再次惊喜！小行星贝努显示其表面像一个塑料球坑

再次惊喜！小行星贝努显示其表面像一个塑料球坑

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在分析了2020年10月美国宇航局的OSIRIS-REx航天器从贝努小行星收集样本时收集到的数据后，科学家们发现了一件令人惊讶的事情：如果该航天器在抓取该小行星表面的灰尘和岩石后不立即发射推进器后退，该航天器本会坠入贝努小行星。 事实证明，构成贝努外表的颗粒是如此的松散，彼此之间的联系很轻，以至于如果一个人踩到贝努身上，他们几乎不会感觉到阻力，就像踩进了一个塑料球坑，这是孩子们喜欢玩的地方。 位于圣安东尼奥的西南研究所的OSIRIS-REx科学团队成员凯文·沃尔什说：“如果贝努被完全填满，那意味着它几乎是坚硬的岩石，但我们在表面发现了很多空隙。” 关于本努表面的最新发现于7月7日发表在《科学》和《科学进展》杂志上的两篇论文中，分别由图森亚利桑那大学的奥西里斯-雷克斯的首席研究员但丁·劳雷塔和沃尔什领导。这些结果让科学家们在整个OSIRIS-REx任务中都处于紧张的状态，正如贝努一直证明的那样不可预测。 2018年12月，当NASA的航天器抵达贝努时，这颗小行星呈现了它的第一个惊喜。根据地球和太空望远镜的观测，OSIRIS-REx团队发现了一个布满巨石的表面，而不是他们所期望的平滑的沙滩。科学家们还发现贝努正在向太空中喷射岩石颗粒。 2019年1月19日，本努小行星从其表面喷射出粒子，这张照片是由NASA的OSIRIS-REx航天器上拍摄的两张照片合成。还应用了其他图像处理技术，例如裁剪和调整每个图像的亮度和对比度。 影像来源：NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin “我们对小行星表面的预期完全错误。”劳雷塔说。 在OSIRIS-REx航天器采集了一个样本并发射了这颗小行星表面到地球的令人惊叹的特写图像后，最新的迹象表明贝努并非如此。劳雷塔说：“我们看到的是一堵巨大的碎片墙，从采样点向外辐射。”。“我们就像‘天哪！’” 在OSIRIS-REx航天器采集了样本并将小行星表面的惊人特写图像发送到地球之后，最新的迹象表明贝努并非看起来的那样。 “我们看到的是一堵巨大的碎片墙，从采样点向外辐射。”劳雷塔说。 “我们当时的反应是，‘天哪！’” 考虑到航天器轻敲表面的程度，科学家们对周围散落的大量卵石感到困惑。更奇怪的是，航天器留下了一个26英尺（8米）宽的大陨石坑。劳雷塔说：“每次我们在实验室测试样本采集程序时，我们几乎都做不到任何改变。”任务团队决定将航天器送回贝努，对贝努的表面拍摄更多的照片，“看看我们造成了多大的混乱。”劳雷塔说。 近地小行星贝努是太阳系形成过程中遗留下来的一堆碎石。2020年10月20日，NASA的OSIRIS-REx航天器短暂降落在贝努，并采集了样本送返地球。在这次事件中，航天器的机械臂比预期的要深入小行星，证实了贝努的表面松散地结合在一起。现在，科学家们已经使用了来自OSIRIS REx的数据来重新审视样本采集事件，更好地了解贝努松散的上层是如何结合在一起的。 影像来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab/SVS 任务科学家分析了被称为“夜莺”的采样点前后图像中可见的碎片体积，他们还研究了航天器着陆期间收集的加速度数据。这些数据显示，当OSIRIS REx触小行星时，它遇到了与人在法式咖啡壶上挤压柱塞时相同的阻力——几乎没有。位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室的OSIRIS REx科学家罗恩·巴卢兹说：“当我们启动推进器离开小行星表面时，航天器仍在坠入小行星。” 巴卢兹和研究团队进行了数百次计算机模拟，以根据航天器图像和加速度信息推断贝努的密度和凝聚力。工程师们在每次模拟中都改变了表面凝聚力的属性，直到他们找到了与现实数据最接近的一个。 现在，有关贝努表面的精确信息可以帮助科学家更好地解释对其他小行星的远程观测，这可能有助于设计未来的小行星任务，并有助于开发保护地球免受小行星碰撞的方法。 