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美国国家航空航天局火星探测器-恒心将如何寻找过去的生活迹象

美国国家航空航天局火星探测器-恒心将如何寻找过去的生活迹象

美国国家航空航天局火星探测器-恒心将如何寻找过去的生活迹象
艺术品:流浪者

美国国家航空航天局(Nasa)的“恒心”漫游者(定性火星探测器)将于今年夏天发射到火星,它将在一个古老的火山口湖中寻找过去的生活迹象。但是,如果生物学出现在红色星球上,科学家将如何认识到它?在这里,项目副科学家肯·威利福德(Ken Williford)解释了他们在寻找什么。

今天,火星对生活充满敌意。太冷了,水无法在表面上保持液态,稀薄的空气让高水平的辐射通过,有可能对土壤的上部进行消毒。

但这并不总是这样。大约35亿年前或更久以前,水就在地表流动。它刻划了今天仍然可见的通道,并汇集在撞击坑中。较厚的二氧化碳(CO2)气氛会阻挡更多的有害辐射。

水是生物学中的常见成分,因此古代火星曾经为生命提供了立足点似乎是合理的。

在1970年代,维京号任务进行了一项实验,以寻找火星土壤中的当今微生物。但是结果被认为没有定论。

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先前的任务已经找到证据,证明火星具有数十亿年前生命中正确的成分

在2000年代初期,美国国家航空航天局(Nasa)的火星探索漫游者(Mars Exploration Rovers)的任务是“跟随水流”。《机遇与精神》为过去液态水的存在找到了广泛的地质证据。

好奇号火星车于2012年降落,发现曾经充满了其在大风火山口着陆点的湖泊可以维持生命。它还检测到了有机(含碳)分子,它们是生命的基础。

现在,恒心漫游者将使用旨在测试生物学特征的仪器探索类似的环境。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的副项目科学家肯·威利福德说:“这是自维京海盗以来,这是美国国家航空航天局的首次任务。”

“维京人是在寻找现存的生命-也就是说,今天的生活可能仍在火星上。而美国国家航空航天局最近的方法是探索古代环境,因为我们的数据表明,行星的最早历史告诉我们火星在最初的十亿年间最适合居住。”

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信息图

坚持不懈的目标是Jezero Crater,从轨道上看,过去的水迹比Gale Crater的还要清晰。

流动站将钻入火星岩石,提取大约一块粉笔大小的岩心。这些将被密封-缓存-在容器中,并留在表面上。这些将由另一辆流动站收集,并在以后发送,并被送入火星轨道,然后传送到地球进行分析。这是与欧洲航天局(Esa)进行的名为“火星样本归还”合作的一部分。

但流动站还将在表面上执行大量科学工作。

杰泽罗(Jerzero)的特征是保存最完好的三角洲火星实例之一:当河流进入开放水域并沉积岩石,沙子和(可能)有机碳时形成的分层结构。

“有一条河道从西部流入,穿透火山口边缘;然后在火山口内部,在河口,有一个暴露的美丽三角洲风扇。我们的计划是降落在该三角洲的前面,开始探索”,威利福德博士说。

三角洲的沙粒来自上游的岩石,包括西北的分水岭。

肯·威利福德说:“谷物之间的水泥非常有趣-记录了三角洲沉积在湖中时水与沙子相互作用的历史。”

“它为生活在这些沙粒之间的任何生物提供了潜在的栖息地。来自上游任何生物的一些有机物都可能被冲洗掉。”

杰泽罗(Jezero)位于一个长期以来一直受到科学关注的地区。它位于一个名为Isidis的巨大撞击盆地的西侧,该盆地显示出从太空测量出的最强烈的火星信号,即橄榄石和碳酸盐矿物。肯·威利福德说:“碳酸盐矿物是导致我们探索该地区的主要目标之一。”

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澳洲鲨鱼湾的地层石

普渡大学的Briony Horgan博士,西华盛顿大学的梅利莎·赖斯博士(都是任务中的科学家)及其同事对Jezero Crater矿中的矿物质进行了调查,结果发现了古海岸西缘的碳酸盐矿床。这些“边际碳酸盐”被比作一个浴缸圈-排水后残留的肥皂渣。

