2021年2月18日,美国宇航局的“毅力”号火星车降落在火星的杰泽罗陨石坑内。就像它的前任,好奇号,美国宇航局火星探索计划(MEP)的成员一样,目标是坚持不懈的寻找火星上可能存在生命的证据(过去和现在)。这次任务的一个关键部分是将首次在火星上采集的样本带回地球。

  在过去的五个月里,美国宇航局的任务控制员一直在驾驶火星车驶离着陆地点。巴特勒着陆场)和进行测试飞行的独创性直升机。美国航天局目前正在为收集第一块火星岩石样本做最后的准备。这一历史性时刻预计将在本月底或8月初开始,并将随着2031年样品返回地球而达到高潮。

  这块岩石将来自一个被称为“坑底断裂区”的区域,这是一块4平方公里(1.5平方英里)的坑底,可能包含杰泽罗最深、最古老的裸露基岩层。这些岩石也将是阿波罗号宇航员从月球带回岩石以来最重要的样本返回。这些样本同样可以揭示我们关于地月系统的形成和太阳系的演化。

  地图显示的位置是毅力号漫游者和独特的返回直升机。图片来源:NASA/JPL加州理工学院

  美国宇航局总部负责科学的副局长托马斯·祖布钦在最近的一份新闻稿中说:

  “52年前,当尼尔·阿姆斯特朗从宁静之海采集第一个样本时,他开始了一个开启了人类对月球认识的过程。我很期待毅力号在杰泽罗陨石坑的第一个样本,以及之后的那些样本,也会对火星产生同样的影响。我们正处在行星科学和发现的新时代的开端。”

  这一次,获取火星岩石的第一个样本大约需要11天才能完成,而阿姆斯特朗获取第一个月球样本需要3分35秒。与阿波罗宇航员不同的是,毅力号需要接受延迟4到24分钟的任务控制员的指令。同样,这个过程需要时间,因为它依赖于系统采样和缓存系统(SCS),他几乎是发送到空间的最复杂的机制。

  这一过程从探测器将SCS所需的一切放置在2米(7英尺)机械臂可触及的范围内开始。随后将进行一次图像审核,以便美国宇航局科学团队能够确定在同一地区的第一个样本和第二个目标地点的确切位置,这就是所谓的“近距离科学”。正如美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的科学联合负责人Vivian Sun在最近的一份美国宇航局新闻稿中所说:

  “我们的想法是通过找到岩石的地质孪生体并进行详细的原位分析,获得有关我们将要取样的岩石的有价值的数据。在地质双重方面,首先我们使用研磨钻头刮掉岩石和灰尘的顶层,露出新鲜的、未风化的表面,用我们的气体除尘工具将其吹干净,然后用我们安装在炮塔上的接近科学仪器SHERLOC、PIXL和WATSON近距离接触。”

  一旦获得了这些样品,我们将使用一套先进的科学仪器,对它们进行令人惊叹的详细检查,以进一步了解它们的成分。其中包括利用拉曼光谱和有机物与化学品发光扫描宜居环境(SHERLOC)仪器,该仪器将寻找在有水存在的情况下形成的有机分子的证据,并可能是生命的迹象。

  该仪器由操作和工程广角地形传感器(WATSON)辅助,WATSON是一台彩色摄像机,用于拍摄岩石颗粒和表面纹理的特写图像。还有一种X射线岩石化学行星仪器(PIXL),它使用X射线光谱仪在小范围内识别化学元素。“毅力”号还将使用它的SuperCam和Mastcam-Z仪器(都位于火星车的桅杆上)研究当地的岩石和土壤。

  超级摄像头的工作原理是在岩石和土壤表面发射激光,产生一个小的羽流,然后用相机和光谱仪检查,寻找有机化合物的迹象。与此同时,Mastcam-Z将采集高分辨率图像和样本视频,以便进行更详细的检查。通过这五种仪器的共同工作,将使现场地质材料的分析达到前所未有的水平。