像贝努这样的小行星——几乎靠重力或静电力结合在一起——有可能在地球大气层中碎裂，从而造成与固体小行星不同类型的危险。 “我认为我们仍处于了解这些天体是什么的初期，因为它们的行为方式非常违反直觉。”法国尼斯的蔚蓝天文台国家科学研究中心主任、 OSIRIS-REx 科学家帕特里克·米歇尔说 。 ### 戈达德为OSIRIS-REx提供全面的任务管理、系统工程以及安全和任务保证。亚利桑那大学图森分校的但丁·劳雷塔是首席研究员。该大学领导科学团队和任务的科学观测计划和数据处理。位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁航天公司建造了这该航天器，并提供飞行操作。戈达德和KinetX航空公司负责OSIRIS-REx飞船的导航。OSIRIS-REx是NASA新前沿计划的第三个任务，该计划由NASA位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心为华盛顿的科学任务理事会管理。 横幅图片说明：NASA OSIRIS-REx航天器拍摄的机械臂的并排图像，左图是机械臂下沉到小行星贝努表面，右图是机械臂敲击小行星表面，搅动灰尘和岩石进行样本收集。OSIRIS-REx于美国东部时间2020年10月20日下午6点08分降落在贝努。影像来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心。如欲了解更多信息，请点击这里。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/surprise-again-asteroid-bennu-reveals-its-surface-is-like-a-plastic-ball-pit

好奇号火星车测量火星上有趣的碳特征

好奇号火星车测量火星上有趣的碳特征

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NASA的好奇号火星车在2021年3月19日日落后拍摄到这些云，这是火星探测器任务的第三千零六十三火星日。该图像由21个单独的图像拼接在一起，并进行颜色校正，以使场景看起来就像人眼看到的一样。 影像来源：NASA/Caltech-JPL/MSSS 在分析了NASA好奇号火星车从火星表面采集的粉状岩石样本后，科学家今天宣布，其中几个样本富含一种碳，这种碳在地球上与生物过程有关。 尽管这一发现很有趣，但它并不一定指向火星上的古代生命，因为科学家们尚未发现确凿的支持证据，证明火星上存在古代或现代生物，例如古代细菌产生的沉积岩层，或复杂有机物的多样性生命形成的分子。 “我们在火星上发现的东西非常有趣，但我们真的需要更多的证据来证明我们已经发现了生命。”保罗·马哈菲说。他曾担任好奇号火星样品分析（SAM）化学实验室的首席研究员，直到2021年12月从马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心退休。“因此，我们正在研究如果不是生命的话，还有什么可能导致我们看到的碳特征。” 在他们将于1月18日在《美国国家科学院院刊》上发表的研究报告中，好奇号科学家对他们检测到的不寻常的碳信号提供了几种解释。他们的假设部分是基于地球上的碳信号，但科学家警告称，这两个行星是如此不同，他们无法根据地球上的例子得出明确的结论。 “最困难的事情是放开地球，放开我们的偏见，真正尝试了解火星上的化学、物理和环境过程的基本原理。”参与碳研究的戈达德天体生物学家詹妮弗·艾格布罗德说。此前，艾格布罗德带领好奇号科学家组成的一个国际团队在火星表面探测到无数的有机分子，这些分子中含有碳。 “我们需要打开我们的思想，跳出固有的思维模式，”艾格布罗德说，“这就是这篇论文所做的。” 好奇号科学家在他们的论文中提出的生物学解释受到地球生命的启发。它涉及地表中的古老细菌，当它们将甲烷释放到大气中时，它们会产生独特的碳特征，而紫外线会将这种气体转化为更大、更复杂的分子。这些新分子会像雨点一样降落到地表，现在可以在火星岩石中以其独特的碳特征保存下来。 好奇号科学家在他们的论文中提出的生物学解释受到了地球生命的启发。