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“傲娇”的火星能否回答地外生命这个“终极之问”

来源:成都商报 2021-05-17 02:49   http://www.cherylbroussard.com/

移民火星后,人们可能不得不在底下的庇护所中躲避辐射(科幻画)

5月15日,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。作为地球在太阳系的“行星近邻”,火星上首次留下中国人前来拜访的印迹。自古以来,变幻莫测、荧荧如火的火星,在峻冷星空中的“傲娇”身姿,就吸引了人类关注的目光。从颜值到性格,火星浑身上下都充满了科学谜团,这正是火星最大的魅力所在。

火星大气和气候存在许多研究难点

据著名天体与地球化学家、中国科学院院士欧阳自远在其主编的《火星科学概论》一书中介绍,对于任何行星而言,要了解其形成与演化,首先必须要了解其表面与空间环境、形貌构造、物质成分和内部结构这四大科学内涵。

人类开展火星探测的科学聚焦点,首先是火星表面与空间环境。因为对于火星航天器、科学仪器、乃至未来登上火星的航天员来说,火星空间辐射环境异常危险。

火星空间辐射的来源主要有两个:银河宇宙线和太阳高能粒子事件。由于火星大气密度只有地球大气的1%,且火星没有任何全球性的内禀磁场来阻止高能粒子的“轰击”,火星探测器等很容易受到空间辐射的损害。

也正是因为没有全球性内禀磁场及其保护,近火星的空间环境与地球空间环境明显不同,火星大气直接受到太阳风等“侵蚀”。尽管目前对火星大气已有相当了解,但有关火星大气及火星气候,还存在许多研究难点。

火星大气的形成与演化机制,一直是国际火星研究的核心问题。探寻火星大气是否也像地球大气层那样,存在对流层、平流层等层次结构,是火星表面与空间环境研究的重要内容。

火星上频繁发生的强大尘暴,是火星大气运动的一个特色。火星风场的特性及其短期、长期的时空变化规律、火星尘暴形成与扩散机制、控制因素、活动规律等,是目前火星环境研究的热点。

太阳风与火星大气的耦合机制,目前在学术界也存在争议。学术界大多认为热辐射是火星大气运动的主要驱动力,但电化学的重要作用也得到越来越多的认可。

1

火星的形貌构造、物质成分等都待研究

火星的“颜值”——地形地貌与地质构造,是外力和内力综合作用的结果。

火星平坦的北半球与凹凸不平的南半球,反映出怎样的地质作用?布满火星表面的古水流体系,是在什么时候怎样形成的?火星上的古河床、熔岩流、风蚀构造等地貌特征,反映了火星地质演化历史的哪一个阶段、什么样的气候特征?

火星上布满了各种类型的环形山,哪些是撞击成因,哪些是火山成因?其大小分布等反映出不同历史时期怎样的撞击历史?这些撞击历史对火星自身演化进程有多大影响?对包括地球在内的其他类地行星又有什么启示?

火星岩石和矿物种类有多少?分布情况如何?特别是沉积岩含水矿物的分布情况如何?暴露在火星表面的这些物质,受到太空风化、流水侵蚀等外界作用的何种影响?这些反映火星在其漫长的地质历史时期如何演变的信息,目前科学家知之甚少。

与所有类地行星一样,火星表面同样覆盖着一层松散堆积物,即通常所说的土壤层。它不但是火星外壳参与外动力地质作用最活跃的部分,更是火星内部物质演化在其表面的最终体现;是了解火星化学演化历史最直接、最基础的样本,是火星在其地质史上水的作用载体,更可能存在生命的信息储存库。因此,火星土壤成分、组成结构、厚度及空间分布,也是目前火星探测的重点。

火山活动是内动力地质作用的主要表现之一。迄今,人类已在火星表面发现了为数众多的火山,有的被认为是太阳系内最大的火山,有的火山目前还在活动,这说明火山活动的强烈性和频繁性,可能是火星地质作用的一个特点。

火星地震也是目前火星探测中重要的科学问题。地震主要是新构造活动的表现,也是火山活动的表现,通过火星与地球地震活动的比较性研究,可进一步综合研究固体行星外壳活动的最终动力来源。

2

到火星探寻生命,回答人类“终极追问”

茫茫宇宙,我们的地球是不是唯一存在生命的星球?人类的这一终极追问,也希望能到火星上寻找答案。火星上是否存在、或者曾经存在生命物质?一直都是火星探测的热点与重点,也是人类开展火星探测的基本出发点。

寻找火星岩石与土壤中可能存在的微生物或生物化石,是解决这一科学谜团的关键。探寻火星大气和土壤中的有机组分,如生物成因的甲烷,能够为火星生命存在与否提供重要佐证。开展与生命信息相关的综合性探寻与分析,是探索火星生命物质存在与演化的延伸。

例如,极地是火星上气候比较稳定、而磁场空间辐射环境比较复杂的特殊区域,其冰盖中,保存着有关大气、水等环境演化的历史记录。因此,冰盖的成分、冰层的结构、厚度分布活动过程及控制因素,也是目前国际火星探测的热点之一。

