲烷氣體。好奇號此前探測到火星大氣中的低甲烷背景值可以被解釋為太陽輻射導致有機物質降解時的產物,這些有機物質可能是由隕石帶到火星上來的。
然而甲烷含量如此突兀的飆升需要存在一個本地來源來進行解釋,而這不太可能與撞擊火星的彗星或隕星有關。
因為如果真有一顆彗星或隕星墜落在附近導致出現了甲烷含量的如此上升,那么這個墜落的岩石直徑必須有幾米,而它將會在地面上留下一個明顯的隕坑,但好奇號在附近並未發現這樣的跡象。
與此同時,甲烷氣體含量在這樣短的時間裡出現飆升,無法用冰層中捕獲的火山氣體釋放來進行解釋,而用土壤中甲烷氣體的釋放看來也難以對此現象進行合理解釋。

謹慎解釋

美國宇航局的科學家們對於給出結論非常謹慎,但表示生命活動造成甲烷氣體的產生的確是多種可能性的其中之一。他們在論文中寫道:“我們在火星上持續超過一個火星年的測量顯示,在火星上存在微量的甲烷氣體,其產生機制可能有超過一種,或者是多種可能機制共同作用的結果。”
蓋爾隕坑靠近火星赤道,這是在大約35億~38億年前一顆隕星撞擊火星時形成的。在它的中央位置存在一座高山,名為“夏普山”,其高出周圍地形超過5500米。這座山的山麓以及蓋爾隕坑邊緣岩壁似乎顯示出流水沖刷侵蝕的痕跡。好奇號做出的另外一項重要成果是發現蓋爾隕坑內的細粒土壤中存在水分。平均每立方英尺(約0.028立方米)土星土壤中的水含量約為量兩品脫(約合1升)。當然它們並非是自由水,而是以與礦物相結合的形式存在。
與此同時好奇號還在一塊被稱作“Cumberland”的岩石上的鑽孔粉末顆粒物中檢測到不同的火星有機物分子,這也是人類首次在火星表面物質中檢測到確鑿的有機物成分。這些有機物有可能是在火星上形成的,但也有可能是由隕石從其他地方帶來的。好奇號項目科學家,美國麻省理工學院的羅傑·薩蒙斯(RogerSummons)表示:“首次在一塊火星地表岩石中檢測到有機碳物質具有重要意義。有機物非常重要,因為它們可以告訴我們有關它們形成與保存條件的信息。”
他說:“反過來,這些信息將有助於了解地球-火星之間的差異,並幫助我們判斷由蓋爾隕坑所代表的沉積岩層是否或多或少是有利於有機物質積累的環境條件。而現在我們所面臨的挑戰是要去往夏普山的山麓並尋找其他可能含有更多種類有機質的岩石。”
研究人員此次還報導了好奇號在古老湖床的Cumberland岩石中檢測到30多億年前與礦物相結合的水分的結果,這一結果顯示古代火星失去了其絕大部分水體並在那之後繼續喪失其水分。
12月18日,好奇號已經接近夏普山山麓,而在未來數月內它將開始逐漸爬坡。科學家們非常急切地希望對這座山開展探索,這是因為這裡存在大量裸露的沉積岩層,從而讓科學家們有機會探查火星的漫長歷史。
有關火星上是否存在,或曾經存在過生命,這個問題的答案最終可能將由歐洲空間局(ESA)的ExoMars探測器給出解答。這輛重300公斤的火星車按計畫將在2019年著陸火星。
ExoMars火星車將裝備一個6.5英尺(約2米)長的鑽探機,並將裝備檢測生物標記的設備。不過ExoMars火星車的著陸區將不會是蓋爾隕坑。由於其著陸精度不如好奇號,因此中央矗立著一座高山的蓋爾隕坑被認為是具有高風險的著陸區。

