天体生物学

该视频由毅力号的Mastcam-Z仪器拍摄，具有增强的彩色合成图像，该图像横跨火星上的耶泽罗火山口三角洲。数十亿年前，一条古老的河流将沉积物带到曾经存在于火山口的湖口，形成了这个三角洲。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 火星车科学家的发现突出了样本的多样性，地质学家和与NASA的火星样本返回计划相关的未来科学家们将不得不进行研究。 NASA毅力号火星车的科学家发现，自2月着陆以来，他们的6轮探测器一直在行驶的基岩可能由炽热的岩浆形成。这一发现对理解和准确确定耶泽罗火山口历史上的关键事件以及该行星他地方的历史具有重要意义。 该团队还得出结论，火山口中的岩石在亿万年来多次与水相互作用，其中一些含有有机分子。 今天在新奥尔良举行的美国地球物理联合会秋季科学会议的新闻发布会上介绍了这些和其他发现。 甚至在毅力号登陆火星之前，该任务的科学团队就已经对该地区岩石的起源感到好奇。它们是沉积形成的吗？是可能被古老的河流系统带到该地区的矿物颗粒的压缩堆积？或者它们是在哪里火成的，可能是从一座早已灭绝的火星火山上升到地表的熔岩流中产生的？ 甚至在毅力号登陆火星之前，该任务的科学团队就想知道该地区岩石的起源。它们是否是沉积物——矿物颗粒的压缩堆积可能被古老的河流系统带到该位置？或者它们是哪里产的火成岩，可能是在一个早已灭绝的火星火山喷发出的岩浆流中生成？ “我开始感到绝望，我们可能永远也找不到答案。”帕萨迪纳加州理工学院毅力号项目科学家肯·法利说。“但后来我们的PIXL仪器仔细观察了来自绰号南塞塔（South Séítah）地区的一块磨损的岩石，一切都变得清楚了：岩石中的晶体提供了确凿的证据。” 毅力号机械臂末端的钻头可以研磨岩石表面，以便其他仪器（如PIXL）对其进行研究。PIXL是X射线岩石化学行星仪器的简称，它使用X射线荧光来绘制岩石的元素组成图。11月12日，PIXL分析了科学团队选择的南塞塔岩石，并利用火星车的钻头采集了岩心样本。PIXL数据显示，这块被昵称为“Brac”的岩石由异常丰富的大橄榄石晶体组成，这些晶体被辉石晶体所吞没。 “一个优秀的地质学学生会告诉你，这样的纹理表明岩石是在晶体生长并在缓慢冷却的岩浆中沉淀时形成的——例如厚厚的熔岩流、熔岩湖或岩浆室。”法利说。 “然后这块岩石被水多次改变，使其成为一个宝库，这将使未来的科学家能够确定耶泽罗事件的年代，更好地了解水在其表面更常见的时期，并揭示行星的早期历史。 火星样品返回将会有更多很棒的东西可供选择！” 多任务火星样品回收任务始于毅力号，它收集火星岩石样本，以寻找古代微观生命。在毅力号的43个样本管中，迄今为止已有6个被密封——4个带有岩芯，1个带有火星大气，还有一个含有“见证”材料，以观察火星车可能从地球带来的任何污染。火星样本回收计划旨在将精选的采样管带回地球，一代又一代的科学家将能够利用强大的实验室设备对它们进行研究，这些设备太大，无法送到火星。 尚待确定的是，富含橄榄石的岩石是形成于表面冷却的厚熔岩湖中，还是形成于后来被侵蚀暴露的地下洞穴。 这幅图从轨道和地下两个角度描绘了毅力号进入塞塔的过程。下图是来自火星车RIMFAX仪器的地下雷达图像；红线表示地下特征与地表上方可见的抗侵蚀岩石露头之间的联系。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/USGS/FFI 有机分子 对火星样品返回的另一个好消息是SHERLOC（扫描可居住环境与有机物和化学品的拉曼和发光）仪器发现了有机化合物。含碳分子不仅存在于SHERLOC分析的研磨岩石内部，也存在于未研磨岩石的尘埃中。 有机物的确认并不能确认耶泽罗曾经存在生命并留下了明显的迹象（生物特征）。产生有机物既有生物机制，也有非生物机制。 “好奇号在盖尔火山口的着陆点也发现了有机物，”南加州NASA喷气推进实验室舍洛克首席研究员卢瑟·比格尔说。“SHERLOC能够绘制出岩石内部有机物的空间分布，并将这些有机物与岩石中发现的矿物质联系起来。