好奇號Pro:Mars 2020將會去哪裡?

2021-02-25 行星事務所

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

相關焦點

  • 在火星仰望星空,好奇號拍下一張驚人照片
    好奇號是美國宇航局NASA的一輛火星車,於2011年11月26日從卡納維拉爾角發射升空,2012年8月6日成功登陸火星蓋爾隕石坑,隨後開啟偉大的探測之旅
  • 好奇號火星漫遊3000天啦
    北京時間1月13日9時12分,好奇號火星漫遊整3000天,行駛了23.83千米,截圖來自NASA MARS。Credit:NASA昨天,小編蹲了點,在NASA MARS的主頁,https://mars.nasa.gov/,守候好奇號度過整3000天。當上面這張截圖貼在微博上時,很多網友發出感慨,圖片真酷。
  • 好奇號最新自拍照
    這張圖片只是一幅更大的全景圖中的一部分,全景圖可從如下網頁瀏覽http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA19807。仔細觀察可以發現,有一塊小的巖石卡在了好奇號的左側中間輪子上(迎面看是在這張照片的右邊)。
  • 美國宇航局公布好奇號火星車的最新自拍照
    近日,美國宇航局NASA公布了好奇號火星車的最新自拍照。這張360度全景自拍,一共由86張照片合成,拍攝時間是2020年2月26日。一如既往地,好奇號的自拍杆(機械臂)被P掉了。
  • 「好奇號」公布史上最高清火星全景圖、研究表明大量衛星星座對...
    http://finance.sina.com.cn/stock/relnews/us/2020-03-05/doc-iimxxstf6560993.shtml「好奇號」公布史上最高清火星全景圖3月5日,美國宇航局(NASA)公布由「好奇號」火星探測器拍攝到的迄今為止最高解析度的火星全景照片
  • NASA堅毅號啟程奔赴火星,本屆火星賽季圓滿落幕
    PIXL的另一層含義是「像素」(pixel)的諧音,用以表現這個儀器將會如何「明察秋毫」。它不僅能探測出巖石含有的成分,還能像素級還原清晰地拍攝出這些成分的排列方式。△(左)PIXL傳感探頭;(右)PIXL相比於其他探測元素的儀器(如好奇號攜帶的APXS)的優勢。
  • 「火星車」好奇號測量山的重力
    在「科學」雜誌的一篇新論文中,研究人員詳細介紹了他們如何重新利用用於驅動好奇號探測器的傳感器,並將其轉換為重力測量儀,用於測量重力的變化。這使得他們能夠測量夏普山(Mount Sharp)下部巖層的微弱引力。夏普山距離蓋爾隕石坑(Gale Crater)底部5公裡,好奇號自2014年以來一直在攀登。結果如何?事實證明,這些巖層的密度遠低於預期。
  • NASA的火星2020漫遊車將會怎樣尋找火星生命?它和好奇號有什麼不一...
    NASA的火星2020漫遊車將會怎樣尋找火星生命?它和好奇號有什麼不一樣?這個六輪機器將會在這一區域搜尋潛在的生物特徵。火星2020副項目科學家凱蒂·斯塔克·摩根(Katie Stack Morgan)12月10日在美國地球物理聯盟(AGU)的年度秋季會議上對記者說,這項工作包括對Jezero巖石進行細緻的紋理細節觀察,並使用幾臺光譜儀將地球化學精確地映射到這些紋理上。
  • NASA的好奇號公布史上最高清火星全景照片
    在NASA官網可以欣賞最高清火星全景照片原圖,地址如下: https://mars.nasa.gov/resources/curiositys-1-8-billion-pixel-panorama/?
  • 好奇號作業系統更新至Mars OS V11
    目前,美國宇航局的好奇號火星車依舊在紅色星球上兢兢業業的為科學家收集各種數據,就在前不久好奇號才傳回了首份火星巖石年齡測定數據,並成功發現了該星球曾存在湖泊的直接證據。同時,NASA也對好奇號愛護有加。近日,工程師為好奇號提供了最新版本的作業系統——Mars OS V11。