它涉及到地表中的古老细菌，当它们将甲烷释放到大气中，紫外线将甲烷转化为更大、更复杂的分子时，它们可能会产生一种独特的碳特征。这些新分子如雨点般降落到火星表面，现在我们可以找到保存在火星岩石中独特的碳标记。 另外两个假设提供了非生物学的解释。一种观点认为，碳特征可能是由紫外线与火星大气中的二氧化碳气体相互作用产生的，产生了新的含碳分子，这些分子会沉降到火星表面。另一种推测认为，这些碳可能是数亿年前太阳系穿过一个富含检测到的碳类型的巨大分子云时发生的罕见事件留下的。 为了分析火星表面的碳，豪斯的团队使用了SAM实验室内的可调谐激光光谱仪（TLS）仪器。SSAM将来自火星盖尔陨石坑不同地质位置的24个样本加热到约1500华氏度（850摄氏度），以释放其中的气体。然后TLS测量了一些在加热过程中被释放的还原碳的同位素。同位素是由于中子数量不同而具有不同质量元素的原子，它们有助于理解行星的化学和生物演化。 碳元素尤其重要，因为地球上所有生命中都有碳元素；它在空气、水和地面之间不断地循环流动，同位素测量方法使我们很好地理解了这一点。 例如，与较重的碳13原子相比，地球上的生物使用较小、较轻的碳12原子来代谢食物或进行光合作用。因此，远古岩石中的碳12明显多于碳13，此外还有其他证据表明，科学家们正在研究与生命相关的化学特征。观察这两种碳同位素的比例有助于地球科学家了解他们所观察的生命类型以及它们所生活的环境。 在火星上，好奇号的研究人员发现，与科学家在火星大气和陨石中测量的数据相比，他们的样本中近一半含有惊人的大量碳12。研究人员报告说，这些样本来自盖尔陨石坑的五个不同地点，这可能是因为所有地点都有保存完好的古代表面。 “在地球上，会产生我们在火星上检测到的碳信号的过程是生物过程，”豪斯说。 “我们必须了解相同的解释是否适用于火星，或者是否还有其他解释，因为火星非常不同。” 火星之所以独特，是因为它的碳同位素组合可能与45亿年前的地球不同。火星更小、更冷、重力更弱，大气中的气体也不同。此外，火星上的碳可以在没有任何生命参与的情况下循环。 华盛顿卡内基科学研究所的好奇科学家安德鲁·斯蒂尔说：“地球上有很大一部分碳循环涉及生命，因为生命，地球上有很大一部分碳循环我们无法理解，因为我们看到的每一个地方都有生命。” 这幅马赛克拼图是由NASA的好奇号火星车上的桅杆相机在任务的第2729个火星日拍摄的图像制成的。它显示了盖尔陨石坑中斯汀森砂岩形成的地貌。好奇号在这个一般的位置钻了一个爱丁堡钻孔，从中提取的样本富含碳12。 影像来源：NASA/Caltech-JPL/MSSS 斯蒂尔指出，对于火星上碳循环的理解，以及如何解释同位素比率和导致这些比率的非生物活动，科学家们还处于早期阶段。好奇号于2012年抵达火星，是第一个携带工具研究火星表面碳同位素的探测器。其他的任务已经收集了大气中同位素特征的信息，科学家已经测量了在地球上收集到的火星陨石的比例。 “定义火星上的碳循环绝对是试图了解生命如何适应该循环的关键，”斯蒂尔说。“我们在地球上确实成功地做到了这一点，但我们才刚刚开始为火星定义碳循环。” 好奇号科学家将继续测量碳同位素，看看当火星车访问其他疑似保存完好的古代表面时，是否会得到类似的特征。为了进一步测试有关产甲烷微生物的生物学假设，好奇号团队希望分析从火星表面释放出来的甲烷烟羽中的碳含量。火星车在 2019 年意外地遇到了这样的羽流，但无法预测这种情况是否会再次发生。此外，研究人员指出，这项研究为NASA毅力号火星车背后的团队提供了指导，帮助他们收集最佳样本类型，以确认碳特征，并确定它是否来自生命。毅力号正在从火星表面收集样本，以备将来返回地球。 好奇号的任务由NASA位于南加州的喷气推进实验室（JPL）领导； JPL 由加州理工学院管理。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-curiosity-rover-measures-intriguing-carbon-signature-on-mars

水状羽流从木卫二喷射吗？NASA的欧罗巴快船正在调查中

水状羽流从木卫二喷射吗？NASA的欧罗巴快船正在调查中

