火星樣本返回地球之後,我們要做什麼?防止樣本汙染地球環境

　　近年來，科學家對火星的認知不斷加深。多顆軌道器和漫遊者造訪這顆紅色星球，得出了一系列重大發現。為了進一步揭開火星的秘密，我們需要將火星樣本送回地球。整個過程需要進行多項任務，挑戰性和複雜程度超過以往的任何無人探索任務。令人感到吃驚的是，最難的環節並不是將樣本帶回地球，而是決定樣本分析工作的先後順序。

　　歐洲航天局和美國宇航局計劃執行火星樣本採集-返回任務。送到實驗室後，科學家將對樣本進行細緻分析

　　隨著一系列火星軌道器和火星車任務取得巨大成功，科學家對這顆紅星的了解不斷加深。為了進一步揭開紅星的神秘面紗，科學家需要將火星樣本帶回地球。現在，歐洲航天局和美國宇航局計劃執行火星樣本採集-返回任務。送到實驗室後，科學家將對樣本進行漫遊者無法在火星表面做到的細緻分析。

　　令人感到吃驚的是，最難的環節並不是將樣本帶回地球，而是決定樣本分析工作的先後順序。毫無疑問，火星樣本是全世界的科學家夢寐以求的東西。通過對樣本進行分析，科學家能夠解答困擾他們的各種疑問，從而揭開火星的一系列謎團。

　　「2020火星」探測車藝術概念圖

　　歐航局火星樣本返回計劃協調人桑傑·維傑德蘭表示：「將火星樣本帶回地球將是火星科考和太陽系探索計劃的一項巨大成就。這些樣本將從根本上加深我們對火星和太陽系歷史的了解，幫助我們規劃未來的探索任務。」

　　正所謂巧婦難為無米之炊，科學家首先要將火星樣本帶回地球。為了從樣本中獲取更多信息，他們需要小心謹慎。現在，歐航局和美國宇航局正合作實施火星樣本採集-返回任務。登陸後，宇航局的「2020火星」探測車將採集樣本而後裝入容器，將容器留在地表。隨後，樣本返回著陸器將在「2020火星」登陸區附近的一個平臺著陸。歐航局的取樣車（SFR）將與平臺分離，帶走樣本。

　　火星樣本返回任務圖解

　　取樣車將把樣本運到平臺，樣本隨後裝入火星上升飛行器（MAV）的一個容器。MAV將成為第一艘從火星表面起飛的飛行器，負責將樣本送入軌道。接下來登場的是歐航局的地球返回軌道器（ERT），樣本將裝入一個密封的生物安全防護系統，而後奔赴地球軌道。進入地球軌道後，樣本將在降落傘的幫助下著陸。送到實驗室後，科學家將對樣本進行分析。

　　歐航局和美國宇航局都在思索如何處理火星巖石、氣體和塵土樣本，以便在科學研究方面獲取最大益處。第一個要考慮的是控制汙染，因為暴露於地球環境會改變樣本。與月球樣本一樣，火星樣本也要接受檢疫隔離，但更多的是保護樣本不被汙染。

　　用於盛裝火星樣本的容器

　　處理火星樣本的指導原則是：不僅要保護火星樣本免遭地球環境汙染，同時還要防止樣本汙染地球環境。1959年，也就是太空時代的黎明時期，國際社會成立了太空研究委員會。這個委員會出臺了很多指導方針，保護其它星球的樣本免遭地球環境汙染，反之亦然。現在，太空研究委員會更新了指導方針，為火星樣本的到來做好準備。

　　降落地球後，火星樣本將被送到樣本接收設施（SRF）接受檢疫隔離。在打開盛裝樣本的容器前，科學研究就已經開始。火星樣本異常寶貴，即使是落到樣本容器表面的一粒火星塵埃，也要進行仔細研究，而後才是打開容器。在打開容器前，科學家還可以藉助非侵入式X射線對樣本進行分析。

　　「火星2020」探測車登陸區耶澤洛隕坑曾是一個湖泊。耶澤洛隕坑的右上方是一個峽谷，由泛濫的洪水雕琢而成，左側是古代河流雕琢出的水灣遺蹟。湖床的沉積物可能非常古老，是科學家夢寐以求的火星樣本

　　在打開盛裝樣本的容器前，科學家需要確定研究和分析順序。火星樣本返回項目科學家、歐航局科學支持辦公室的埃利奧特·塞弗頓-納什表示：「樣本管將盛裝火星巖石、塵土和空氣。科學家要在一個受控的惰性環境下打開樣本管。打開之後，留給科學家進行測量和分析的時間並不多。以空氣樣本為例，它們可能與周圍氣體混合在一起，導致我們希望測量的火星化學特徵發生改變。」

　　科學家希望進行大量測算和分析。由於某些測量對時間非常敏感，加之地球環境會改變樣本，科學家需要找到最佳處理方案。根據行星保護的相關規定，火星樣本要進行消毒，以免火星物質汙染地球。

　　火星樣本返回任務藝術概念圖，包括美國宇航局的火星上升飛行器、歐航局的地球返回軌道器、盛裝火星樣本的容器以及返回艙

　　不過，樣本消毒也會有副作用。科學家需要用輻射、化學過程或者高溫進行消毒，所有這些手段都會改變樣本。因此，對這些消毒方式較為敏感的科學研究必須優先進行。火星樣本返回任務科學規劃組將決定如何處理樣本。據規劃組透露，大約有四分之三的科學研究可以在消毒後進行。

　　在對樣本進行分析時，科學家必須慎重選擇。消毒後的分析順序也非常重要，因為某些測量會影響其它測量的結果。例如，某些測量需要破壞樣本，以獲取結果。並非所有樣本都能進行各種測量。歐航局表示負責分析樣本的實驗室將是一個決定性因素。

　　藝術概念圖，歐航局地球返回軌道器駕臨火星上空。將火星樣本送回地球需要進行多項任務，挑戰性和複雜程度超過以往的任何無人探索任務

　　在實驗室對樣本中的碳進行精確測量需要做到「嚴格控制」四個字。為此，科學家需要在一間全金屬打造的實驗室進行這種測量，以確保結果的有效性。但全金屬實驗室會汙染樣本，對其它測量產生負面影響。如何做到平衡，將考驗科學家的智慧。

　　一旦歐航局Space19+理事會舉行會議，敲定他們在火星樣本返回任務中的角色，處理火星樣本的規劃工作將正式開始。最終方案將由歐航局、美國宇航局以及科學界共同決定。毫無疑問，最理想的結果是最大限度地從火星樣本中獲取信息，幫助科學家進一步加深對這顆紅色星球的認知。