美國航天局的新火星探測器即將開始搜尋古代外星生命

7月30日，美國航天局的一輛六輪火星車（一輛SUV大小）將踏上火星之旅，這是解開這顆紅色星球過去秘密的開始。火星車配備了一套儀器和一套精密的鑽探系統，它的任務是回答一個困擾了科學家幾個世紀的問題：火星是否曾孕育過生命？

這艘名為「毅力」號的火星車是美國宇航局迄今為止最雄心勃勃的行星任務之一。這臺機器人不僅設計用來分析火星巖石，尋找過去生命的跡象，而且探測器還將儲存數十個樣本，以便留在火星表面的某個地方。這些樣本將在下一個十年裡在火星上度過，等待著另一個機器人宇宙飛船到達，將它們撿起來並發射升空的那一天。這些樣本隨後將傳回我們的星球，科學家們將等待接收它們。

這都是火星樣本返回這項浩大行動的一部分。我們的目標是把原始的火星物質帶回地球，在那裡我們可以在複雜的實驗室裡進行研究。「如果你想確認地球以外存在生命，你可能無法用今天任何可以飛行的儀器來證實，」加州理工學院教授、毅力號項目科學家肯尼斯·法利（Kenneth Farley）告訴《邊緣》雜誌。「你真的要把樣本帶回實驗室。」

毅力號只是樣本返回過程中的第一步，非常複雜。如果成功的話，「毅力」號將整齊地包裝好幾十個火星表面的樣本，這些樣本有朝一日可能會在地球上看到。它們可能會告訴我們火星上是否存在生命，或者它是否一直是一個貧瘠的星球。麻省理工學院的地球生物學教授坦賈·波薩克（Tanja Bosak）是參與這次任務的科學家，他告訴《邊緣》雜誌：「這真是一個獨一無二的——千載難逢的——從火星上已知位置獲取樣本的機會。」

在火星上尋找生命

1976年，美國航天局派出兩架名為「海盜1號」和「海盜2號」的登陸車前往火星表面，積極尋找生命跡象。雖然兩探測器對火星了解了很多，但它們沒有找到任何有說服力的證據，證明火星上曾經存在過生命，這使它們的搜尋一度受阻。但事後看來，海盜登陸者並沒有準備好回答這個終極問題。法利說：「與我們今天所知道的相比，它們對如何真正尋找生命沒有做好準備。」

美國航天局用從火星上空研究火星的軌道飛行器以及在火星表面爬行的火星探測器跟蹤了「海盜」號著陸器。隨著時間的推移，科學家對火星的過去有了新的認識。多虧了這些太空船的數據，科學家們意識到35億年前，液態湖泊和河流遍布火星表面。火星上流動的水也許是火星上生命最重要的組成部分；許多科學家想知道，過去火星上是否也存在生物。

來自美國宇航局最新的探測器「好奇號」的數據為尋找生命注入了活力。2012年，好奇號的儀器落入一個名為蓋爾隕石坑的盆地，很快確定該地區曾經是一個巨大的湖泊。「在這種環境存在的同時，在地球上類似的環境不僅可以居住，而且還可以有人居住。」法利說，「在地球上同一時期，在非常相似的環境中會有生物。」

快進到今天，美國宇航局挑選了一個也許是最吸引人的地方去探索：火星上一個被稱為傑澤羅隕石坑的區域。科學家們相當肯定，火山口曾經是一條流入湖泊的河流的發源地。這些流動的水可能將沉積物和其他礦物質帶入湖中，為微小生命體的繁衍提供了正確的化學配方。

美國宇航局噴氣推進實驗室「毅力」項目的副項目科學家肯·威利福德告訴《邊緣》雜誌：「我們從軌道上看這個地方非常適合居住。」「如果湖裡有微生物，它們就有一切機會進行繁殖，尤其是在湖邊，你經常在湖邊發現池塘浮渣，或者在池塘或湖邊發現這種綠色的黏液。」

火星鑽探

一旦毅力號火星車到達了傑澤羅隕石坑，就會開始尋找所謂的「生物遺蹟」。生物標誌可能是由生物形成的巖石、礦物或結構。它可能是由生物過程產生的化學物質，也可能是由構成地球所有生命的碳和氫組成的有機物分子。在火星上找到一個生物遺蹟將是難以置信的，而在一個地點找到多種類型遺蹟將是一個奇蹟。

「毅力」號裝備了七個儀器，其中大部分將在探測器探測火星地形時尋找生物信號。它們包括照相機、雷達、雷射等等。毅力號也有一些輔助儀器。一種名為「莫希」的儀器將試圖將火星大氣中的二氧化碳轉化為氧氣——這項技術可能對未來人類火星探險者有用。最耀眼的是一架小型直升機，它將試圖在稀薄的火星大氣層中飛行。

毅力號的真正阻力在於它的取樣系統。「樣本返回方面確實是火星2020最大的激勵目標，」威利福德說。「這是我們參加本項目的原因。」一個機械臂將從火星車前部向外伸出，用九個鑽頭中的一個鑽入地表。這些鑽出來的材料將被拖入「毅力」號帶到火星的43個鈦試管中的一個。一旦填充完畢，一個管子被帶到探測器的腹部，另一個機械手臂會在那裡拍下樣本的照片，密封起來，然後儲存起來以備以後使用。

