美國國家航空航天局火星探測器：恆心將如何尋找前世的痕跡

美國國家航空航天局（Nasa）的「恆心」漫遊者（定性火星探測器）將於今年夏天發射到火星，它將在一個古老的火山口湖中尋找過去的生活跡象。但是，如果生物學出現在紅色星球上，科學家將如何認識到它？

在這裡，任務科學家肯·威利福德（Ken Williford）解釋了他們在尋找什麼。

今天，火星對生活充滿敵意。太冷了，水無法在表面上保持液態，稀薄的空氣讓高水平的輻射通過，有可能對土壤的上部進行消毒。

但這並不總是這樣。大約在35億年前或更久以前，表面上存在pH值接近中性的水。如今仍然可見的水刻河道聚集在撞擊坑中。較厚的二氧化碳（CO2）氣氛會阻擋更多的有害輻射。

水是生物學中的常見成分，因此古代火星曾經為生命提供了立足點似乎是合理的。

美國國家航空航天局火星探測器：關於毅力的關鍵問題

在1970年代，維京號任務進行了一項實驗，以尋找火星土壤中的當今微生物。但是結果被認為沒有定論。

在2000年代初期，美國國家航空航天局（Nasa）的火星探索漫遊者（Mars Exploration Rovers）的任務是「跟隨水流」。《機遇與精神》為過去液態水的存在找到了廣泛的地質證據。

好奇號火星車於2012年降落，發現曾經充滿了其在大風火山口著陸點的湖泊可以維持生命。它還檢測到了有機（含碳）分子，它們是生命的基礎。

現在，恆心漫遊者將使用旨在測試生物學特徵的儀器探索類似的環境。

美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的副項目科學家肯·威利福德說：「這是自維京海盜以來，這是美國國家航空航天局的首次任務。」

「維京人是在尋找現存的生命-也就是說，今天的生活可能仍在火星上。而美國國家航空航天局最近的方法是探索古代環境，因為我們的數據表明，行星的最早歷史告訴我們火星在最初的十億年間最適合居住。」

堅持不懈的目標是Jezero Crater，從軌道上看，過去的水跡比Gale Crater的還要清晰。

流動站將鑽入火星巖石，提取大約一塊粉筆大小的巖心。這些將被密封-緩存-在容器中，並留在表面上。這些將由另一輛流動站收集，並在以後發送，並被送入火星軌道，然後傳送到地球進行分析。這是與歐洲航天局（Esa）進行的名為「火星樣本歸還」合作的一部分。

傑澤羅（Jerzero）的特徵是保存最完好的三角洲火星實例之一：當河流進入開放水域並沉積巖石，沙子和（可能）有機碳時形成的分層結構。

「有一條河道從西部流入，穿透火山口邊緣；然後在火山口內部，在河口，有一個暴露的美麗三角洲風扇。我們的計劃是降落在該三角洲的前面，開始探索」，威利福德博士說。

三角洲的沙粒來自上遊的巖石，包括西北的分水嶺。

肯·威利福德說：「穀物之間的水泥非常有趣-記錄了三角洲沉積在湖中時水與沙子相互作用的歷史。」

「它為生活在這些沙粒之間的任何生物提供了潛在的棲息地。來自上遊任何生物的一些有機物都可能被衝洗掉。」

傑澤羅（Jezero）位於一個長期以來一直受到科學關注的地區。它位於一個名為Isidis的巨大撞擊盆地的西側，該盆地顯示出從太空測量出的最強烈的火星信號，即橄欖石和碳酸鹽礦物。肯·威利福德說：「碳酸鹽礦物是導致我們探索該地區的主要目標之一。」

澳洲鯊魚灣的地層石

普渡大學的Briony Horgan博士，西華盛頓大學的梅利莎·賴斯博士（都是任務中的科學家）及其同事對Jezero Crater礦中的礦物質進行了調查，結果發現了古海岸西緣的碳酸鹽礦床。這些「邊際碳酸鹽」被比作一個浴缸圈-排水後殘留的肥皂渣。

陸地碳酸鹽可以將生物學證據鎖定在其晶體中。它們甚至可以幫助形成結構堅固的結構，這些結構足以作為化石生存數十億年，包括貝殼，珊瑚和疊層石。

基質石是由許多毫米級的細菌和沉積物層形成的，這些細菌和沉積物隨著時間的推移會堆積成更大的結構，有時形狀像圓頂。在地球上，它們沿著古老的海岸線發生，那裡有大量的陽光和水。