这有助于我们了解有机物形成的环境。我们还需要进行更多的分析，以确定已识别有机物的生产方法。” 盖尔火山口和杰泽罗火山口的古老岩石保存的有机物——无论其来源如何——确实意味着潜在的生物特征（生命的迹象，无论是过去的还是现在的）也可以被保存下来。“这个问题在样品返回地球之前可能无法解决，但有机物的保存非常令人兴奋。当这些样本返回地球时，它们将成为多年来科学探索和发现的源泉。”比格尔说。 这张在NASA毅力号火星车办公室拍摄的图像中，六个仿真样品管挂在样品管板上。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 雷达图 除了岩芯采样能力外，毅力号还将第一台探地雷达带到了火星表面。RIMFAX（火星地下实验雷达成像仪）创建了一个地下特征的雷达图，深度可达33英尺（10米）。这张首次发布的雷达图的数据是在火星车从“火山口底部断裂粗糙”地质单元驶过山脊线进入“塞塔”地质单元时收集的。 山脊线有多个岩层，有明显的向下倾斜。通过RIMFAX的数据，毅力号的科学家们现在知道，这些倾斜的岩层在地表以下以相同的角度继续存在。雷达图还显示了塞塔岩层低于那些火山口底部断裂粗糙。这一结果进一步证实了科学小组的观点，即塞塔的形成早于火山口底部断裂粗糙。观测火星地表下地质特征的能力为该团队在火星的地质制图能力增加了一个新的维度。 关于毅力号的更多信息 毅力号火星任务的一个关键目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。火星车将描绘火星的地质和过去的气候，为人类对这颗红色星球的探索铺平道路，并成为第一个收集和储存火星岩石和风化层（破碎的岩石和灰尘）的任务。 随后，NASA与欧洲航天局（ESA）合作，将向火星发送航天器，从火星表面收集这些密封样本，并将其送回地球进行深入分析。 火星2020毅力号任务是NASA月球到火星探索方法的一部分，其中包括阿尔忒弥斯登月任务，这将有助于为人类探索这颗红色星球做准备。 喷气推进实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院为NASA管理，负责建造和管理毅力号火星车的运行。 如欲了解有关机智号的更多信息，请访问： mars.nasa.gov/mars2020/ 如欲了解有关毅力号的更多信息，请访问： nasa.gov/perseverance 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-perseverance-mars-rover-makes-surprising-discoveries/

2021年9月10日，即任务的第198个火星日，NASA的毅力号火星车使用其WATSON相机，在一块绰号为“Rochette”的岩石上拍摄了这张自拍照。照片中可以看到火星车使用其机械臂钻取岩芯样本的两个孔。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 科学家们利用六轮火星车上的一系列成像仪，获得了这颗红色星球的全景图。 NASA的毅力号火星车已经在杰泽罗火山口探索了超过217个地球日（211个火星日），那里的尘土飞扬的岩石开始讲述它们的故事——关于一个流淌着熔岩和水的年轻火星。 这个绵延数十亿年的故事正在展开，这在很大程度上要归功于毅力号上的七台强大的科学相机。这些特殊的相机能够从很远的距离拍摄到微小的特征，对火星的景观进行大范围的扫描，并放大微小的岩石颗粒，这些相机还帮助火星车团队确定哪些岩石样本提供了最好的机会，以了解火星上是否曾经存在过微生物。 来自世界各地的大约800名科学家和工程师组成了这个更大的毅力号团队。其中包括负责火星车每台相机和仪器的小团队，从几十人到多达100人。而相机背后的团队必须协调每一个拍摄决定。 “成像相机是一切的重要组成部分。”在南加州 NASA 喷气推进实验室毅力号首次科学活动的联合负责人薇薇安·孙（Vivian Sun）说。