整個科學家和工程師團隊將決定何時何地進行毅力號實際鑽探操作。他們正在儘可能多地計劃，但這一切都取決於毅力號降落在傑零隕石坑內的什麼地方。一旦到達地面，火星車就可以分析周圍環境並突出重點關注的區域。研究小組正在尋找某些類型的巖石，如碳酸鹽巖，這些巖石是從傑澤羅隕石坑周圍的軌道上看到的。他們還希望能發現一堆坑坑窪窪的層狀泥土，被稱為疊層石。疊層石形成於地球的淺水環境中，當藍藻群捕捉到微小的沉積物時，形成了層狀巖層。火星上類似的結構將提供誘人的鑽探點。

最終，決定進行鑽探需要幾天到幾周的討論，科學家們會權衡數千種不同的因素。「每一個樣本都是非常有價值的，」波薩克說，他是決定在哪裡鑽探的科學家團隊的一員。

風化火星

我們的目標是獲得至少20個不同物質的樣本，這些樣本可以在未來某一天返回地球，埃裡克·阿吉拉爾（EricAguilar），美國宇航局噴氣推進實驗室的樣品緩存系統的系統試驗臺經理和助理產品交付經理，告訴《邊緣》雜誌：「我們希望將43個試管裝滿樣品，然後讓科學家們來決定哪一個樣品試管被帶回地球。」

在某個時刻，科學家們會做出決定，把樣本管扔到火星表面的某個地方。有可能他們會決定把試管組合起來，放在某個平坦的表面上。由於它們是由鈦製成的，樣本容器應該能夠經受住火星寒冷的環境——以及任何潛在的沙塵暴——而不會丟失裡面珍貴的東西。它們也被塗成白色，以防過熱。「我們不希望這些東西在火星表面過熱，儘管那裡仍然相當冷，」阿吉拉爾說，「但在陽光直射下，它也會變得相當熱。」總而言之，美國宇航局聲稱，這些試管將能夠持續20年而不會被破壞。

這將是關鍵，因為在後續任務之前，這將是一個漫長的等待。美國航天局和歐洲航天局正在合作，以幫助加快速度。這次任務很可能會送另一個火星車去火星收集樣本，然後把它們帶到火箭上，火箭可能會在軌道上遇到另一個太空飛行器。太空船將帶著樣本開始返回地球的旅程。這將是非常複雜工程，要實現如此複製的工程將需要十年時間。

但如果一切順利，樣品一旦到達地球，科學家們就可以採集樣本並將其切成薄片狀的巖石。「我們最終把它打磨得比一張紙還薄，這樣就可以通過透光來研究它，」威利福德說。「然後，就可以看到單個微生物細胞大小的非常非常小的東西。我們目前還無法真正使用火星任務中飛行的工具來做到這一點。但如果我們把樣品拿回來，我們就能做到。」

到達發射臺

仍有大量工作要做，但是堅持到這一點對於恆心團隊是一項成就。 幾十年來，科學家一直在考慮進行火星樣本返回任務的想法。「人們會笑著說，我們離火星樣本返回總是有10年的路程。」 威利福德說，「那是個玩笑，因為這是至少自阿波羅時代以來人們一直想做的事情。」

由於毅力號任務的性質，必須採取許多額外的預防措施。最重要的是，火星車必須非常乾淨，以避免任何火星汙染。工程師們在超過150攝氏度的溫度下烘烤探測器，徹底消毒。「當我們收集這些樣本時，我們必須確保當我們打開它並詢問它是否有可能存在古代微生物生命時，我們不會說『嘿，大新聞快訊，我們在火星上發現了生命！」美國宇航局噴氣推進實驗室（NASA JPL）的行星保護負責人穆格加•斯特裡克（Moogega Stricker）告訴《邊緣》雜誌：「我們發現，它實際上是搭上了地球的便車。」

由於新冠大流行，在毅力號發射期間，工程師們不得不徹底重做他們的計劃。該小組輪班工作，以加強社交距離，並增加額外的清潔和消毒預防措施，以確保他們不會將病毒傳播給同事。火星車的火星之旅也遇到了一些困難。原定發射該任務的阿特拉斯五號火箭在6月的一次測試中遇到了一些問題，迫使團隊將發射時間推遲了幾周。今年夏天，當火星和地球在軌道上最接近時，只有一小段時間可以讓我們毅力號發射。如果火星車不能在8月下旬前發射升空，美國宇航局可能還要再等兩年才能再試一次。

「毅力號」號距離原定於美國東部時間7月30日早上7:50發射升空還有幾天的時間。該飛行器將從佛羅裡達州卡納維拉爾角起飛，將「毅力」號送上火星，預定於2021年2月抵達火星。就在同一個月，另外兩個太空飛行器將抵達火星：一個由阿聯建造的名為「希望」的軌道飛行器和中國的「天問一號」任務，其中還包括一個火星車。

明年2月，「毅力」號將登陸火星，這是一次只有8次成功完成的大膽壯舉。這將是旅程中最痛苦的部分，通常被描述為「恐怖七分鐘」。但是，如果毅力號能夠平安著陸，真正的工作就可以開始了。無論毅力號是否能找到生命，它都能讓我們深入了解太陽系的本質——以及宇宙。

「核心問題是『其他星球上有生命嗎』？這真的可以歸結為：生命的起源是某種神奇的火花，但很少發生，或者說，它是不可避免的嗎？」法利說，「我們能做的是，我們可以去火星上問一個問題：『生命無處不在嗎？』」