數十億年前，傑澤羅（Jezero）的海岸正是形成疊層石並得以保存的地方，這使得富含碳酸鹽的浴缸圈成為該任務的主要目標。

流動站的科學有效載荷將有助於調查這些問題和其他問題。

疊層石中的層不規則且起皺。毅力會尋找相似的形狀

流浪者桅杆上的兩個變焦攝像頭（屬於Mastcam-Z系統的一部分）將對地形進行勘測，並發送有關顏色，結構和紋理的信息。

在幾米遠的地方，一種名為Supercam的儀器將向巖石發射雷射，以測量其元素和礦物成分。

這將幫助科學家選擇可以放置機械臂的「停車位」。手臂鑽用於磨平一塊4.5釐米長的圓形巖石。然後轉彎手臂的轉塔或末端。

名為Sherloc的儀器會捕獲平坦區域的圖像，並繪製出所含礦物質（包括任何有機物）的詳細地圖。然後，另一種稱為Pixl的儀器將為科學家提供同一區域的詳細元素或化學成分。

肯·威利福德說，在這個數據集中，科學家將「尋找生物學上重要的元素，礦物質和分子（包括有機物質）的濃度。特別是，當這些物質集中在可能暗示生物學的形狀中時」。

匯集許多證據至關重要。鑑於聲稱存在地球外生命的高標準，僅憑視覺識別就不足以說服科學家具有生物學淵源。毫不奇怪，發現直到巖石被發送到地球進行分析之前，發現可能僅被描述為潛在的生物特徵。

在談到疊層石時，威利福德博士解釋說：「這些層往往是不規則且起皺的，就像您可能希望一堆微生物彼此生還一樣。整個事物都可以化石化，甚至在照相機中也可以看到。

「但是當我們看到這樣的形狀時，也許一層的化學性質不同於另一層，但是有些重複的模式，或者我們看到有機物集中在特定的層中，這些是我們可能希望的最終生物特徵。找。」

但是，火星可能不會輕易放棄其秘密。2019年，該特派團的科學家訪問了澳大利亞，以熟悉34.8億年前在該國皮爾巴拉地區形成的化石疊層石。

肯·威利福德說：「我們（去火星）要比去皮爾巴拉（Pilbara）時更加努力。我們對它們的位置的了解來自幾十年來許多地質學家年復一年地繪製地形圖。」

他說，在火星上，「我們是第一批」。

三角洲附近似乎也存在一種稱為水合二氧化矽的礦物。它的特性還使其可以很好地保存生命跡象，包括「微化石」-細菌，真菌或植物的微小殘留物。

在地球上，我們可以檢測單個細胞水平上的化石微生物。但是為了看到它們，科學家們必須切出一塊巖石，將其研磨到一張紙的厚度以內，然後在載玻片上進行研究。

沒有漫遊者可以做到這一點。但是，那也許不必。

威利福德博士說：「很難找到一個獨立存在的微生物。」

「回到它們還活著的時候（如果它們像地球微生物一樣），它們將在一個小社區中聚集在一起，這些小社區會形成流動站可以檢測到的結構或細胞團。」

在探查了火山口的地面之後，科學家們希望將火星車駛上邊緣。在地球上進行分析時，這裡取用的巖心可以為隕石坑的撞擊提供年齡，並為湖泊提供最大年齡。

但是對火山口邊緣感興趣還有另一個原因。當一個大空間物體撞擊到含水的巖石中時，巨大的能量可以建立熱液系統-熱水在巖石中循環。熱水溶解了巖石中的礦物質，這些礦物質為生命提供了必要的成分。

Jezero的三角洲是火星上保存最完好的例子之一。

肯·威利福德說：「如果發生這種情況，那將是Jezero Crater的第一個宜居環境。」 證據以及在環境中定居的任何生命跡象都可以保留在邊緣。

當前的任務方案預計，將漫遊車駛向附近的東北Syrtis地區作為「理想目標」。

它甚至比Jezero還要古老，並且也擁有暴露的碳酸鹽的前景-碳酸鹽的形成可能與火山口中的碳酸鹽不同。

如果在本次任務結束之前，還沒有出現過前世的跡象，那麼搜尋將不會結束。重點將轉向這些核心，等待傳遞到地球。

但是令人興奮的前景仍然是，特派團可能不僅會提出更多問題，而且還會回答。這種結果可能是震驚世界的。無論等待頑強的毅力，我們對地球近鄰的了解都處在一個新的階段。