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在木卫二发现羽流是一个令人兴奋的展望，但科学家警告说，即使近距离观察，也会很棘手。 2005年，从土星卫星土卫二表面喷发出的明亮的水状羽流图像吸引了全世界的目光。从土卫二南极地区喷射出来的巨大蒸汽柱、冰粒子和有机分子表明，在土卫二的冰壳下面有液态水海洋，也证实了土卫二的地质活动非常活跃。烟柱还将土卫二和太阳系外的其他行星推向了NASA寻找生命迹象名单的前列，这些星球既没有大气层，也远离太阳热量。 科学家们现在正准备前往另一个可能有羽状物的冰封海洋世界：木星的卫星木卫二。NASA的欧罗巴快船计划于2024年发射，它将从木卫二的深层内部到表面对其进行研究，以确定它是否含有使其成为适宜生命家园的成分。 与土卫二一样，木卫二在地质上也是动态的，这意味着这两颗卫星的固体层在与主行星和邻近卫星的引力拉力赛中拉伸和弯曲时，都会在内部产生热量。这不是来自太阳的热量，而是防止地下的水在这些被冰覆盖的卫星上冻结。这些热量还可能有助于在海底产生或循环生命的化学成分，包括碳、氢、氧、氮、磷和硫。 但相似之处仅此而已。 “很多人认为木卫二将成为土卫二的2.0版，从其表面不断喷射出羽状物，”欧罗巴快船成像系统（EIS）相机背后的科学团队成员琳奈·奎克说。“但我们不能这样看待它；木卫二是一只完全不同的野兽，”来自马里兰州绿带NASA戈达德航天飞行中心的奎克说。 2005年11月27日，NASA卡西尼号飞船拍摄的第一批土卫二喷流图像之一。这张土卫二的图片是在太阳背光下拍摄。 影像来源：NASA/JPL/Space Science Institute. 如欲了解更多信息，请点击此链接访问。 有证据表明，木卫二可能像土卫二一样，从其地下喷出水。例如，科学家们使用NASA的伽利略号航天器、NASA的哈勃望远镜和大型地球望远镜报告了在木卫二探测到微弱的水羽流或其化学成分。 但没人能确定。爱达荷大学物理系副教授、欧罗巴快船测绘成像光谱仪（MISE）科学团队成员马修·麦凯·海德曼说:“我我们仍然处在一个非常有趣的证据中，但没有一个是完全可靠的。” 科学家们被羽流吸引有几个原因。首先，不可否认，它们很酷：“我们是科学家，但我们也是人，”肖恩·布鲁克斯说，他是欧罗巴快船的木卫二紫外光谱仪科学团队的成员，工作在南加州的NASA喷气推进实验室。 但实际上，布鲁克斯说，羽流让科学家更容易进入木卫二内部。他说:“这一切都归结为木卫二是否适合居住，归根结底是对木卫二表面以下正在发生的事情有一些了解，而我们目前还无法了解到。” 换句话说，木卫二的魔力，一个潜在宜居世界的原型，隐藏在卫星深处。与德克萨斯州大小的土卫二相比，欧罗巴大约是地球大小的四分之一，或者比地球的卫星月球小一点。有证据表明，木卫二的海水比土卫二深得多，可能有40至100英里（约60至160公里）深，这意味着它可能包含的水是地球海洋的两倍。一些科学家假设木卫二的海洋可能通过热液喷口与海底过热的岩石发生反应。在地球上，这些区域是化学活动的温床，滋养着无数的生物。 科学家说，木卫二的冰壳中也可能有大量的融化的水，这些水比海洋更有可能成为羽流的来源。这些小窝也能为生物提供舒适的栖息地。 因为木卫二离木星比土卫二离土星更近，所以木卫二在围绕其主行星旋转时产生的摩擦会产生更多的热量。鉴于内部热量刺激了岩石世界的地质活动，预计木卫二的地质范围将比土卫二更广。一些科学家预测，木卫二有板块构造，移动和循环组成卫星表面的冰块。如果是这样的话，木卫二可能是由木星辐射产生的表面营养物质，比如氧气，循环到冰壳中的液态水或海洋本身。通过欧罗巴快船，科学家们将有机会通过分析羽流的化学组成或它们可能在表面留下的痕迹来检验他们的一些预测。 这张合成图像显示，在木星卫星木卫二边缘的7点钟位置，疑似有水蒸气羽流喷发。由NASA哈勃太空望远镜成像光谱仪拍摄的羽流在月球从木星前方经过时以剪影的形式出现。哈勃数据收集于2014年1月26日。叠加在哈勃数据上的木卫二图像是由伽利略和旅行者号任务的数据组合而成。 影像来源：NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center. 如欲了解更多信息，请点击此链接访问。 