“我们每天都用它们来做科学研究。他们绝对至关重要。” 这些故事在毅力号于2月着陆后不久就开始了，随着多个相机进行科学调查，令人惊叹的图像也在不断增加。以下是它们的工作原理，以及迄今为止发现的一些样本。 大图片 毅力号的两个导航相机——在九个工程相机中——支持火星车的自动驾驶能力。在每一站，火星车首先使用这两台相机，以360度的视角来了解地面的情况。 2021年7月1日（火星任务的第130个太阳日），毅力号在自主行驶358英尺（109米）后，用其导航相机回顾其轨迹，这是迄今为止最长的自动行驶。该图像已经过处理，以增强对比度。 图片来源：NASA/JPL-Caltech “导航相机的数据真的很有用，有了这些图像，就可以用更高分辨率的仪器如SuperCam和Mastcam-Z做有针对性的科学跟踪。”孙说。 毅力号的六台避险相机，或称Hazcams，包括前面的两对（任何时候只有一对在使用），以帮助避开故障点并将火星车的机械臂放在目标上；后面的两台Hazcams提供图像，以帮助火星车在更广阔的环境中定位。 Mastcam-Z是火星车桅杆上的一对“眼睛”，是为大画面而建的：全景彩色拍摄，包括3D图像，具有变焦功能。它还可以拍摄高清视频。 毅力号火星车使用其Mastcam-Z相机系统制作了这张增强的彩色全景图，科学家们用它来寻找岩石采样点。这幅全景图是由2021年7月28日（即任务的第155个火星日）所拍摄的70张独立图像拼接而成。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS 亚利桑那州立大学的吉姆·贝尔（Jim Bell）领导着Mastcam-Z团队，该团队一直在高速工作，为更大的团队制作图像。“我们在这次任务中的部分工作是一种分流，”他说。“我们可以在大片的图片中穿梭，对地质和颜色进行一些快速评估。这帮助团队确定了仪器的目标位置。” 颜色是关键：Mastcam-Z图像使科学家能够将火星勘测轨道飞行器（MRO）从轨道上看到的特征与他们在地面上看到的特征联系起来。 该仪器还具有低分辨率光谱仪的功能，将其捕获的光线分成11种颜色。科学家们可以分析这些颜色，以获取发出光线的材料的组成，帮助他们决定用任务的真正光谱仪来放大哪些特征。 例如，3月17日有一个著名的系列图像。它显示了一个宽阔的悬崖，又称“三角洲悬崖”，它是很久以前在火山口形成的扇形河流三角洲的一部分。在Mastcam-Z提供了广阔的视野之后，任务转向SuperCam进行近距离观察。 远景 这张杰泽罗火山口“三角洲悬崖”的拼接照片由五张照片组成，摄于2021年3月17日，由毅力号的远程显微成像仪(RMI)相机在1.4英里(2.25公里)外拍摄。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS/ASU/MSSS 科学家们利用SuperCam研究矿物学和化学，并寻找古代微生物生命的证据。它位于毅力号桅杆上的Mastcam-Z附近，它包括远程微型成像仪（Remote Micro-Imager，简称RMI），它可以从一英里多远的地方放大一个垒球大小的特征。 一旦Mastcam-Z提供了悬崖的图像，SuperCam RMI就会追踪到它的一个角落，提供特写镜头，随后这些特写镜头拼接在一起，以获得更清晰的视图。 对于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室SuperCam的主要研究人员罗杰·威恩斯（Roger Wiens）来说，这些图像充分说明了火星的古代历史，当时的大气足够厚，也足够温暖，可以让水在火星表面流动。 “这显示了巨大的卵石，”他说。“这意味着一定发生了一些巨大的山洪暴发，将巨石冲下河床进入三角洲地层。” 块状的地层告诉他更多。 “这些巨大的卵石位于三角洲地层的中部，”威恩斯说。“如果湖床是满的，你会在最上面找到这些。因此，在山洪爆发时，湖水并没有充满。总的来说，这可能表明了不稳定的气候。