火星沉积岩和含水矿物的种类及其分布,是了解火星过去水体发育程度的一个重要指标。水体的发育程度是探索火星生命的重要内容,火星表面古河道体系的大小规模和分布规律,对于理解火星水体及其发育程度非常重要。结合地形地貌特征,就可以了解火星水的演化历史、消失机制,对于开展火星地貌研究具有重要科学意义。

3

我国对火星开展全球综合探测和重点地区精细探测

据介绍,我国首次火星探测的科学目标,是通过环绕探测,开展火星全球性和综合性的探测;通过巡视探测,开展火星表面重点地区高精度高分辨率的精细探测。具体科学目标包括:

研究火星形貌与地质构造特征,探测火星全球地形地貌特征,获取典型地区的高精度形貌数据,开展火星地质构造成因和演化分析;研究火星表面土壤特征与水冰分布,探测火星土壤种类、风化沉积特征和全球分布,探寻水冰信息,开展火星土壤剖面分层结构研究。

研究火星表面物质,组成识别火星表面岩石类型,探察火星表面次生矿物,开展表面矿物组成分析;研究火星大气电离层及表面气候特征与环境特征,探测火星空间环境及火星表面气温、气压、风场,开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律的研究;研究火星物理场与内部结构,探测火星磁场特征,开展火星早期地质演化历史与火星内部质量分布和重力场研究。

浩瀚星空,人类的探索永无止境。随着天问一号探测器着陆火星,我国星际探测也实现了从地月系到行星际的跨越,在艰辛而浪漫的探索宇宙奥秘征程中,迈出了重要一步。

(据新华每日电讯)

天问一号“火”了 多国同行祝贺 马斯克点赞

天问一号携祝融号火星车15日成功在火星乌托邦平原南部着陆,在火星上首次留下中国印迹,迈出了中国星际探测征程的重要一步。对此,海外航天官员、专家纷纷表示祝贺。

美国航天局副局长托马斯·楚比兴15日在社交媒体推特上说,中国首辆火星车祝融号成功着陆,祝贺中国国家航天局天问一号团队。“和全球科学界一起,我期待这次任务将为人类了解这颗红色星球做出重要贡献。”美国航天局官方账号随后转发了楚比兴的推文。

俄罗斯国家航天集团公司总经理罗戈津15日通过社交媒体祝贺天问一号探测器成功登上火星,并表示“这是中国在航天科研领域取得的巨大成功”。俄著名航天新闻评论员利索夫认为,这是中国继完成登月计划后再次证明中国已取得太空强国地位。

法国国家航天研究中心太阳系探索项目负责人弗朗西斯·罗卡尔15日对媒体说,中国天问一号探测器成功着陆火星是一个“伟大成就”,中国在人类探索火星的“历史上发挥了重要作用”,中国的火星探测任务极具雄心。

在天问一号顺利完成火星着陆后,奥地利科学院空间研究所立即通过社交媒体予以热烈祝贺,并表示为该研究所参加了这项火星探测任务而自豪。据悉,这家研究所参与了天问一号所携磁力计的研制工作。

在新华社海外社交媒体报道页面,美国太空探索技术公司创始人埃隆·马斯克留言:“祝贺!!去火星是非常困难的。”(新华社)

“旅行者1号”探测器星际穿越 捕捉到嗡嗡声

茫茫宇宙是否静寂无声?美国研究人员说,美国国家航空航天局(NASA)40多年前发射的“旅行者1号”探测器探测到因星际空间少量气体持续振动产生的微弱而单调的嗡嗡声。

据路透社11日报道,这种声音实际上是恒星系统之间广阔空间内的背景噪音。这种振动被称为持续等离子体波,由“旅行者1号”在星际空间飞行的3年时间内记录到,其频率为3千赫,介于无线电频谱中特低频和甚低频两个频段之间。

美国康奈尔大学研究人员分析“旅行者1号”发回的数据,以了解星际介质如何与太阳风相互作用,以及太阳系日球层的保护罩如何被星际环境塑造和改变,结果发现这种嗡嗡声。日球层即太阳和太阳风影响的区域。

研究论文刊载于最新一期英国《自然·天文学》杂志。论文第一作者、康奈尔大学天文学博士生施特拉·科赫·奥克尔说:“我们刚发现的持续等离子体波实在微弱,人类的耳朵实际上听不到。如果能听到,它听起来像一个稳定的音调,不断演奏,但随着时间推移会有非常细微的变化。”

奥克尔说,星际间的等离子体“极其弥散”。“旅行者1号”发射于1977年9月,2012年8月以大约6.1万公里时速飞出日球层,进入星际空间,当时距太阳约183亿公里。它现阶段距离地球大约227亿公里,大致相当于地日距离的152倍,是距离地球最远的人造探测器。科德斯说,“旅行者1号”虽然将继续运行,但电力供应可能在2030年前耗尽。

(新华社)

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