作者:haibaraemily、JustinBl
計劃於2020年發射的NASA新一代火星車Mars 2020可以稱之為好奇號的高配版。這款好奇號Pro雖然外形看著和好奇號差不多,實際卻已經把各種儀器設備都升級了一遍。
好奇號vs Mars 2020。素材來源:NASA
還將攜帶一個小型無人機,用於為火星車偵查地形和規劃路線。
無人機概念圖。來源:NASA[1]
更重要的一點是,Mars 2020還著眼於將來。它計劃展開一場超時空接力賽:採集火星巖石和土壤樣品,存儲起來,以待將來(不知道什麼時候的)火星探測器將它們取回並送回地球。也就是說,Mars2020關係到未來十多年的火星探測。
Mars2020採樣返回的超時空接力,(2)(3)(4)任務可以一次完成,也可以分期完成,豐儉由人。漢化自:Nature News [2]
說了半天,這麼牛逼的火星車到底要著陸在哪裡?!這麼重要的事NASA當然也覺得很難抉擇啦…
24億美元的挖掘機要送去哪裡挖礦?估計擱誰都有選擇症候群…
百裡挑一的「風水寶地」
從2013年開始,科學家們就絞盡腦汁為Mars 2020火星車著陸點物色了100多個候選著陸點。
最開始提出的所有候選著陸點。來源:Science Definition report (Mustard et al, 2013) [3]
然而,對目前的人類而言,火星著陸依然是一件非常困難和危險的事。在哆啦A夢的任意門更高超的著陸技術實現之前,我們還無法想去哪裡去哪裡。
通常來說,科學家們目前更傾向於選擇緯度較低(南北緯30度以內),地勢較低(可以有更久的大氣緩衝時間),地形平坦的區域。
粗篩一輪之後,只剩下了33個。
符合初篩條件的候選著陸點。來源:NASA Mars 2020第一次研討會[4]
在基本滿足工程需要的前提下,科學家們開始繼續評估每個點的科學意義。Mars 2020延續了好奇號的使命,終極目標是尋找火星上的水和生命痕跡。2015年的第二次研討會之後,一點一點艱難地篩到了8個[5]。
第二次研討會之後的8個候選著陸點位置。來源:[5]
到2017年第三次研討會之後只剩下了3個[6]。
第三次研討會之後的3個候選著陸點位置。來源:[6]
這三個候選點是:
有過火山活動的Northeast Syrtis Major;
有著古老的湖泊三角洲的Jezero撞擊坑;
以及勇氣號火星車曾經戰鬥過的地方,Gusev撞擊坑。
最後一公裡總是最困難的,選地方也是一樣。
火星車只有一輛,地方只能去一個,
但到了最後階段,每個候選點都有著自己獨特而難以割捨的優勢,
每個被剔出的候選點,背後也都有著無盡的嘆息和遺憾。
然而決定還是不得不做的。2018年的第四次研討會之後,NASA於11月20日公布了這個百裡挑一的「風水寶地」——Jezero撞擊坑[7]。
MRO HiRISE影像下的Jezero撞擊坑。來源:NASA / JPL / UA / Seán Doran[8]
Jezero撞擊坑在哪裡?
Jezero撞擊坑以波赫的一個小鎮名字命名,位於北半球赤道一帶(18.85°N 77.52°E),也在火星從北半球崎嶇高地向南半球平坦低地的交界上。
Jezero撞擊坑位於紅框區域中。(左)海盜號全球拼接影像;(右)MOLA地形(越藍越低,越紅越高)。來源:Viking/MOLA,製圖:haibaraemily
Jezero撞擊坑位於直徑約1500公裡的伊西底斯盆地的西北邊緣,2003年,歐空局火星快車號任務攜帶的著陸器小獵犬2號著陸失敗,埋骨於此。而與Jezero撞擊坑毗鄰的尼利槽溝和大色提斯也都是Mars 2020熱門備選著陸區域。
(左)海盜號影像,來源:Viking,製圖:haibaraemily(右)MOLA地形。來源:Mars2020第三次研討會Tim Goudge報告[9]
除了Jezero 撞擊坑和Northeast Syrtis,科學家們還在選址的最後階段提出過一個位於兩者之間的折衷位置Midway,讓火星車從Midway慢慢前往Jezero撞擊坑。不過這個點最終沒有被選中。
該區域的MRO CTX拼接影像,原始解析度5米/像素。來源:CTX[10],製圖:haibaraemily
Jezero撞擊坑裡有什麼?
