“好奇号”奔赴火星

（文 / 曹玲）

( “好奇号”用机械臂检测火星上的一块岩石，这个机械臂的臂展可达2米（模拟图） )

银河系食尸鬼

除了地球之外，火星被认为是太阳系中人类最好的居所。人类对火星发射了各种各样的探测器，1997年，美国航空航天局发射的首辆火星探测车“探路者号”，车长只有65厘米，重10公斤。之后，孪生探测车“勇气号”和“机遇号”变大了些，车长1.6米，重170公斤。而6个轮子的“好奇号”（Curiosity）有3米长，最高处离地面2.1米，比一辆MINI车还大，重约900公斤。

“好奇号”升空后，美国航空航天局的科学家和工程师纷纷祈祷不要遇到“银河系食尸鬼”。这是一个在火星路上吞食探测器的怪物，最近一个被吞掉的似乎是俄罗斯的“福布斯－土壤”探测器。11月8日，俄罗斯雄心勃勃地发射了一颗探测器，奔赴火星较大的卫星——火卫一，希望获取一些岩石样本后返回地球，上面还顺便携带了中国的火星卫星“萤火一号”。但是发射后不久，俄罗斯太空机构就和它失去了联系。虽然事后又重新建立起有限的联系，但是截至目前还是没有好办法让它重新进入正轨。

“银河系食尸鬼”这个怪异的词并非出自科幻小说家笔下，而是美国航空航天局的科学家说的。早期的火星任务充满了厄运，上世纪六七十年代，美国和苏联在深空探测上经历了无数次失败，他们失去了大约24架探测器。当时美国航空航天局喷气推进实验室的主任是约翰·卡桑尼（John Casani），他是1969年“水手号”火星任务和1973年“水手号”金星和水星任务的主管，1964年他在接受《时代》周刊记者采访时谈到引起故障的原因——可能遇到的尘埃带、微流星体或电磁辐射都可能会毁灭探测器。记者问他怎么想，他说：“就像那里有一个宇宙怪兽吃掉了它们。”记者问：“你的意思是‘银河系食尸鬼’？”

此次“好奇号”发射，美国航空航天局的工作人员希望“银河系食尸鬼”已经填饱了肚子，不要理睬“好奇号”。

移动的实验室

“这是一个移动的化学实验室。”“好奇号”项目主管约翰·格罗钦格（John Grotzinger）对本刊记者说。事实上，“好奇号”2009年才有如今这个名字，是由一名12岁的华裔六年级小女生马天琪（Clara Ma）所起。2008年美国航空航天局向美国学生征集名称，最终“好奇号”从9000份参赛作品中脱颖而出。那之前，这个任务被直观地称呼为“火星科学实验室”。

格罗钦格说：“我们不是一个寻找生命的任务，我们的目标是寻找适宜居住的环境。”所谓宜居的环境并不单单指有水的存在，还需要碳和能量，只有这样才能驱动生命体的新陈代谢。我们要做的是了解火星环境的演化史。”

所以，他们选择了“盖尔坑”作为着陆点。“盖尔有多种可能的居住环境。”盖尔陨坑直径约160公里，内有一座沉积物形成的高山，高度达到5公里，超过美国的所有高峰，“是一座真正的山”。盖尔坑中心岩堆的部分底层几乎全是由黏土矿物组成，这表明曾经有过一段持续的湿润期，而上层的硫酸盐则暗示了一段干燥期。“火星经历不同寻常的变化，这反射在它的地质情况上。这个矿藏能提供很多关于火星早期的线索，通过分析山上不同断层，揭示它是如何从一个硫酸盐世界变成一个泥土世界。这是了解火星历史的储藏库，就像读一本书。”格罗钦格说。

格罗钦格告诉本刊记者，一开始，选择盖尔坑作为着陆点招致了一些人反对，他们认为火星车不是用来爬山的。而格罗钦格认为，“好奇号”每天可在火星上跋涉大约200米，能在两年内达到350～400米的高度，在这一高度是观测的好样本。如果“好奇号”能够超龄服役，它将最终登上山顶。

“好奇号”全副武装了各种最先进的科学仪器，它所携带的相机有更高的分辨率，能拍摄高清视频。它有两个关键装置，能对这个红色星球究竟是什么组成的进行定性化学分析。化学分析仪器通过挖掘火星表面，分析数亿年前是什么样子，是否存在有利生命生长的环境。

还有一个重要装置是地质学仪器，由阿尔法X射线光谱仪和一个多用途的样本分析系统组成。“好奇号”通过机械臂铲起土壤或在岩石上钻洞，收集火星内部的粉末状样品。火星车上的X射线探测器将对X射线辐射进行分析，以判明在土壤和岩石中存在哪些元素以及含量。

火星车收集到的岩石将存储在一个容器中，这个容器最早出现在1997年登陆火星的“探路者号”上，2004年登陆火星的“勇气号”和“机遇号”也使用了同样的收集装置。而阿尔法X射线光谱仪是为本次火星任务量身定做的，可以更快地检测岩石和土壤样本。比如“勇气号”和“机遇号”火星车一次检测需要5～10小时，而目前只要2～3小时。