科学家警告说，即使木卫二羽流在那里，也很难近距离探测到。它们可能是零星的，它们可能又小又薄，因为欧罗巴的重力比土卫二强得多，可能会使这些水柱靠近地表。这与土卫二壮观的水状羽流大不相同：它总是比土卫二本身还大，在卫星表面上方数百英里处喷洒冰冷的粒子。“即使它们在那里，木卫二的羽流也可能不那么上镜。”海德曼说。 尽管欧罗巴快船的科学家们正在设计各种创造性的策略来在2031年航天器开始探索木卫二时找到活跃的羽流，但他们并不依赖这些羽流来了解木卫二内部的情况。 “完成一项成功的任务不需要抓住机会。”奎克说。 奎克补充说，无论是否有活跃的羽流，欧罗巴快船上的每一个仪器都可以提供地表下适宜居住条件的证据。 科学团队将如何寻找潜在羽流的几个例子包括欧罗巴快船的相机套件，EIS。当木卫二经过木星前方时，卫星被木星的光线照射时，相机套件将在木卫二的边缘寻找羽流的轮廓，从而探测木卫二表面附近的羽状结构。一旦出现羽流，EIS将对其进行拍照，同时也会对可能在地表可见的羽流沉积物进行拍照。木卫二紫外光谱仪还将努力在紫外线中探测羽流，包括当木卫二经过附近恒星前经过时在卫星边缘的羽流，它可以测量这些羽流的化学组成。木卫二热辐射成像系统（E-THEMIS）将在木卫二表面寻找热点，这些热点可能是活动或近期喷发的证据。 不管研究人员是否在木卫二上发现羽状流，欧罗巴快船团队都将取得成功，尽管许多科学家希望通过一场壮观的水上表演来丰富这项任务，并加深我们对木卫二的了解。“我确实怀疑欧罗巴是活跃的，让一些物质逃逸了。”海德曼说。“但我希望当我们真正了解它是如何做到这一点时，它不会是任何人所期望的。” 关于任务的更多信息 像欧罗巴快船这样的任务为天体生物学领域做出了贡献，这是一项跨学科的研究，研究遥远世界中可能存在生命的变数和条件。虽然欧罗巴快船不是一项生命探测任务，但它将对木卫二进行详细的侦察，并调查这颗冰冷的卫星及地下海洋。了解木卫二的可居住性将有助于科学家更好地了解地球上生命是如何发展的，以及在地球之外发现生命的潜力。 JPL由加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院管理，与马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室合作，领导欧罗巴快船任务的发展，为华盛顿的NASA科学任务理事会服务。位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔航天飞行中心的行星任务计划办公室，负责欧罗巴快船任务的项目管理。 有关木卫二的更多信息，请访问： europa.nasa.gov 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/are-water-plumes-spraying-from-europa-nasa-s-europa-clipper-is-on-the-case/

随着第一批火星样本的打包，毅力号开始了非凡的样本返回任务

随着第一批火星样本的打包，毅力号开始了非凡的样本返回任务

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美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（European Space Agency, ESA）正在开展一项活动，将火星样本送回地球。 9月1日，NASA的毅力号火星车展开了它的机械臂，将一个钻头放在火星表面，并向下钻了大约2英寸（6厘米），以提取一个岩石核心。火星车后来将岩芯密封在样本管内。这一历史性事件标志着航天器首次从另一颗行星收集岩石样本，这些样本可以由未来的航天器返回地球。 火星样本返回是一个多任务活动，旨在检索坚毅号将在未来几年内收集的岩心。目前处于概念设计和技术开发阶段，该活动是航天史上最雄心勃勃的努力之一，涉及多个航天器、多次发射和几十个政府机构。 “自20世纪80年代以来，从火星返回样本一直是行星科学界的优先事项，而最终实现这一目标的潜在机会释放出了一股创造力。”位于华盛顿NASA总部的NASA火星探索计划首席科学家迈克尔迈耶（Michael·Meyer）说。 