陆地碳酸盐可以将生物学证据锁定在其晶体中。一种有时能幸存下来的结构是叠层石。

当许多毫米级别的细菌和沉积物层随时间堆积成较大的结构(有时呈圆顶状)时,就会形成这些层。在地球上,它们沿着古老的海岸线发生,那里有大量的阳光和水。

数十亿年前,杰泽罗(Jezero)的海岸恰恰是叠层石可能形成并得到保存的地方。

毅力将使用其科学仪器检查富含碳酸盐的浴缸环,以查看是否在此形成了类似的结构。

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叠层石中的层不规则且起皱。毅力会寻找相似的形状

一种名为Sherloc的仪器可以捕获有趣岩石的特写图像,并绘制出所含矿物质(包括任何有机物)的详细地图。然后,另一种称为Pixl的仪器将为科学家提供同一区域的详细元素或化学成分。

肯·威利福德说,在这个数据集中,科学家将“寻找生物学上重要的元素,矿物质和分子的浓度-包括有机物质。尤其是当这些物质集中在可能暗示生物学的形状中时”。

汇集许多证据至关重要。鉴于声称存在地球外生命的高标准,仅凭视觉识别就不足以说服科学家具有生物学渊源。毫不奇怪,发现直到岩石被发送到地球进行分析之前,发现可能仅被描述为潜在的生物特征。

在谈到叠层石时,威利福德博士解释说:“这些层往往是不规则且起皱的,正如您可能希望一堆微生物彼此生还一样。整个事物可以化石化,甚至在照相机中也可以看到。

“但是当我们看到这样的形状时,也许一层的化学性质不同于另一层,但是有一些重复的模式,或者我们看到有机物集中在特定的层中,这些是我们可能希望的最终生物特征。找。”

但是,火星可能不会轻易放弃其秘密。2019年,该特派团的科学家访问了澳大利亚,以熟悉34.8亿年前在该国皮尔巴拉地区形成的化石叠层石。

肯·威利福德说:“我们(去火星)要比去皮尔巴拉(Pilbara)时更加努力。我们对它们的位置的了解来自几十年来许多地质学家年复一年地绘制地形图。”

他说,在火星上,“我们是第一批”。

但是,如果流动站没有看到像叠层石那么大而又明显的东西怎么办?

在地球上,我们可以检测单个细胞水平上的化石微生物。但是,为了看到它们,科学家们必须切出一块岩石,将其研磨到一张纸的厚度以内,然后在载玻片上进行研究。

没有漫游者可以做到这一点。但是,那也许不必。

威利福德博士说:“很难找到一个独立存在的微生物。”

“回到它们还活着的时候(如果它们像地球微生物一样),它们将在一个小社区中聚集在一起,这些小社区会形成流动站可以检测到的结构或细胞团。”

在探查了火山口的地面之后,科学家们希望将火星车驶上边缘。在地球上进行分析时,这里取用的岩心可以为陨石坑的撞击提供年龄,并为湖泊提供最大年龄。

但是对火山口边缘感兴趣还有另一个原因。当一个大空间物体撞击到含水的岩石中时,巨大的能量可以建立热液系统-热水在岩石中循环。热水溶解了岩石中的矿物质,这些矿物质为生命提供了必要的成分。

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Jezero的三角洲是火星上保存最完好的例子之一

“如果发生这种情况,那将是Jezero Crater的第一个宜居环境,” Ken Williford说。证据以及在环境中定居的任何生命迹象都可以保留在边缘。

当前的任务方案预计,将漫游车驶向附近的东北Syrtis地区作为“理想目标”。

它甚至比Jezero还要古老,并且也拥有暴露的碳酸盐的前景-碳酸盐的形成可能与火山口中的碳酸盐不同。

如果在本次任务结束之前,还没有出现过前世的迹象,那么搜寻将不会结束。重点将转向这些核心,等待传递到地球。

但是令人兴奋的前景仍然是,特派团可能不仅会提出更多问题,而且还会回答。这种结果可能是震惊世界的。无论等待顽强的毅力,我们对地球近邻的了解都处在一个新的阶段。

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