也许我们并不总是拥有这个我们可能喜欢饲养一些微生物的非常平静、平静、宜居的地方。” 此外，科学家们还发现了早期火山口底部由熔岩或岩浆形成的火成岩的迹象。这可能不仅意味着流动的水，还意味着在湖泊本身形成之前、之中或之后流动的熔岩。 这些线索对于探索远古火星生命迹象和潜在的宜居环境至关重要。为此，火星车正在采集火星岩石和沉积物样本，未来的任务可能会将这些样本带回地球进行深入研究。 （真的）特写 2021年7月11日，即任务的第139个火星日，毅力号使用其WATSON相机拍摄了这个绰号为“Foux”的岩石目标特写。相机内的区域大约是1.4乘1英寸（3.5厘米乘2.6厘米）。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 毅力号的各种相机协助选择这些样本，包括WATSON（用于操作和工程的广角地形传感器）。 WATSON位于探测车机械臂的末端，可以提供岩石和沉积物的极端特写，锁定微小颗粒的种类、大小、形状和颜色，以及它们之间的“胶结物”。这些信息可以帮助我们了解火星的历史以及潜在样本的地质背景。 WATSON还帮助工程师定位火星车的钻头，以提取岩芯样本，并生成样本来源的图像。 该成像仪与SHERLOC（用拉曼光谱仪扫描可居住环境和有机化学发光）合作，其中包括一个自动对焦和背景成像仪（ACI），这是火星车的最高分辨率相机。SHERLOC使用紫外线激光识别岩石和沉积物中的某些矿物质，而同样安装在机械臂上的PIXL（行星X射线岩石化学仪器）使用x射线确定化学成分。这些摄像机与沃森协同工作，已经帮助捕捉了地质数据，包括陨石坑底部火成岩的迹象，其精确度令科学家们感到惊讶。 该成像器与SHERLOC（用拉曼和发光扫描宜居环境的有机物和化学品）合作，其中包括一个ACI（自动对焦和背景成像器），这是火星车的最高分辨率相机。SHERLOC使用紫外线激光来识别岩石和沉积物中的某些矿物，而同样在机械臂上的PIXL（用于 X 射线岩石化学的行星仪器）则使用X射线来确定化学成分。这些相机与WATSON协同工作，帮助捕捉地质数据——包括火山口地面上的火成岩的迹象——其精确度令科学家感到惊讶。 SHERLOC在JPL的首席研究员卢瑟·比格尔（Luther Beegle）说：“我们得到了在水环境中形成的材料的非常酷的光谱——例如，硫酸盐和碳酸盐。” 工程师们还使用WATSON来检查漫游车的系统和底盘——以及拍摄毅力号自拍（方法如下）。 比格尔说，不仅是成像仪器的强大性能，而且它们能够承受火星表面的恶劣环境，让他对毅力号获得重大发现的机会充满信心。 “一旦我们靠近三角洲，那里应该有非常好的保存生命迹象的潜力，如果有的话，我们就有很好的机会看到一些东西。”他说。 关于任务的更多信息 毅力号在火星上的任务的一个关键目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。该火星车将描绘火星的地质和过去的气候特征，为人类探索红色星球铺平道路，并成为第一个收集和储存火星岩石和风化层（破碎的岩石和尘埃）的任务。 随后，NASA将与欧洲航天局（ESA）合作，向火星发射航天器，从火星表面收集这些密封的样本，并将它们送回地球进行深入分析。 火星2020毅力任务是NASA月球到火星探索方法的一部分，其中包括对月球的阿耳忒弥斯任务，这将有助于为人类探索红色星球做准备。 JPL由加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院为NASA管理，并负责建造和管理毅力号火星车的运营。 有关毅力号的更多信息，请访问： mars.nasa.gov/mars2020/ nasa.gov/perseverance 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-perseverance-rover-cameras-capture-mars-like-never-before