在这张来自NASA毅力号火星车的采样和缓存系统相机（称为CacheCam）的图片中，可以看到火星岩石的第一个钻孔样品（中间位置）在钛合金样品采集管内。这张图片拍摄于2021年9月6日（任务的第194个火星日），在此之前，该系统将金属帽连接并密封在管道上。拍摄这张照片是为了使岩芯样本能够聚焦。样品周围的暗环是样管内壁的一部分。围绕着样品管和样品的明亮的金色环是“轴承圈”，这是一个不对称的法兰，一旦取芯钻头钻到岩石上，就会帮助剪切样品。这张图片中最外面的斑驳的棕色圆盘是漫游车自适应贮藏组件中的样品处理臂的一部分。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 在地球上分析样本——而不是将任务分配给火星表面的火星车——的好处是，科学家们可以使用多种尖端实验室技术，这些技术太大，太复杂，无法送到火星上。而且他们可以在实验室中更快地进行分析，同时提供更多关于火星上是否曾经存在生命的信息。 “从我还是研究生的时候，我就梦想着有火星样本来分析。”由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室管理的火星样本返回计划首席科学家米纳克什·瓦德瓦（Meenakshi Wadhwa）说。“收集这些记录充分的样本，最终将使我们能够在样本返回后在地球上最好的实验室对它们进行分析。” 火星样本返回将涉及几个第一次，旨在解决一个悬而未决的问题：除了地球之外，生命是否在太阳系的任何地方扎根？美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的天体生物学家丹尼尔·格拉文（Daniel Glavin）说：“我的整个职业生涯都在努力寻找机会来回答这个问题。” 格拉文正在帮助设计系统，以保护火星样本在从火星到地球的整个旅程中免受污染。 从火星上收集样本并将其带回地球将是一项历史性的任务，它始于2020年7月30日NASA毅力号火星车的发射。毅力号在2021年9月收集了它的第一批岩芯样本。火星车将把它们留在火星上，供未来的任务取回并送回地球。NASA和ESA正在为这个拟议的火星样本返回活动巩固概念。目前的概念包括一个着陆器，一个取物漫游器，一个将样本容器发射到火星轨道的上升飞行器，以及一个带有有效载荷的回收航天器，用于捕获和保存样本，然后将它们送回地球，在无人居住的地区着陆。 影像来源：动画来源：NASA/JPL-Caltech, ESA, NASA/GSFC and NASA/GRC. 技术援助：James Tralie, NASA Goddard. 音乐来源：Axel Coon and Ralf Goebel of Universal Production Music. 与ESA合作开发的火星样本返回任务将要求自动从火星表面发射一枚装满宝贵的地外货物的火箭。工程师需要确保火箭的轨道与绕火星飞行的航天器的轨道一致，这样样本舱才能被转移到轨道器上。然后，轨道飞行器将把样本舱送回地球，科学家们将在那里等待将样本舱安全装载，然后将其运送到一个安全的生物危害设施，该设施目前正在开发中。 在将火星样本带到地球之前，科学家和工程师必须克服几个挑战。下面我们来看看其中一个： 保护地球免受火星侵袭 保持样本在化学上的原始状态，以便在地球上进行严格的研究，同时对其存储容器采取极端的消毒措施，以确保没有任何危险的物质被运送到地球，这是一项让火星样品返回真正前所未有的任务。 数十亿年前，这颗红色星球可能拥有舒适的生命环境，在温暖潮湿的环境中茁壮成长。然而，根据来自火星轨道器、着陆器和火星车数十年的数据，NASA极不可能带回带有活火星生物的样本。相反，科学家们希望找到有机物的化石或其他古代微生物生命的迹象。 尽管将任何生物带到地球的风险很低，但出于谨慎的考虑，NASA采取重大措施，以确保火星样本在整个旅程中保持安全密封。在整个耶泽罗陨石坑收集岩芯并将其放置在主要由钛（世界上最坚固的金属之一）制成的样品管里，毅力号将样品管紧紧地密封，以防止哪怕是最小的颗粒也不会意外释放。然后，这些样品管被储存在火星车的腹部，直到NASA决定将它们投放到火星表面的时间和地点。 