其他進展

而在此之前,12月3日,科學家們宣布,美國宇航局的好奇號火星車在火星表面探測到了複雜的有機化學環境,並探查到長期以來科學家們一直在搜尋的一類有機物可能存在的信號,這種有機物可能對於原始生命的產生有所幫助。
好奇號搭載的“火星樣品分析儀”(SAM)從其檢驗的火星土壤樣品中發現了氯,硫,水以及有機化合物的信號,所謂有機化合物是指含有碳的化合物。然而,科學組還尚無法確定這些化合物是否真的來自火星,還是隨著好奇號被從地球帶來的污染物。
在此間於舊金山舉行的美國地球物理聯盟會議期間,美國宇航局戈達德空間飛行中心的SAM設備首席科學家保羅·馬哈菲(PaulMahaffy)表示:“SAM對於有機物無法給出確切性探測。”
好奇號項目科學家約翰·格洛岑科(JohnGrotzinger)表示:“儘管馬哈菲的設備檢測到了有機物的信號,但首先我們必須確認這些物質是否的確來自火星。”
之所以專門進行這樣一次信息發布,是因為上周有一條流言盛行,稱美國宇航局的好奇號火星車有了“巨大的”發現。為此,美國宇航局此番專門舉行發布會,試圖平息這一謠言。
好奇號所進行的觀測中還包括高氯酸鹽,這是一種由氧氣與氯之間相互反應產生的化合物,此前美國宇航局的鳳凰號著陸器曾經在火星的北極地區檢測到這種化合物的存在。
好奇號的SAM設備使用一個微型爐子對火星土壤與塵埃樣品進行加熱,並對其釋放出來的氣體進行分析以判斷其化學成分。實驗中所採用的火星土壤樣品則是由好奇號機械臂上的一個勺子設備抓取並送樣的。
當好奇號將含有高氯酸鹽的樣品放在SAM爐子中加熱時,它會釋放出氯化甲烷化合物,這是一種含碳的有機物質。
美國宇航局官員在一份聲明中表示:“這裡的氯顯然是火星本地的,但其中的碳有可能來自地球,由好奇號從地球帶到了那裡。由於SAM設備的檢測靈敏度極高,因而被檢測出來。”
這項發現是好奇號對其沿途一片風成塵土沙粒覆蓋區域進行考察時做出的,這片區域被稱作“岩石巢穴”(Rocknest)。這片區域地勢平坦,距離好奇號的首個考察目的地——高度約5000米的夏普山山麓一片被稱作“格列尼格”(Glenelg)的區域仍然還有數英里的路程。夏普山(MountSharp)是好奇號火星車的著陸區,巨大的蓋爾隕坑中央高高隆起的一座高山。
納米布沙丘
2016年1月4日,NASA公布火星探測器“好奇號”(Curiosity)傳回的360度“納米布沙丘”(NamibDune)照。這也是好奇號自2012年8月登入火星以來,人類首度近距離目睹火星風采。
這些照片拍攝日期是2015年12月18日,透過Mastcam彩色相機
拍攝到高解析度的火星圖像。納米布沙丘是位於“夏普山”(MountSharp)西北方的巴格諾沙丘群(BagnoldDunes)中的沙丘之一,納米布沙丘位於夏普山底部,過去被科學家譽為“黑暗地區”,但透過高解析度圖像讓科學家得以了解火星上發生的情況,也成功對沙丘進行第一次近距離調查。
好奇號距離納米布沙丘底部大約7米遠,以仰角28度拍攝,納米布沙丘高度約5米,可以清楚看到沙粒從迎風面的頂端滑落後所形成的特殊紋理,也可以看出在火星風和小型山崩的影響下,這些沙丘波紋隨著時間發生改變。在地球這種情況大多發生在背風坡,因此NASA的科學家們判斷這些照片應該是位於納米布沙丘的背風側。