  • Mars 2020潛在的三個火星登陸地點
    「火星2020」用MRO數據為探測器評估八個候選著陸地,將選擇其中一個作為2021夏天的發射地,另一個作為2021初著陸地使用。 現場評估甚至利用到MRO來研究上述各地址大氣環境以及用探地雷達探測地下特徵。
  • 2020|下一站火星
    年初,我們的嫦娥四號也已經在月球背面成功著陸,下一步將會採集月壤回地球。但是,我們對於火星也是念念不忘的。除了美國,俄羅斯,歐洲,日本和印度都已經發射了探測器去火星,卻缺少了有航天大國地位的中國。因此,從這一點上,我們也必須去火星探索。那裡,可能成為人類的另一個棲居地。
  • 恐龍的末日:《好奇號》2020年四月刊導讀
    好奇號 物種復活計劃在一個科幻故事中,一個先進文明復活了一些地球上曾經存在過的物種,而他們現在討論的是,要不要復活人類…… 好奇號:漫畫科學 樹木怎麼知道春天到了?好奇號:世界故事 7 個世界之最 世界最大的生物在美國的一座森林裡,一種超過2400 歲的真菌的佔地總面積相當於 1665 個足球場。
  • 好奇號在火星表面發現的「遺蹟」,下個月,天問1號將會一一求證
    「好奇號」於2011年11月發射升空,2012年8月成功登陸火星表面,作為最新一代火星車,其身上配備了核動力電池,是世界上第一臺由核動力驅動的火星車,好奇號身上的一個重要使命,便是探尋火星上的生命元素。
  • NASA將直播公布Mars 2020火星漫遊車的正式名字
    關於公布Mars 2020漫遊車的名字,除了在NASA TV進行直播外,NASA還將在Facebook,Ustream,YouTube,Twitter等媒體進行直播。2020年1月,NASA公布了9個提名進入決賽,分別是:持久號(Endurance), K-4, Oliver Jacobs of Virginia堅韌號(Tenacity), K-4, Eamon Reilly of Pennsylvania諾言號(Promise), K-4, Amira Shanshiry of Massachusetts
  • 毅力號火星車將首次在火星上使用穿透地表的雷達,一探火星地下的地質奧秘
    2021年2月18日,NASA的火星2020(Mars 2020)毅力號漫遊車將降落在紅色星球之上,安全著陸之後,毅力號將對傑澤羅隕石坑(Jezero Crater)進行細緻入微的搜索,幫助我們了解當地的火星地質歷史,並尋找古老微生物曾經生活過的跡象。但這個六輪機器人將不會只限於搜尋火星表面:毅力號將利用一個名為RIMFAX的探地雷達,探視火星地表之下深處的奧秘。
  • 好奇號火星車目前在哪裡? - 袁萌專欄
    美國航天局NASA近日公布了一份好奇號火星車目前所在位置的彩色圖片如下:        從上圖可見,好奇號火星車目前所在的位置是在名為」JohnKlein」的巖石附近。好奇號在這裡完成了第一次火星鑽孔實驗,並且傳回了測試數據。圖中的紅色地域的「慣性」較高,夜晚外界溫度下降較為緩慢。
  • 畫面清晰,好奇號拍攝到像「塑料」異物?
    離地球最遠的旅行者1號探測器飛行40多年,也才超過225億公裡,連太陽系都還沒飛出去。如果到達數光年、數十光年外的系外行星,所需時間將會非常漫長,我們人類顯然是沒法接受的。幸運的是,在我們太陽系內,其實還有一顆潛在的「宜居星球」,那就是火星。和N光年外的系外行星相比,火星可以說是「近在咫尺」,探索火星難度相對低得多。
  • NASA毅力號成功著陸火星!它會在哪裡尋找火星生命?| 行星事務所
    [1] Perseverance Arrives at Mars: Feb. 18, 2021 (Mission Trailer) https://mars.nasa.gov/resources/25473/perseverance-arrives-at-mars-feb-18-2021-mission-trailer/[2] Mars Helicopter