样本返回任务将包括一个ESA样本收集探测器，该探测器将于本十年晚些时候从地球发射，以拾取毅力号收集的样本。位于俄亥俄州克利夫兰的NASA格伦研究中心的工程师们正在设计取样车的车轮。该火星车将把样本转移到喷气推进实验室开发的着陆器上。着陆器上的机械臂将把样品装入一个火箭的顶端，该火箭由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔空间飞行中心设计。 火箭将把样本舱送到火星轨道，ESA的轨道飞行器将在那里等待接收样本舱。在轨道飞行器内部，太空舱将准备通过由NASA戈达德领导的团队开发的有效载荷运送到地球。这一准备工作包括将样品舱密封在一个干净的容器内，以捕获任何火星物质，对密封密封进行消毒，并在返回地球之前使用戈达德研发的机械臂将密封容器放入地球返回舱中。 该图展示了一组未来机器人协同工作的概念，用于将NASA的毅力号火星车在火星表面收集的样本运回地球。 图片来源：NASA/ESA/JPL-Caltech NASA工程师的主要任务之一是找出如何密封和消毒样本容器，同时又不破坏里面岩芯的重要化学特征。该团队目前正在测试的技术之一是钎焊技术，该技术将金属合金熔化成液体，基本上将金属粘合在一起。钎焊可以在足够高的温度下密封样品容器，以消毒可能留在缝隙中的任何灰尘。 “我们现在最大的技术挑战之一是，在距离约1000华氏度（或538摄氏度）熔化的金属几英寸远的地方，我们必须将这些非凡的火星样本保持在它们在火星上可能经历的最热温度以下，即约86华氏度（30摄氏度），”戈达德系统工程师布伦丹·费汉（Brendan Feehan）说，该系统将捕获、容纳样本，并通过ESA的轨道飞行器运送到地球。“我们的钎焊解决方案的初步测试结果证实了我们走在正确的道路上。” 费汉和他的同事们精心设计，只允许在需要进行钎焊的地方加热，从而限制热量流向样品。此外，工程师可以用一种材料将样品隔离起来，这种材料会吸收热量然后非常缓慢地释放热量，或者他们可以安装导体，将热量从样品中带走。 格莱文说，无论团队开发出何种技术，都将不仅对火星样本至关重要，对未来前往木卫二或土卫二的样本返回任务也至关重要。“在那里，我们可以收集并返回可能含有活外星生物的新鲜海洋羽流样本。所以我们需要解决这个问题。” NASA为消除对地球的有害污染风险所做的严格努力可以追溯到1967年的国际《外层空间条约》，该条约呼吁各国防止地球生物体污染天体，并防止返回的样本污染地球。为了安全地将火星样本送回地球，NASA不仅与ESA合作，而且还与至少19个美国政府部门和机构合作，包括美国疾病控制和预防中心和美国国土安全部。

一开始你看到了，然后你就看不见了：科学家更接近解释火星甲烷之谜

一开始你看到了，然后你就看不见了：科学家更接近解释火星甲烷之谜

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在火星探测到甲烷的报告吸引了科学家和非科学家的目光。在地球上，微生物产生大量甲烷，帮助大多数牲畜消化植物。这个消化过程以牲畜呼气或向空气中打嗝结束。 虽然火星上没有牛、绵羊或山羊，但在那里发现甲烷令人兴奋，因为它可能意味着微生物曾经或正在红色星球上生活。然而，甲烷可能与微生物或任何其他生物无关；涉及岩石、水和热相互作用的地质过程也可以产生甲烷。 在确定火星上甲烷的来源之前，科学家必须解决一个一直困扰着他们的问题：为什么有些仪器能探测到甲烷，而有些却不能？例如，NASA的好奇号火星车多次在盖尔火山口的正上方探测到甲烷。但是ESA（欧洲航天局）的ExoMars微量气体轨道飞行器没有在火星大气中检测到任何甲烷。 “当微量气体轨道飞行器于 2016 年加入时，我完全期待轨道飞行器团队报告火星上到处都有少量甲烷，”样品中可调谐激光光谱仪 (TLS) 仪器的负责人克里斯韦伯斯特说好奇号火星车上火星 (SAM) 化学实验室的分析。 “微量气体轨道飞行器在2016年上岗时，我预计轨道器团队报告说火星上到处都有少量的甲烷，”好奇号探测器上的火星样品分析（SAM）化学实验室的可调谐激光光谱仪（TLS）负责人克里斯·韦伯斯特（Chris Webster）说。 TLS在盖尔陨石坑测量到的甲烷平均体积小于十亿分之一。