生命存在證據

2018年6月7日,美國航天局研究人員說,“好奇”號火星車在火星岩石和大氣中發現新證據,說明這顆紅色行星可能曾經存在生命,甚至可能仍存在生命。

機器故障

感測器受損
2012年8月22日,美國宇航局通報“好奇”探測器攜帶的“氣象站”之上的一颱風況顯示感測器損壞。感測器損壞的原因尚未查明,工程師們估計是“好奇”號著陸過程中火星表面石塊飛濺,擊中了感測器電路,破壞了布線。“氣象站”記錄空氣和地面溫度、空氣壓力和濕度、風速和方向,這些參數由遍布巡視探測器的感測器提供。
位於小型吊桿正面的風力感測器未受影響,但只剩下一個感測器,這對全面了解火星上的風狀況帶來了困難,也降低了“好奇”號探測特定方向風速和風向的能力。
鑽頭消毒不徹底
2012年9月11日,當“好奇”號火星探測器最終展開機械臂鑽入火星表面時,美國國家航空航天局(NASA)的科學家希望不要在這個布滿塵埃的紅色星球發現水,因為“好奇”號的一個鑽頭未經嚴格消毒,其表面所攜帶的細菌可能給火星造成污染。
兩台機載計算機故障
美國航天局2013年3月1日表示,由於主計算機出現故障,“好奇”號火星車已進入名為“安全模式”的最小活動狀態,其科學工作也已全部暫停。航天局噴氣推進實驗室“好奇”號項目經理理察·庫克表示,故障出現於2月27日,當天“好奇”號未向地球傳回記錄的數據,也未按計畫進入睡眠狀態。地面工程師檢查後發現,故障與主計算機快閃記憶體崩潰有關。儘管崩潰原因未明,但科學家推測可能由宇宙射線中的高能粒子所致。
計算機刪除檔案故障致“安全模式”
2013年3月18日,美國“好奇”號火星車項目首席科學家約翰·格羅青格說,由於17日晚第二次遇到計算機故障,“好奇”號再次進入名為“安全模式”的最小活動狀態。出現的新故障是由於計算機系統要刪除的一個檔案與“好奇”號正使用的檔案有關聯,刪除過程中發出錯誤提示,“好奇”號隨即進入“安全模式”。格羅青格說,“這起並非罕見或不同尋常的事件”,僅意味著“好奇”號投入科學工作的時間再次被推遲。若不是出現這次故障,“好奇”號原本將於18日恢復科學工作。目前來看,解決故障可能需要“兩個火星日”(一個火星日長為24小時39分鐘35秒)。

探索意義

根據歐巴馬政府的太空戰略,美國將以火星為太空探索的新目的地。美國航天局計畫到2030年代中期,將太空人運送至火星軌道。“好奇”號於2011年發射升空,它將擴大美國宇航局對火星的探索領域,並將有助於天文學家更好地了解這顆紅色行星是否存在水。該火星車收集的數據,或許還有助於科學家弄清火星上是否存在生命,以及火星的可居性問題。該火星車還將對這顆紅色行星的氣候及地質情況進行評估,為人類探索任務做準備。

探索進展

2014年8月6日,是美國宇航局官方研發的最先進的好奇號火星車著陸火星兩周年的紀念日。
在它第一年的工作中,好奇號火星車達成了它預定的科學目標,即判定火星過去是否曾經存在適宜微生物生存的環境條件。在一個名為黃刀灣(YellowknifeBay)的地點,好奇號發現了一些含有粘土礦物的沉積岩層,這表明在數十億年前這裡曾經是一片充滿淡水的湖泊。這裡曾經擁有生命發展所需的所有必要條件以及微生物所需的能量來源。
新華社華盛頓10月3日電(記者林小春)美國航天局3日說,“好奇”號火星車已於本月1日開始了第二個為期兩年的任務延長期,目前正在火星夏普山上爬坡駛向新目的地。
美國航天局當天發表聲明說,“好奇”號火星車的第二個任務延長期今年夏天獲得批准,新目的地位於約2.5公里的前方,那裡有一道山脊,被氧化鐵形成的赤鐵礦覆蓋;再往前走,是暴露在外的富含粘土的基岩。
“我們繼續向夏普山上更高、更年輕的(沉積)層進發,”“好奇”號項目科學家阿斯溫·瓦薩瓦達在聲明中說,“即便已經對這座山的附近及其本身探索了4年,它仍有可能給我們帶來完全出乎意料的驚喜。”
“好奇”號火星車2012年8月在火星蓋爾隕坑著陸,原定任務期為期兩年,主要任務是弄清火星歷史環境是否曾適合生命存在,結果它在第一年就完成了這個任務。2014年9月,“好奇”號抵達夏普山,這是它在這顆紅色星球上的主要任務地點。夏普山是被侵蝕的沉積物多層堆積形成的巨大土堆,高約5000米。
上個月,“好奇”號在夏普山一個叫“默里山丘”的地方鑽了它在火星鑽的第14個洞,這裡的沉積層厚約180米,被稱為“默里構造”。
“好奇”號已經探索了“默里構造”的下半部分,發現其主要組成成分是泥岩,是由古代湖泊沉澱物堆積形成,這說明古代火星的湖泊曾存在較長時間。未來一年,“好奇”號將在奔向新目標的途中繼續探索“默里構造”的上半部分。