Jezero撞擊坑直徑約49公裡,形成於火星的諾亞紀(約41-37億年前),內有明顯的三角洲和流水侵蝕痕跡,很可能是一個古老開放式湖泊乾涸後的遺蹟。在火星液態水充盈的年代,這裡的湖水可能至少有250米深[8]。
Jezero 撞擊坑全景。來源:CTX+HRSC,顏色是假彩色。製圖:JustinBl。
流水切割此處的基底形成了河道。兩條河流流入Jezero撞擊坑中,又從另一條河道流出。河谷入口處形成的三角洲保留至今,而Mars 2020就打算降落在這片三角洲附近。
Jezero 撞擊坑中的河流侵蝕作用遺蹟,CTX+HRSC+HiRISE圖像合成。漢化自:Mars2020第三次研討會Tim Goudge報告[9]
流水也在這裡搬運和形成了橄欖石、碳酸鹽、粘土等豐富的堆積物。火星表面氧化和高輻射的環境會破壞可能存在過的生物痕跡,但這些三角洲中快速掩埋的堆積物卻很有利於生命標記物的保存。
Jezero撞擊坑三角洲一帶豐富的堆積物:綠色是粘土、黃色是橄欖石和碳酸鹽。MRO CTX影像和CRISM光譜圖像的疊加圖。NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University[7]
然而,我們如今看到的Jezero撞擊坑卻不僅僅是流水乾涸後的樣子。幾億年後,西方紀(約37-30億年前)的火山活動也波及到了這裡。事實上,Jezero撞擊坑底部大部分區域都被火山熔巖所覆蓋,坑內發現的高鈣輝石和低鈣輝石礦物很可能也是火山活動的產物。
Jezero撞擊坑一帶的地質單元圖,灰色區域全部都是火山熔巖。漢化自:Mars2020第三次研討會Tim Goudge報告[9]
再然後,流水退去、火山平息,Jezero撞擊坑一帶慢慢變得乾燥荒蕪。隨著火星變得「死寂」,風掌管了幾乎一切。Jezero撞擊坑底部和火星其他很多撞擊坑一樣,留下了很多可能至今還在活躍的風成沙丘。
Jezero撞擊坑底部的沙波紋 。MRO HiRISE影像,原始解析度25釐米/像素。NASA Photojournal PIA19303
超時空接力賽的序幕
可能的生命的痕跡、流水地貌、三角洲堆積物、火山熔巖…帶著這些探尋目標,Mars 2020火星車計劃於2020年7月發射,並於2021年2月到達火星。
Mars 2020火星車目前的2條規劃路線。來源:Mars2020第四次研討會Jezero撞擊坑最終評估報告[11]
一場接下來將持續十多年的火星探測超時空接力賽,正式拉開了序幕。
目前所有進入火星大氣層的著陸器和火星車著陸點。數據來源:MOLA,製圖:haibaraemily
本文感謝Le Qiao、Minggang Xie、Shan Ye,知友@天才琪露諾、@尞祡、@雲舞空城 等小夥伴對本文提升所做的幫助~
關於作者
灰原哀博士(haibaraemily),從事行星科學研究,本公眾號主頁君。更多精彩,歡迎關注公眾號~
知乎、微博、果殼:@haibaraemily
JustinBl,本期特邀嘉賓,從事火星科學研究。
參考資料
[1] https://www.nasa.gov/press-release/mars-helicopter-to-fly-on-nasa-s-next-red-planet-rover-mission
[2] NASA plans Mars sample-return rover
https://www.nature.com/news/nasa-plans-mars-sample-return-rover-1.15207
[3] https://mepag.jpl.nasa.gov/reports/MEP/Mars_2020_SDT_Report_Final.pdf
[4] Mars2020第一次研討會
https://marsnext.jpl.nasa.gov/workshops/index.cfm
[5] 2015年8個候選點
https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/timeline/prelaunch/landing-site-selection/eight-potential-sites/
[6] 2017年3個候選點
https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/timeline/prelaunch/landing-site-selection/
[7] NASA | NASA Announces Landing Site for Mars 2020 Rover
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-announces-landing-site-for-mars-2020-rover
[8] The Planetary Society | We're going to Jezero!
http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2018/jezero-landing-site-mars-2020-rover.html
[9] Tim Goudge報告
https://marsnext.jpl.nasa.gov/workshops/wkshp_2017_02.cfm
[10] Mars2020 Landing Site Working Group 2.0
http://murray-lab.caltech.edu/Mars2020/
[11] Mars2020第四次研討會Jezero撞擊坑最終評估報告
https://marsnext.jpl.nasa.gov/workshops/wkshp_2018_10.cfm