这相当于在一个奥运会大小的游泳池里稀释一小撮盐。这些测量中不时出现体积高达十亿分之二十的令人困惑的峰值。 “但是当欧洲团队宣布没有发现甲烷时，我绝对感到震惊，”在位于南加州的NASA喷气推进实验室工作的韦伯斯特说。 欧洲轨道飞行器被设计为测量整个行星上甲烷和其他气体的黄金标准。与此同时，好奇号的TLS非常精确，它将被用于国际空间站的火灾预警探测，并用于跟踪太空服中的氧气水平。它还被授权用于发电厂、石油管道和战斗机，飞行员可以监测他们面罩中的氧气和二氧化碳水平。 尽管如此，韦伯斯特和SAM团队还是被欧洲轨道飞行器的发现震惊了，并立即着手仔细检查火星上的TLS测量。 NASA好奇号火星车于2018年6月15日拍下了这张自拍照，这是好奇号火星车执行任务的第 2082 个火星日。沙尘暴降低了火星车所在位置的阳光和能见度，火星车位于维拉鲁宾山脊以北的德卢斯钻探点。在火星车左侧的大巨石上可以看到一个小钻孔。自拍照是使用好奇号火星手透镜成像仪拍摄的图像创建。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 一些专家认为是探测器本身释放了气体。“所以我们观察了与探测器指向、地面、岩石破碎、车轮退化等因素的相关性。”韦伯斯特说。“为了确保这些测量结果是正确的，团队在研究每一个小细节方面所付出的努力是不言而喻的，而他们确实如此。” 韦伯斯特和他的团队于6月29日在《天文学与天体物理学》杂志上报告了他们的结果。 NASA好奇号火星车在2019年5月7日，即任务的第2400个火星日捕捉到了这些漂浮的云层。好奇号使用其黑白导航相机拍摄照片。图中可能是距离火星表面约 19 英里（31 公里）的水冰云。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 另一方面，微量气体轨道飞行器需要阳光来精确测量地表以上3英里(5公里)处的甲烷。“任何行星表面附近的大气层在白天都会经历一个周期，”摩尔斯（Moores）说。来自太阳的热量搅动着大气，暖空气上升，冷空气下降。因此，夜间被限制在地表附近的甲烷在白天混入更广泛的大气中，将其稀释到无法检测的水平。“所以我意识到没有任何仪器，尤其是在轨道上运行的，能看到任何东西，”摩尔斯说。 好奇号团队立即决定通过收集第一次高精度的日间测量数据来测试摩尔斯的预测。TLS在火星的一个白天连续测量甲烷，包括一个夜间测量和两个日间测量。在每次实验中，SAM吸入火星空气两个小时，不断地去除占火星大气95%的二氧化碳。这就留下了一份浓缩的甲烷样本，TLS可以通过多次使用红外激光束来轻松测量，这种激光束被调谐到可以使用被甲烷吸收的精确波长。 “约翰预测，甲烷在白天应该有效地下降到零，而我们的两次白天测量证实了这一点，”SAM的首席研究员保罗·马哈菲（Paul Mahaffy）说，他在马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心工作。TLS的夜间测量结果与团队已经确定的平均值非常吻合。马哈菲说：“所以这是解决这个巨大差异的一种方式。” 虽然这项研究表明，盖尔陨石坑表面的甲烷浓度一整天都在上升和下降，但科学家还没有解决火星上的全球甲烷谜题。甲烷是一种稳定的分子，预计在被太阳辐射分解之前会在火星上持续大约 300 年。如果甲烷不断地从所有类似的陨石坑中渗出，科学家们认为这可能是由于盖尔号似乎在地质上不是独一无二的，那么大气中应该积累了足够的甲烷，以便微量气体轨道器探测到。科学家们怀疑在不到300年的时间里有什么东西在破坏甲烷。 目前正在进行实验，以测试火星大气中的尘埃引起的极低水平放电是否会破坏甲烷，或者火星表面丰富的氧气是否会在甲烷到达上层大气之前迅速破坏甲烷。 韦伯斯特说:“我们需要确定是否存在一种比正常情况更快的破坏机制，以完全协调来自火星车和轨道飞行器的数据集。” 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/first-you-see-it-then-you-don-t-scientists-closer-to-explaining-mars-methane-mystery