最新信息

近日,美國國家航空航天局(NASA)發布火星最新影像,地貌酷似美國西南部沙漠,與地球景色如出一轍。
根據無人探測器“好奇號”在火星“莫瑞孤峰群(MurrayButtes)拍攝的新影像,除了遠方的群山,當地還有丘陵、台地,及岩壁,地貌與美國西南部的沙漠有些相似。
NASA形容,“好奇號”仿佛進行了一趟“橫越美國沙漠的公路之旅”。影像中,火星上有著與地球景觀相似的崎嶇山壁。

大事記

2011年11月26日,美國“好奇”號火星車發射升空。
2012年8月6日,美國“好奇”號火星車在火星蓋爾隕石坑中心山脈的山腳下成功著陸,探索這顆紅色星球過去及現在是否存在適宜生命存在的環境。這是人類迄今向其他星球“派出”的最精密的移動科學實驗室。
2012年8月22日,“好奇”號火星車在首次行駛測試中邁出“第一步”,留下了自己的“足跡”。
2012年8月27日,“好奇”號火星車成功收到來自地球的音頻,然後將其傳回地球,這是人類首次在地球“上傳”並從另一顆行星“下載”音頻。
2013年2月9日,美國國家航空航天局確認,“好奇”號火星車在“紅色星球”一塊岩石上成功打洞,這是“好奇”號團隊取得的“里程碑式”進展。奮戰”大約7分鐘,“好奇”號收穫一個1.6厘米寬、6.4厘米深的洞。火星車連夜傳回地球的圖片顯示,那塊岩石出現一個較深的洞,旁邊有火星車早些時候“試手”時鑽的淺洞。“好奇”號收集岩石粉末樣本將用自身裝備的儀器檢測和分析。
2013年3月12日,美國航天局宣布,“好奇”號火星車對火星基岩樣品的分析顯示,火星古代環境確曾適合生命存在。
2013年6月20日,美國宇航局(NASA)宣布火星車在大氣層中發現了甲烷增多現象,並且還首次確認在岩石中發現有機物。
2013年9月19日,美國航天局說,已在火星活動一年有餘的“好奇”號探測器,至今沒有發現甲烷存在的任何跡象,這說明火星上可能沒有甲烷。這一發現再次引起紅色星球上是否有生命的疑問。
2013年9月26日,美國航天局“好奇”號火星車發現,火星表面土壤按重量算約2%是水分,這意味著每立方英尺(不到0.03立方米)的火星土壤能夠獲得約1升的水。
2014年12月9日,“好奇號”火星探測器採集到的數據揭示了火星蓋爾隕坑中心位置的夏普山的形成之謎:夏普山極有可能是數百萬年前大型河床的沉積物累積、風化形成的,而這對證明火星上曾存在湖泊的假設給出了有力支持。
2015年6月18日,“好奇”號探測器在火星隕石樣本中發現大量甲烷,證明了火星上有微生物存在。
2015年8月5日,“好奇”號探測器傳回7月拍攝回的火星表面照片,而照片上出現類似螃蟹的蹤跡,在網路上掀起熱烈討論。
2015年8月6日,“好奇”號探測器傳回的一張照片再度引起UFO愛好者熱議,因火星影像中似乎出現一名擁有長發與胸部的“外星女性”。根據照片中的影像,這看起來像是一位披著斗篷的女人,而從其胸前的陰影,可推斷她擁有一對乳房,而在較明亮的部分,可看見她的兩隻手臂及長發。
2015年11月發現疑似“巨大齧齒動物”
近日,YouTube頻道ArtAlienTV發布了一段關於“好奇號”傳回的火星照片的視頻,並表示“在火星隕石坑山丘上可能存在一隻巨大的老鼠或是其他齧齒動物”。ArtAlienTV解釋說,“雖然這可能是一種錯覺,但似乎很像老鼠的耳朵、鼻子和眼睛,形態非常完整,包括我在內的其他人也都認為這極有可能是一隻老鼠。”

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