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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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天体生物学和火星探索(中)   

2012-08-07 14:40:42|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:科学松鼠会

原作:Mary Voytek,Linda Billings,Aaron L. Gronstal and Leslie Mullen
编译:刘博洋

前文见《天体生物学和火星探索(上)》

三、 探索低潮

1988年,苏联与其他一些国家合作向火星发射了福波斯一号和二号(Phobos 1&2)。发射后几个月,与福波斯一号的通讯意外中断了。福波斯二号则顺利到达火星,它还搜集了与之同名的火卫一福波斯(Phobos)的数据。然而,就在福波斯二号准备向这颗小小的卫星释放两枚着陆器时,探测器传回的信号同样中断了。


[航天器福波斯一号和二号]

在福波斯号之后,美苏几年都没有开展新的火星任务,火星暂时蒙上了一层神秘面纱。

1992年,NASA发射了火星观察者号(Mars Observer),但是回归火星的激动没能持续太长时间,在1993年8月22日,火星观察者号在即将入轨时与地球失去了联系。

到90年代中期,苏联解体带来了政治剧变,但俄罗斯依旧推进了火星96轨道飞行器和着陆器任务(Mars 96)。不幸的是,火星96的发射失败了,航天器最终坠毁在地球大气层中。(编者注:搭载我国首个火星探测器“萤火一号”的“福波斯-土壤”最终命运也相似…… )


[火星96]

不过,大多数火星观察者号和火星96任务所使用的技术,在后续的新任务中再次得到了运用。

四、 探路重返

1996年11月7日,NASA发射了火星环球勘探者号(Mars Global Surveyor, MGS)探测器,其中有些仪器是为已经失败了的火星观察者号设计的。火星环球勘探者号发回了天体生物学家研究火星上生命存在潜能所需的必要信息,这些数据覆盖了全部火星表面,帮助我们更多地了解了水和沙尘在火星上的角色。


[火星环球勘探者号]

火星环球勘探者号相机观测了火星天气模式,发现了火星上的沟壑和泥石流,因而推断火星表面或近表面曾经存在液态水源。例如,火星环球勘探者号在2004年和2005年拍摄的半人马山(Centauri Montes)的图像被用来辨认新沟壑的形成。这些沉积物看起来像是由流淌的水流造成的,这意味着可能火星上直到今天仍然存在液态水径流。


[半人马山的沟壑照片 nasa.gov]

海盗号的研究结果凸显了我们对地球上生命的认识还不够透彻,这使得搜寻其他行星上生命迹象变得难以成功。科学家决定,比起搜寻生命迹象,研究火星的环境可能会更好一些,不管是过去的环境还是现在的环境,都可以帮助理解这颗行星是否曾经有过一个适宜生命的环境。地球上生命存活的一个关键是液态水,因此在太阳系中搜寻生命的工作开始着力于搜寻曾存或现存液态水的环境。

1997年,NASA发射了火星探路者号(Mars Pathfinder),这是以平价且仅关注特定课题为特征的“发现计划”(Discovery Program)系列行星任务中的第二发。与海盗号不同,这一任务没有携带任何搜寻生命的仪器。

然而它却证明了,一个造访火星的平价任务是可行的。火星探路者号为未来的火星任务测试了关键的技术,包括气囊辅助的着陆。该任务关注地质学,但它也给出很多有益的经验教训,从而让其他一些“发现计划”的任务对天体生物学家更具价值。用火星探路者号计划科学家马修?格罗姆贝克(Matthew Golombek)的话说:“探路者号的科学成果给出的线索,指向一个曾经更温暖而潮湿的火星。”

火星探路者号发现了圆形石块,看起来像是很久以前在火星表面奔腾的水流中磨圆的。这个发现是火星曾经温暖到足以令液态水存在——甚至是长期存在——的证据。即使火星今日不存在生命,但这颗行星也许过去曾经可以支持生命。格罗姆贝克说,“像火星探路者号这样的项目,冒一点风险往往可以带来丰厚的回报。”


[火星车三代同堂]