除此之外，其他3辆火星车以太阳能板做动力，而“好奇号”则采用核动力。它携带有4.8公斤放射性的钚238，通过衰变提供热能。这个核能包不是反应堆，并不分裂原子。据美国航空航天局提供的资料显示，钚238的半衰期仅为88年，它的放射性衰减很快，释放出热能，这些热量可以直接转变成电能，给探测器提供110瓦的电量，同时保证探测器系统的温度。

核能解决了以往探测器遇到的很多问题，比如“好奇号”可以携带耗电量更大的科学仪器；它再也不用害怕冬天没有阳光，能在整个冬季运转。有时火星灰尘会遮挡90%的太阳光，或者覆盖电池板，从而导致动力不足，核动力则不存在这些问题。科学家认为“好奇号”和它所携带的设备寿命可达到6年或更长时间。“如果不出现特殊情况，不用担心它的寿命。”格罗钦格说。

寻找甲烷

有时候，对科学家来说，研究火星就像是坐过山车，充满了跌宕起伏。

“好奇号”的一个重要使命是寻找科学家最为关注的甲烷。由于地球上大部分的甲烷都是生命体制造的，因此甲烷在火星上的出现被认为是在这颗红色行星上可能有生命存在的标志之一。

火星上到底有没有生命是一个谜，引发了无尽争议。比如1996年，研究人员报告说，在南极洲发现的一颗火星陨石内包含有微生物的化石痕迹，但是后续的研究使人们对这一假设产生了怀疑。再之后，美国航空航天局的两架探测器以及搭载于火星勘测轨道飞行器的HiRISE照相机都发现了大量证据，表明液态水曾一度在这颗星球的表面流淌，然而所有这些发现中没有一个能给出无可辩驳的证据，证明活的有机体曾经在火星的河流中“游泳”。

2009年1月，美国航空航天局的科学家又宣称可能会有生命存在。当时，马里兰州戈达德太空飞行中心资深科学家迈克尔·穆马（Michael J.Mumma）所在的小组宣称火星大气中存在甲烷。世界上有三个小组宣称在火星大气中检测到甲烷，至今仍有争议，穆马领导了其中的一个。“根据证据我们非常明确地知道，火星上曾经存在过能够产生生命的环境。”穆马这样告诉本刊记者。

穆马说，他们发现，火星部分地区表面存在着一层神秘的薄雾，在火星轨道上的探测器和地球上的巨型望远镜都能观测到这层“火星雾气”。而进一步研究表明，“火星雾气”的主要成分是甲烷气体。“甲烷在火星的大气中会以很多途径迅速消失，所以火星上发现的甲烷一定是最新产生的。2003年我们在火星北半球发现大量薄雾状的甲烷，表明一些过程正在释放甲烷。”他说。美国航空航天局的这个发现也证实了欧洲空间局“火星快车号”探测器的研究成果，后者已经围绕火星运行了5年，2004年在火星上发现过甲烷存在的迹象。

此外，他们还在产生“火星雾气”的同一地带发现了水蒸气形成的云层，而水正是维持生命至关重要的“饮料”。“有机物使用氢来做能量，它可能在火星的恒冻层之下存活了数亿年，那里有液态水，靠辐射提供能量，二氧化碳提供碳。地下积累的气体，比如甲烷可能会在温暖的季节释放到大气中，因为那时候冰层可能会裂开。”穆马说。

不过，也有科学家对美国航空航天局的最新发现提出异议。持反对意见的科学家认为，火星表面的甲烷气体也可能是由火山运动造成的。不过问题又出现了，目前火星上没有任何已知的活火山。

2009年8月6日出版的《自然》杂志上报告说，甲烷在火星大气中的分布方式颠覆了这种气体的生物起源的可能性，甲烷只在火星大气的局部区域内浓缩存在。巴黎第六大学的化学家弗兰克·勒法夫勒（Franck Lefavre）和弗朗索瓦·福尔热（Francois Forget）指出：“问题在于，即使在火星上曾有能产生甲烷气体的生命体存在，并且只固定生活在同一地点，那么它们释放出的甲烷也会很快扩散到火星的整个大气层中，根本不会发生此前观测到的聚集现象。”他们认为，在火星大气中存在着某种化学反应，可在甲烷扩散前将其分解掉，“而任何一种能够摧毁甲烷的化学反应同样也会摧毁生命形态，因为构成生命体的主要原子也是由构成甲烷的原子组成的”。

有一派科学家赞同这种观点，他们说，毫无疑问，有某种物质可以非常迅速地破坏火星大气中的甲烷。无论这是什么物质，其存在都意味着：在一个甲烷会被迅速破坏的环境中，生命是不可能生存下来的。

对此，穆马很期待“好奇号”能够获得新的证据。“好奇号”所携带的仪器能够对甲烷气体进行同位素分析，帮助确定甲烷的起源。甲烷的构成成分以不同形式存在，这种形式被称为同位素，不同的同位素质量不同。相比火星的地质活动产生的甲烷，生命形式产生的甲烷中同位素更轻。“目前我们没有足够的信息告知是否是生物或者地质过程制造了甲烷，但是这告诉我们火星上有生命，至少有地质活动。如果火星在挑战我们，就去发现它到底在说什么。”他这样告诉本刊记者。■ 甲烷好奇银河系美国航天局火星车奔赴火星大气火星一号火星卫星火星