五、 再入低潮

1998年7月3日,日本成为又一个试图造访火星的国家。希望号航天器(Nozomi)被设计用来拍摄火星表面的图像,并研究火星大气和其与太阳风的相互作用。不幸的是,希望号没能成功进入火星轨道。它保持绕日旋转,在2003年有机会再次尝试入轨。然而,在2002年4月希望号接近地球来获取引力加速时,航天器被强大的太阳耀斑摧毁,2003年12月,该计划被废止,希望号改变了轨道,来避免与火星相撞。


[希望号航天器(Nozomi)]

(编者注: 引用一段松鼠老孙在《"日出"探测卫星揭开白光耀斑辐射来源之谜》里的简述,“所谓耀斑(solar flare),就是太阳表面突然出现的亮光(比太阳平常亮度更亮),它是平时束缚在纠结的太阳磁场(比如黑子附近的)里面能量被突然而猛烈地释放的结果,耀斑释放的能量谱很宽,从很长的射电波到很短的X,伽马射线都有,当然还会释放许多高能粒子。黑子、日珥和耀斑是太阳活动强弱的标志。”)

NASA随后的造访火星计划也在发射后面临了困境。首先是火星气象轨道探测器(Mars Climate Orbiter),它被设计来搜寻火星过去气候变迁的证据。当飞船抵达火星时,它进入离行星过近的轨道,大气层迅速将其撕成了碎片。


[重338kg,悲催的火星气象轨道探测器]

火星极地登陆者号(Mars Polar Lander)则被设计来在火星南极高原(Planum Australe)登陆,登陆点位于火星南极二氧化碳冰冠附近。着陆器准备研究极地沉积物和土壤样本,以判断是否存在水冰。然而,在极地登陆者号开始降落时,NASA与之失去了联系。

六、 重返火星

2001年4月7日,NASA依靠火星奥德赛(Mars Odyssey)任务成功重返火星。这艘航天器在10月24日抵达火星,此后持续传回数据。(编者注:这次“好奇号”首先传回的图像也有“奥德赛号”的一份功劳!)

奥德赛号对氢分布的测绘,大大帮助了科学家发现火星极地地表下的大量水冰。奥德赛测绘了火星表面的化学元素和矿藏,提供了火星环境和该行星过去或现在适合生命存在的潜力的必要信息。奥德赛还研究了火星上的辐射水平,以确定有朝一日人类登陆火星时可能面临的潜在威胁。至今奥德赛仍在测绘火星矿藏,并成为一个通讯中继站,科学家们可以通过它与其他派往火星的飞船进行联络。奥德赛必将会在未来火星探索中继续扮演重要角色。

2003年6月2日,欧洲空间局(ESA)发射了火星快车号(Mars Express),加入了向火星发射探测器的国际俱乐部。火星快车项目经理鲁迪?施密特(Rudi Schmidt)如是说:“火星快车是第一个完全由欧洲实施的行星探测任务,这是一次令人兴奋的对欧洲技术的挑战。”

火星快车被设计用来将本该由俄罗斯的火星96号送往火星的仪器再送一次。任务的主要目的之一,是测定该行星表面曾经流淌的液态水上哪去了。该任务还携带了小猎犬二号(Beagle 2)着陆器,这是自海盗号以来首个被特别设计用以寻找过去或现今生命证据的任务。小猎犬二号首席科学家科林?皮令尔(Colin Pillinger):“小猎犬二号项目是基于对火星陨石的研究。我认为我们之所以再次回到探寻火星上是否存在生命,是海盗号做了而我们其实始料未及的一件事:证明了地球上的某些陨石确实来自于火星。”

火星快车计划取得了巨大的成功,至今仍在传回宝贵数据。该轨道器捕获了火星上陨石坑、火山和其他特征的高分辨率图像,火星快车还在火星大气层中找到一些令人生疑的可能存在的甲烷——一些科学家相信这些甲烷可能来自于火星地表下生存的有机体。不幸的是,小猎犬二号着陆器在降落过程中丢了。项目科学家们试图在轨道器拍回的图像中寻找小猎犬二号的踪迹,但是最终,小猎犬二号被宣布失踪。

(待续)

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